充电未来:电动汽车采用的挑战和机遇

近十年来,电动汽车(EVS)取得了长足的进步,这部分归功于电池成本的降低。然而,电动汽车在其使用寿命内仍然比汽油燃料汽车更昂贵。报告分析了电动汽车若要显著渗透乘用车车队所需的额外进步。

电池价格

电池成本已骤降至每千瓦时145美元或更低,预计随着技术的改进和大规模生产的回报,成本将继续下降。虽然电池只是安装电池成本的一个组成部分,但安装电池的成本已从2010年的每千瓦时约1000美元降至2018年的估计每千瓦时250—350美元。电池总成本下降得更慢,因为消费者要求电动汽车的续航里程更长,从而也就需要更大的电池。与此同时,各国政府发现越来越难以在财政上证明巨额补贴的合理性,以吸引买家。

电池成本的下降是否会使电动车更具竞争力

报告比较了纯电池汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和汽油内燃发动机汽车(ICE)的寿命成本,使用了一系列汽油价格、折扣率和电池成本。在几乎所有情况下,PHEV都比ICE更昂贵,而一旦安装的电池价格达到每千瓦时200-250美元,BEV就具有很强的成本竞争力。因此,仍然需要进一步降低电池成本,以使BEV成为ICE的一个可行的替代方案。

论文比较了雪佛兰Bolt Bev的寿命成本与同等的PHEVICE的成本,使用了一系列汽油价格、折扣率和电池成本。在几乎所有情况下,PHEV都比ICE更昂贵,而一旦电池价格达到200-250美元/千瓦时,BEV就具有成本竞争力。

充电基础设施是否支持EV采用

电动汽车要想在商业上取得成功,就必须安装便于使用、价格相对便宜的充电基础设施,无论是在家里还是在公共场所。这一基础设施将采取的形式仍然不确定,一系列现有的和更多的收费技术预计将在未来五年内出现。目前的设备范围包括速度较慢的交流充电器(AC),最适合家庭或办公室地点和短途旅行(本文中的1-2),以及更快的直流快速充电器(DCFC),用于在公共场所快速加油,最适合在较长的旅程(3-5)充电。增加100英里射程所需的时间从最慢的交流充电器的26小时到最快的DCFC充电器的6分钟,仍然比每加仑30英里的ICE每分钟300英里的速度要慢得多。

向基础设施收费的成本既有固定的(安装、公用事业服务、变压器和设备),也有可变的(电费)。对于按商业电价收费的充电器来说,需求收费可以控制运营成本。因此,快速充电站的总电力成本高于速度较慢的住宅充电器,除非前者能够达到足够高的利用率。

对不同类型的充电基础设施进行建模,并将其与ICE的运营成本进行比较表明,简单的家用充电与当今效率更高的汽油汽车相比是有竞争力的,而且如果在非高峰时段实行电价较低的分时电价,则可能要便宜得多。更强大的家庭收费是敏感的资本成本,但是有竞争力的适度有效的冰和实质上更便宜的使用时间的价格。对于商业充电器(3-5),在利用率逐渐提高的情况下,投资于该系统以实现收支平衡所需的电力价格急剧下降。在30%的利用率下,所有变体都比普通ICE更便宜,而在40%的利用率下,它们与高效ICE是有竞争力的。

以目前的利用率水平(乐观地说,为10%),商业充电器几乎普遍没有经济利润,这表明商业收费基础设施需要大幅、持续增长的需求才能提供经济回报,并与冰价和较便宜的住宅收费竞争。

对配电公司来说,管理来自电动汽车的额外电力需求既是一个挑战,也是一个机会。高峰时段高浓度的电动汽车家庭充电会使本地变压器过载。公用事业公司可能需要购买额外的高峰容量,除非它们能够将需求转移到非高峰时段。已在一些州部署了分时电价和智能计量,分别用于激励非高峰收费和管理高峰负荷。目前尚不清楚这些措施是否足以抵消需求的增长。车辆对电网技术允许电动汽车作为移动储电单元,可以补充这些努力,但需要足够的激励措施,而这些激励措施目前尚不具备。总体而言,如果今天的电力系统能够满足电动汽车的大量部署带来的额外需求,电价改革将是必不可少的。

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