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电动车充电:中美可以互相学习什么?

政府政策与市场机制正在塑造中美两国不同的电动车充电基础设施发展路径, 侯安德大卫·桑德罗撰文分析。

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图片来源:Kārlis Dambrāns

电动汽车主要有两方面的环保益处。第一,电动汽车无尾气排放,有助于保持城市地区的空气清新。这对于改善大城市的空气质量意义重大(例如北京周边2018年PM2.5的组成部分中45%来自移动源排放)。第二,电动汽车可对低碳发展发挥重要作用。随着发电能源逐渐过渡到低碳能源,电动汽车可以帮助减少交通运输部门的温室气体排放。

为实现此目标,不仅需要提高电动汽车销售量、促进电力部门清洁发展,还需要一个关键的第三因素:充电基础设施的建设。

缺乏充电基础设施一直是购买、使用电动汽车的一大阻力。尽管大部分时间电动汽车买家都在家完成充电,但他们还是会担心公用电动汽车基础充电设施是否充足。

我们在近期发表的题为“中美电动汽车充电比较”的报告中指出,中国和美国公用电动汽车基础充电设施的数量在迅速增加。中国电动汽车充电基础设施促进联盟(以下简称“中国充电联盟”)的数据表明,中国目前拥有超过30万个公共或者车队充电桩。美国能源部的数据显示美国拥有超过6.7万个公用或车队充电桩。(中国政策制定者更重视公用充电基础设施的建设,因为众多中国居民并不拥有私家车库或停车位。)

在中国,最发达的城市和省份有数以万计的公用充电桩,分布覆盖了几乎所有省份和重要的交通走廊。在美国最大的十几个州中,每个州也至少有1000个公用充电站。

中国和美国的充电基础设施建设为政策制定者就如何促进电动汽车的发展提供了许多经验与对比。此篇文章将讲述三个经验,其中包括:中央和地方政府政策的角色、电动汽车充电在需求侧响应中的初步尝试、以及市场和创新性的商业模式对推动新一轮充电设施投资的促进。

政策的作用

无论在中国还是美国,政府政策在电动汽车基础设施的发展中都发挥着重要作用。但这其中存在一个区别:中央政府在中国电动汽车充电基础设施扩建中起到了至关重要的作用,而美国联邦政府在此方面的作用相对有限。第二个区别是:长期规划在中国政策制定中有着更强的作用。

作为更广义的电动汽车推广计划的一部分,中国中央政府为促进电动汽车充电基础设施建设设定了目标和任务。2015年,国务院发布了《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见 》。该文号召到2020年,电动汽车充电基础设施需满足500万辆电动汽车的充电需求、所有新建住宅社区都必须安装电动汽车充电设施、大型公用建筑中10%的停车位都可为电动汽车充电。中国的“十三五”规划(2016-2020年)也提到了充电设施建设,政府也制定了统一的直流快速充电国家标准(GB/T)以及能使充电桩与中央系统及其它充电桩之间通信的充电通信协议。

国家电网高速公路快充网络图(2018)
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美国联邦政府在支持电动汽车充电基础设施方面发挥的作用有限。一项关于电动汽车充电桩的政府税收减免政策已在2017年到期。尽管联邦政府想在主要高速公路上推广替代燃料补给走廊,但此项政策并没有资金支持,从本质上还是需要由参与的州政府主导。虽然联邦政府获批为走廊沿线地区的电动汽车充电基础设施提供高达45亿美元的贷款担保,但到目前为止并没有任何贷款担保在此项目下发放。美国能源部对于工作场所电动汽车充电支持的推广项目为自愿项目,主要用于分享信息及最佳实践案例。

在美国,州政府在促进电动汽车基础设施方面的作用更大。至少有26个州出台了鼓励政策,包括税收减免、拨款和贷款等。加利福尼亚州拥有全美国近一半的电动汽车,并在规划公用充电基础设施方面尤其活跃。美国许多州在与Electrify America合作。此公司是大众汽车在“柴油门”丑闻之后建立的。这项合作可以帮助协调州政府在公用充电基础设施方面的投资。

中国政府目前正在实施“十三五”规划(2016-2020年),“十四五”规划(2021-2025年)也正在制定中。这种中长期规划在美国的政策制定中作用并不明显。对于涉及公共和私营部门的较为复杂的基础设施发展,良好的规划可以为政府带来很多益处。各国政府可向中国政府借鉴电动汽车充电规划的经验。

电动汽车充电与电网

电动汽车对电网的影响,以及电动汽车的排放量,都取决于车辆的充电时间。许多专家认为,如果电动汽车可以利用可再生能源电力充电,它将有助于通过电网消纳更多的可再生能源。需求响应是鼓励或者要求用户在需求高峰推高电价时减少电力使用的一种机制。需求响应可以有效地促进清洁环保的电动汽车充电。中国政策制定者可以从美国的需求响应发展模式吸取经验。

美国正在进行一些电动汽车需求响应的试点项目。加利福尼亚州已批准了一个电动汽车需求响应计划。根据该计划,eMotorWerks将聚集1000辆电动汽车,以确保它们的充电时间能够响应电网请求。佛蒙特州的Green Mountain Power通过给用户免费提供一个电动汽车充电桩换取他们参与需求响应计划。该项目计划在用电高峰时中断充电。

虽然电动汽车充电的分时电价在中国很普遍,但由于缺乏一个电价随供给与需求而波动的电力批发市场,需求响应在中国仍有挑战。在美国大部分地区,电力批发价格持续波动,为需求响应的集合商创造了一个实时市场,可以让公司在电价高的时候削减电力需求。在电动汽车领域,这个市场包括了那些本身拥有或控制大量充电桩的公司。这些公司可以通过设置充电的时间而帮助消费者降低充电成本以及缓解充电为电网所带来的压力。在中国,现阶段的讨论主要集中“有序充电”上,这意味着主要由电网来主导充电管理。随着中国电力市场改革的进行,市场驱动的需求响应计划带来的机会可能会增多。

从中长期来看,中国的需求响应计划和电动汽车动态充电系统在平衡电力市场和提高电网灵活性方面存在巨大的价值。中国的政策制定者和电网管理者可以从加利福尼亚、佛蒙特州和其他正在考虑需求响应计划的州的经验中受益。

众多商业模式

虽然电动汽车基础设施建设的初始阶段取决于政策支持,但它最终会依赖于经济可持续的商业模式。今日的电动汽车充电行业非常活跃,出现了许多不同的商业模式。

在中国和美国,电网在充电基础设施方面都发挥着积极作用。无论是在电力需求较高的住宅区还是在有高功率充电设备的高速公路上,电动汽车基础设施都需要针对配电网基础设施的公用事业投资。

两国电网都投资了公用共充电桩。鉴于中国两大电网公司规模的庞大以及中央政府政策的推动,中国国家电网和南方电网在扩大各自服务区域的公共充电桩方面发挥了显著的作用。

在美国,一般由各州主导公用事业的政策制定。一些公用事业公司,例如加利福尼亚州的三家电网公司,Seattle City Light, Kansas City Power & Light,已经推出了电网所有的充电站,并赢得了此类投资的监管批准。在许多州,监管机构除支持配电网的发展之外,一直不愿意让电网企业参与充电设施的建设。但在某些情况下,监管机构允许他们在未来可能需要建设充电站的地区建设配电网设施,让他们能够从这种基本准备就绪的“准充电站”投资中获得额外的收入。

美国高速公路充电站一览


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中国和美国都有由汽车制造商建设运营的充电网络。特斯拉在中国和美国都运营着一个快速充电网络——特斯拉是仅有在两国都活跃的电动汽车充电供应商。在中国众多的电动汽车制造商中,只有比亚迪拥有全国性的充电网络。蔚来汽车和北汽集团已经开始建立电池更换站网络。在美国,大众汽车和其他公司正在投资Electrify America的网络,该网络正处于早期开发阶段。

独立的充电网络(与电网和汽车企业无关)在中国和美国都发挥着重要的作用。在中国,独立运营商Tgood(特来电)、星星充电、中国普天和上海安瑞都迅速扩张,在公路、公共停车场、商场和其它地区安装和运营公用充电设施。在美国,EVgo、Greenlots、Blink和SemaConnect也在运营全国性的网络。

我们的研究调查表明,中国的独立充电网络的商业模式还不清晰,这其中的阻力主要是充电收入较低。正如一位电动汽车行业分析师所指出的那样:“公司只把安装充电桩当作圈地,尽管他们知道这样做会亏钱。”对于安装在购物中心和其他停车场的充电站,物业方缺少让充电设施为电动汽车充电保持开放或确保充电设施持续工作的动力。

相比之下,活跃在美国的私有充电网络通过不同渠道与知名的连锁零售商,例如超市及大卖场合作以获取收入。这个现象在一定程度上反映了美国许多地区拥有较不密集的城市布局,也反映了美国很多地区私人停车场更加普遍的存在。美国许多连锁店都与独立的充电网络合作以分析顾客行为,发现高档电动车车主在有充电站的地方停留时间更长、花更多时间在商场购物。虽然在中国最密集的城市或地区,把停车位作为一个免费便利设施提供给电动汽车车主实为奢侈,但在一些城市,一旦电动汽车更加普及,电动充电站这种作为便利设施的模式可能会发展得更好。

未来前景

在政策和私有投资的推动下,中国和美国的电动汽车充电基础设施正在迅速扩张。虽然两国现在都有数以万计的公用和私人充电桩及充电站服务不断增长的电动汽车,但该行业尚处于初期阶段。为了实现经济和环境的绿色转型,各国应研究学习其他市场的最佳实践与技术。

我们所访问的专家建议,政策制定者和企业应关注住宅和公共场所的近期充电需求市场,以及市中心和高速公路附近的快速充电站的发展。许多专家都建议:“现阶段,我们什么都需要做”。随着未来几年电动汽车充电行业的发展,对中国与美国所采取方式更加深刻的理解,于两国及其他国家的决策者、企业和其他利益相关者会大有益处。

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