智能充电如何推动印度电动汽车的发展?
电动汽车可以在正确的政策下支持可再生能源整合
印度政府在COP26上宣布了雄心勃勃的能源转型计划,表示将在2030年前部署500吉瓦的可再生发电能力,并与全球EV30@30运动
可再生能源计划将使印度的可再生能源产能增加三倍,该运动呼吁到2030年,电动汽车至少占新车销量的30%。
这两个雄心勃勃的目标紧密相连。如果印度电力部门加速脱碳,将该国的车队从内燃机转向电动机将进一步减少排放。与此同时,道路运输的电气化将释放出大量的分布式能源,如果试点和管理得当,这些能源将有助于吸收过剩的太阳能和风能,降低消费者和公用事业的成本,并进一步激励电动汽车的采用。
除了刺激电动汽车销售,对充电基础设施的政策支持和对电网友好充电的激励措施对于实现这一潜力至关重要,特别是鼓励白天充电以吸收白天充足的太阳能输出。
印度的政策格局为电动汽车开了绿灯
2022年,印度的电动汽车销量急剧上升,电动汽车销量从2021年的12000辆翻了四番,达到48000辆。两轮车的销量份额达到7%,而电动三轮车占新增销量的55%,为45万辆,高于中国的35万辆。世界上最大的两轮车和三轮车工厂之一正在泰米尔纳德邦建造。
印度政府通过加快采用和制造混合动力和电动汽车(FAME)II计划支持电动汽车的部署,旨在减少城市的初级石油消耗和污染,并在全球范围内创造电池和电动汽车制造能力。该计划的第一阶段于2015年启动,拨款53亿卢比(6500万美元1)。FAME的第二阶段始于2019年4月,资金增至1000亿印度卢比(12亿美元),约85%的资金用于电动汽车购买激励。扩大规模还增加了充电基础设施部署的一个组成部分,占资金分配的10%。2021年,该计划延长至2024年。
2021年8月,政府智囊团NITI Aayog发布了《印度电动汽车充电基础设施指南手册》第1版,进一步将注意力集中在充电基础设施上。该手册旨在指导当局规划和实现充电基础设施,并将随着时间的推移进行更新。印度电力部也在2022年发布了修订后的充电基础设施指南和标准。去年,公共充电基础设施从2021年的900个公共充电器猛增至2022年的近11000个。
电动汽车的部署率在全国各地各不相同,德里、特里普拉邦、阿萨姆邦和卡纳塔克邦的电动汽车销售份额最高,这些国家的政策都是支持性的。例如,德里的目标是到2024年电动汽车占新车销量的25%。它对污染车辆进行了限制,并免除了电动汽车的注册费和道路税。
电动汽车和太阳能可以相互受益
扩大太阳能光伏和电动汽车的规模给电力系统带来了潜在的挑战和机遇。大量的光伏发电量可能导致白天的发电量过剩,从而导致弃电。
与此同时,下班回家后给汽车充电的自然趋势会在日落时显著增加晚高峰负荷,给电网容量带来压力,并提高所需的发电能力,而化石燃料发电机可能会满足这一需求。
另一方面,如果电动汽车可以在白天用更便宜、更清洁的电力充电,同时有助于整合太阳能发电,这两种技术可以互补
时机决定一切
使用时间电价是目前激励系统友好型电动汽车充电模式的主要措施之一。在今天的印度,使用时间电价通过降低峰值负荷来激励夜间充电。然而,随着太阳能发电在电力结构中发挥越来越大的作用,关键将是将充电转移到太阳能发电量高的白天。
为了说明不同充电策略对未来印度电力系统的影响,我们使用国际能源署的印度区域电力系统模型,在《世界能源展望》宣布的2030年印度承诺情景的背景下,对几种不同的充电情况进行了建模。已宣布的承诺情景包括截至2022年9月的所有近期主要国家宣布的2030年目标、长期净零排放和其他承诺。
在这项评估中,假设80%的插电式轻型车辆和2至3轮车遵循四种不同充电模式之一:基线充电、夜间充电、日间充电和动态(优化)充电。该评估旨在说明如果大多数符合条件的车辆采用特定充电方法的潜在好处,20%的车队仍处于基线模式,以说明充电车辆可用性的限制。商用车和卡车被排除在外,因为它们的充电时间限制更严格,尤其是在工作日。
我们研究了电动汽车可能对系统产生的三种影响:峰值电力需求成本增加、运营成本(如发电厂燃料消耗)和与充电相关的二氧化碳排放。第一个发现是,虽然在这种情况下夜间充电可以大大降低电动汽车充电对峰值电力需求的影响,但它对运营成本的益处很小,对排放的益处更小。这是因为增加的夜间需求主要由煤炭来满足,因此尽管它避免了增加产能的需要,但仍会带来类似的运营成本和排放。
峰值和运营成本的百分比变化,以及由于不同的充电制度导致的电动汽车充电相对于基线充电情景的排放量,宣布的承诺情景,2030年
充电方式 |
P峰值成本 |
操作 |
排放 |
|
夜晚 |
-80 |
-5 |
-1 |
|
白天 |
-80 |
-29 |
-10 |
|
动态 (优化) |
-80 |
-30 |
-11 |
注:减少百分比是相对于以非管理充电为主的基线情况计算的,仅指与电动汽车充电相关的成本和排放,例如与电动汽车相关的峰值成本减少80%。所有案例都基于国际能源署在2030年宣布的承诺情景中的印度区域模型。运营成本包括燃料成本、发电量增加成本以及发电机启动和停机成本。
相比之下,电动汽车负载集中在白天的固定充电模式导致峰值成本的相同降低,同时运营成本的大幅降低和与电动汽车充电相关的排放量的大幅减少。如果收益完全传递给电动汽车用户,这将转化为充电成本的能源成分从每千瓦时0.41美元减少到0.29美元。这表明,即使是固定的使用时间电价结构也可以带来巨大的好处,但关键是确保时间与高太阳能产量的小时数相一致,而不是只关注峰值负荷的减少。还需要使用时电价来管理由于同时充电而产生新负载峰值的风险,因为特定的电价鼓励太多用户同时为电动汽车充电。
动态收费在分配层面更具相关性
优化电动汽车充电模式代表了可以通过动态电价实现的实时负载调整,可降低29%的运营成本和11%的二氧化碳排放量。固定和动态日间充电在运营成本节约方面的类似优势表明,即使非动态方法不考虑每日天气变化,将电动汽车负载转移到日间的大部分系统级优势仍然可以获得。
动态充电可能在分配层面有更大的好处,可以管理当地的需求或可再生能源供应高峰。使用时间电价可能导致充电需求超过供应,例如,在阴天的白天,这可以通过动态电价来避免。这种影响在本地可能比在系统层面更为明显,在系统层面,地理平滑适用于负载和可再生能源供应。
电动汽车和光伏之间的协同作用在地方层面也很重要。在可能的情况下,将屋顶太阳能发电和电动汽车充电放在一起提供了一个机会,可以减轻这两种技术对当地电网的影响。在太阳能发电和电动车需求相距较远的地方,可以发挥动态充电的作用,以帮助避免电网拥堵,可能有必要考虑加强电网。
电动汽车最终可能有助于达到峰值供应
通过车辆到电网的方法,可以进一步改善电动汽车车队的管理,确保他们积极参与系统平衡和减排。车联网允许对电动汽车进行有管理的充电和放电,并且通过正确的电价结构,可以有助于平衡电力系统并减少电动汽车车主的充电费用。
具有车联网能力的电动汽车可能会对电力系统做出巨大贡献。它们可以提供的服务包括满足峰值需求的能力和提供辅助服务的改进能力,因为每辆车的电池都可以充电和放电,以平滑需求或供应的波动,实际上起到分布式存储的作用。
在印度实现车联网电动汽车面临着与智能充电类似的挑战,以及额外的障碍。其中包括复杂的价值链,需要强大的通信网络和与电网连接的协议,消费者的可接受性,以及需要奖励提供辅助服务的机制。
政策支持在电动汽车普及和智能充电方面都发挥着重要作用
政策在为增加电动汽车使用量以及确保系统友好部署铺平道路方面发挥着关键作用。国际能源署最近发布了一个框架,可用于根据电动汽车和可变可再生能源使用量优先考虑政策行动。清洁能源部长级电动汽车部署加速器的一些关键发现与在印度推广系统友好型电动汽车有关。特别是,需要利益相关者在多个层面积极参与,考虑移动需求和电网资产的重要性,以及基础设施规划的核心作用。
到目前为止,印度对电动汽车的政策支持主要集中在降低汽车购买成本上。在短期内,这仍然是一个重要的关注领域,直到电动汽车价格降至与传统汽车具有竞争力的水平。支持新的商业模式,如“能源即服务”方法,即车主租赁而不是拥有电池,也可以加快使用速度。
进一步提高充电基础设施的可用性将是未来的一个关键优先事项。白天充电的好处非常强调在工作场所或停车场充电的可用性,因为白天车辆可能会停在那里。这一点在一些邦已经受到关注,例如,德里对话与发展委员会和印度世界资源研究所于2021年11月发布的德里企业工作场所收费指南。更加关注在印度各地启用工作充电站,可以带来增加充电基础设施使用和启用日间充电的双重好处。
提高可激励系统友好充电的电价的可用性也很重要。印度大多数邦都有一段时间的可用关税,但这些关税大多仅限于商业和工业用户以及印度目前的成本回收框架,并没有激励分销公司追求更先进的关税产品。与此同时,许多邦已经在印度各地发布了具体的电动汽车充电电价,并降低了开放接入的最低负载要求,使可再生能源能够直接输送到负载超过100千瓦的充电站。改善对配电公司的监管激励是进一步推进印度智能充电的关键政策措施,例如。,通过基于绩效的监管。
鉴于印度电动汽车销售的快速发展,需要制定和实施这些政策措施,使电动汽车及其产能成为印度电力部门的资产,而不是额外负担。
政策支持在电动汽车普及和智能充电方面都发挥着重要作用
这项工作是由清洁能源转型计划支持的数字需求驱动电力网络倡议的一部分,该计划是国际能源署的旗舰倡议,旨在改造世界能源系统,为所有人实现一个安全和可持续的未来。
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汇率:1印度卢比=0.011欧元=0.012美元(截至2023年5月11日)。