电动汽车参与电力需求响应的成本效益分析——以上海市为例

刘坚1，熊英2，金亨美3，张永伟4*

（1. 中国宏观经济研究院能源研究所；2. 北京车百会新能源汽车科技发展研究院；3. 自然资源保护协会；4. 清华大学公共管理学院）

本文发表在《全球能源互联网》2021年第1期“能源气候协同治理机制与路径”专栏，欢迎点击品读。

文章导读

相比其他需求侧灵活性资源，电动汽车有望提供灵活度更高且成本更低的需求响应。本文结合电动汽车参与上海市电力需求响应的实际情况，围绕住宅私人充电桩、办公地点专用充电桩、换电站等3类充换电场所，对比分析了当前电动汽车参与削峰、填谷两类需求响应的运行效果和经济性差异。案例显示电动汽车在专用充电桩的响应率较高，其提供响应的规模潜力也较大，而换电站参与需求响应的效果因换电强度的变化存在较高不确定性。研究也发现当前电动汽车参与需求响应存在一定政策障碍，未来引导大规模电动汽车参与电网互动仍需市场规则与机制创新。

重点内容

01、专用充电桩响应率

响应时段（12: 00—14: 00）平均充电功率相比平日该时段平均充电功下降75%，需求响应参与度明显高于私人充电桩。

⬆ 图1 专用充电桩削峰响应与平日充电负荷对比

02、换电站响应率专用充电桩响应率

响应日响应时段（10: 00—11: 00）充电功率相比平日平均充电功率降幅达到81.2%，响应率为3种充电设施中最高。

⬆ 图2 换电站响应日与平日充电负荷对比

03、私人桩响应率

虽然数量规模较大，但私人充电桩的实际响应率偏低，私人充电桩分布较为分散、有较强私人属性，且参与电力需求响应存在较高的个人隐私保护要求。

⬆ 图3 私人充电桩填谷响应与平日充电负荷对比

04、充电设施灵活性对比

电动汽车接入私人桩的时段往往在傍晚至凌晨，更适合参与负荷填谷，专用桩和换电站可实现相对集中管理，对调度指令的响应率也较高。

私人桩和专用桩的规模潜力较大，应提前设计激励机制，加大私人桩和专用桩的资源潜力挖掘力度。虽然目前换电站具有一定调节潜力，但随着换电需求日益提升，其日间参与需求响应的能力取决于换电站的综合管控能力。

⬇ 表1 试点案例3类充电设施需求响应适应性

05、充电设施经济性对比

需求响应补偿单价较高，但每年响应频次偏低，影响了其综合收益。调峰辅助服务与错峰充电工作频率相近，但就目前调峰市场价格来看，单位调峰电量的经济性补偿十分有限。目前电动汽车参与电网互动已具备较高经济性水平，但需求响应、调峰辅助服务等市场化机制的价格吸引力相对有限，基于用户侧峰谷电价的错峰充电仍是当前电动汽车参与电网互动收益最为稳定的商业运营模式。

⬇ 表2 内部收益率对比结果

06、政策建议

1）鼓励实施主体多元化，丰富需求响应业务内容。明确电动汽车参与电力市场的准入条件，明确电动汽车移动储能资源的市场身份与地位，适度降低电动汽车参与市场的容量门槛，实现应用场景多样化。

2）设计合理的激励机制，逐步完善车网互动的市场机制。以政策激励为主推动需求响应发展，充分发挥需求响应降低配电网投资的价值，以销售电价附加征收的城市公用事业附加费、执行差别电价增加的电费收入等作为需求响应补贴资金来源，按补偿成本和合理收益的原则，明确电网企业、电动汽车车主、充电运营商等各方利益分享方式，并为参与需求响应的车主设计提供合适的电池质保、保险产品。

3）加快推进车网互动能力建设，规范化、精细化需求响应资源管理。建立支持电动汽车参与电力市场的软硬件环境，以实现大规模需求侧负荷的在线监控和双向交互机制，推动车网互动常态化、智能化、自动化开展。