2023北京市可再生能源与电动汽车协同效应研究报告（附下载）

【2023北京市可再生能源与电动汽车协同效应研究报告】 报告出品方：清华大学环境学院

1、不同充换电模式技术经济参数比较及发展状况

目前电动汽车的主流充电补能方式主要可以分为充放电模式与换电模式。在充放电模式中，电动汽车本身就是充放电的载体，用户可以通过家用充电设备、充电站、充电桩等实现电动汽车与电网的互动。电动汽车的充放电模式包括快速充电与常规充放电（慢速充电），前者一般采用直流充电机进行充电，充电时间在一小时以内，较适合部署于城市公共充电站、公共停车场、城际高速公路等地点以满足电动汽车用户的应急需求；后者一般采用交流充电机进行充电，充满电池大致需要6-8小时，有利于电池的保养维护且对配电网冲击较小，较适宜部署于住宅小区或办公区供长时间停泊的私家车充电使用。充放电模式的优点是发展较为成熟、成本较低，已经实现了一定规模的应用。但充放电模式也存在着较为明显的缺陷：快速充电模式的充电设施成本较高，且较大的充电电流会影响电池性能，同时将对电网造成短期内的较大负荷，尤其是快速充电模式中用户的充电行为较为集中，这将对电网的稳定性造成影响；对于慢速充电，电池容量及充电时间的瓶颈使得其难以满足电动汽车用户的应急需求或长距离行驶需求，从而限制了其推广应用。另外在充放电模式中，电动汽车用户的决策具有很强的分散性与随机性，将给电网运行带来不确定性。

2、京津唐电网风力发电、太阳能发电装机量预测

根据国网新能源云发布的相关数据，截止2020年底京津唐电网区域风电装机量约为20.6GW，光伏发电装机量约为11.0GW，风光可再生能源渗透率约为17%。而根据全球能源互联网发展合作组织（GEIDCO）对华北电网可再生能源发展状况的预测，2025年京津唐电网的风力发电与光伏发电装机量将分别增长至42.0GW和28.4GW，风光可再生能源渗透率达到约30%。研究进一步根据GEIDCO对华北电网风光可再生能源中长期发展的预测，估算京津唐电网风力发电、太阳能发电装机量未来增长情况。可以发现，光伏发电装机量在未来将出现迅速增长并在2040年后超过风力发电装机量。

3、北京市电动汽车发展状况预测

本研究根据电动汽车的交通模式将北京市电动汽车划分为不同电动汽车车队集群，并针对不同车队的时空特性进行动态等值建模。研究利用中汽数据有限公司提供的相关数据对2025年北京市电动汽车的发展状况进行了预测。根据估算，2025年北京市私家车、出租车、公交车、物流车、公务车车队中的电动汽车保有量将分别达到1120164、114706、21571、39788、108150辆。为了在电力系统的调度优化模拟中简化分析过程，研究进一步假设同一类型车队内的电动汽车具有相同的参数，包括年均行驶里程、电池额定容量、平均电耗率以及替代燃油车的燃油经济性等。这些关键参数的具体取值同样来自中汽数据有限公司提供的相关数据，并充分考虑了未来电动汽车技术的进步和演变，以确保模拟结果更符合未来的实际情况。

4、充电模式下电动汽车用能需求时间规律模拟

在工作日私家电动车充电负荷主要集中于晚上6时到早上6时之间，这表明工作日北京市私家电动车车主更倾向于在夜间车辆处于长期停驶状态时采用家用充电桩进行慢速充电；而在节假日，私家电动车除晚间外在下午也出现充电负荷高值，这可能与车主选择在白天进行社交活动、购物等活动有关，因此需要更多的电动车续航来满足这些需求。电动出租车在工作日和节假日呈现类似的充电模式，即在下午3时和凌晨0时左右出现充电负荷峰值。与以往许多研究中采用的夜间充电假设不同，北京市电动公交车的充电负荷集中于大多数公交线路运营时段，即早上6时到晚上10时，这表明电动公交车主要在白天进行充电以满足运营需求；而充电负荷峰值出现在中午12时和晚上8时，这与公交车运营的高峰期相吻合。公务乘用车的无序充电负荷分布与私家车较为一致，主要分布在晚间，这主要由公务车的使用模式决定。由于物流车有较为集中的出行模式，其充电负荷的时间分布也较为集中，早晚充电高峰分别出现在上午9时和晚间23时左右，这表明物流车往往需要在特定时间段内进行电能补给以满足运营需求。

5、换电模式下电动汽车用能需求时间规律模拟

对于换电模式，根据目前一般使用场景，研究中分别考虑了面向出租车和公交车开展换电服务的两类换电站。考虑到电动汽车换电站与传统的加油站都属于城市车辆燃料补给服务设施，并且传统燃油车的加油行为与电动汽车的换电行为具有一定的相似性，故研究利用北京市加油站的测时写实数据确定电动汽车前往换电站进行电池更换的时序曲线。特别地，对于电动公交车，本研究基于北京市电动公交线路运营时刻表模拟其访问换电站时序曲线。可以发现，对于服务出租车的换电站，车辆访问主要集中在上午8时到晚间8时，工作日访问频次峰值出现在中午11时，而休息日访问频次峰值出现在下午3时。对于电动公交车换电站，其车辆访问集中于大多数公交线路运营时段，即早上6时到晚上10时，访问频次峰值出现在早8时与晚6时的交通高峰时段。