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RAP发布《有益的交通电气化》

2019-04-27 09:30
ERR能研微讯
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翻译:Klara@ERR能研微讯团队

编辑:Yeti@ERR能研微讯团队

校核:Mirakuru@ERR能研微讯团队

2019年2月,The Regulatory Assistance Project (RAP)发布《有益的交通电气化》,在此ERR能研微讯研究团队对报告的执行摘要进行了翻译并在此分享给大家,欢迎转发扩散!

执行摘要

为确保电动汽车惠及公众,政策制定者需要明确电动汽车对运输市场的需求,并在市场参与者与公共利益需求之间达成平衡。

技术进步,无论是发电效率还是由其实现供能的最终用途,都为有益电气化(BE)提供了机会。诸如实现空间转换的运输和水加热等就是这些机会之一。在电池成本下降和性能逐步提升的推动下,电动汽车(EV)市场正在快速增长。无人驾驶技术的发展和进步以及对共享运输服务不断增长的需求也在塑造这一市场。

在当今不断变化的环境中,公用事业客户正逐渐习惯电动汽车日益增加的可用性和便利性。与传统内燃机(ICE)车辆相比,这些车辆可将其从电网获取的能量的60%转换为行驶里程数,而传统内燃机车辆仅能将约20%的一次能量转换为行驶里程数。电动汽车的效率优势使得电动汽车可以显着降低成本并且操作起来产生的污染物更少。可控的电动汽车充电也可以成为电网管理者的资源。

为确保电动汽车惠及公众,政策制定者需要确定他们对运输市场的要求。他们还必须平衡市场参与者的一些需求与公共利益。如果现有的法定权力不足,我们鼓励公用事业委员会在其所在州找到这条线,并向立法机关寻求帮助。

匹配技术与运输需求

车辆和充电技术

本文以乘用车和公交车为例说明了有益电气化的机遇。作为代表性电动车乘用车,我们使用雪佛兰Bolt和60千瓦电池,预计行驶里程为238英里,每加仑行驶里程相当于119英里。作为代表性的电动巴士是美国Proterra公司40英尺的Catalyst FC型号,电池功率为94千瓦,预计行驶里程为33至52英里,相当于16.7至25.9英里/加仑。

最常见的充电基础设施形式 - 统称为EV供电设备(EVSE) - 使用插入式充电,其成本和对电网的影响因车辆充电速度而异。电动车乘用车可以使用三大类充电器中的任何一种:120伏1级充电器,240伏2级充电器或480伏或更高电压的3级直流快速充电器。更高容量的充电器可以缩短充电时间,但安装和操作成本更高,并且对电网提出更高的要求。充电器成本也因位置而异。快速充电器非常适合放置在公共区域,例如高流量商业位置和主要交通走廊。2级充电器 - 电压和容量比3级低,但效率高于1级 - 非常适合其他用途。这包括家庭充电,其中住宅2级充电器所需的能量仅为电动干衣机的两倍。

电动巴士可以通过称为受电弓或无线感应充电的架空充电器进行充电。与乘用车一样,电动公交车的充电速度越快,其成本和对电网要求就越高。

最佳的电动车充电选项因现场和需求而异

为汽油和柴油动力汽车提供燃料的基础设施无处不在,我们大多数人都认为这是理所当然的。电动汽车司机需要同样充满信心,相信有足够的基础设施供他们使用。投资需要针对已知和未来的充电需求,每个社区的需求都会有所不同。

家庭充电对于电动汽车驾驶员来说是方便的,因为连接过夜可以充分地为车辆充电以满足典型的每日通勤的需要。实际上,在可以使用车库或车棚的家中进行私人充电是电动汽车早期最常见的充电类型。由于家庭充电可能是市场发展中最常用的电动汽车充电类型,因此必须解决多单元住宅缺少充电基础设施的问题,在这些多单元住宅中居民经常将车停放在共用车库或街道上,并没有专门停车的地方。

随着电动汽车供应设施的建立,低收入和弱势社区也有可能被抛在后面。各国可能希望鼓励受监管的公用事业更多的投资到服务欠缺地区的基础设施,除非或直到私营市场充分发展到一定程度。

如果可以方便的在工作场所充电,人们更有可能购买电动汽车; 这对于没有专门的家庭充电场所的司机来说可以作为主要充电点。公共充电桩,包括在主要交通走廊充电,也将是基础设施领域的一个重要特征。然而,适量的公共充电桩将因州,人口密度以及城市或乡村环境而异。扩大工作场所和公共充电桩建设可能需要受监管公用事业和私营实体确定何种为最有用的角色。

满足有益电气化条件

电气化只有在满足以下标准中的至少一个时才有益,且不会对其他两个标准造成不利影响:

1.从长远来看,为消费者节省资金;

2.实现更好的电网管理;

3.减少对环境的负面影响。

在本节中,我们将了解交通电气化如何满足这些条件。我们得出的结论是,在某些情况下,即使不是立即,它也将在未来几年内有益。

消费经济学

第一个有益电气化条件是电气化从长远来看为消费者(包括公共交通运营商)节省了资金。由于电动汽车的定价高于内燃机汽车,因此评估其总所有者成本非常重要。研究人员发现,电动汽车和内燃机车辆之间最大的成本差异是电池的成本。研究还发现,成本差距在缩小,且往往可以通过降低运营成本来抵消。其他研究估计,电动汽车和内燃机车辆之间的所有者成本达成同等水平将在五到七年内达到。

电动公交车的经济性将由高昂的前期成本主导,但也可以通过降低燃料和运营成本来节省成本。在某些司法管辖区,电动公交车的总拥有成本已经低于压缩天然气公交车的总拥有成本。影响电动公交车与化石燃料车型的所有权成本的其他因素包括年度行驶距离以及是否包括加油基础设施。

电网管理

第二个有益电气化条件是电气化有助于管理电网。加州公用事业委员会确定了使电动汽车成为潜在电网资源的三个特征。这些车辆:

1.提供操作灵活性,因为它们提供用电(充电时)和发电(同时将储存的能量释放回电网)的双重功能;

2.具有嵌入式通信和驱动技术,因为汽车制造商已经在车辆中建立了数字控制; 且

3.容量利用率低,闲置率超过95%,充电时间只占总时间的10%。

EV充电负载可通过智能充电,使用时间设计或两者结合达到可控性,这意味着充电可以利用低成本电力并最小大化降低对电网的影响和降低投资成本。它也在可再生能源资源更多可用的时候进行充电,帮助整合这些资源并减少限制它们的需要。

公用事业公司认识到管理需求的价值,并可以将这种理解应用于电动汽车。

电网管理与需求响应有很多共同之处。这不仅体现在传统的需求响应意义上 - 即紧急减载 - 而且还体现在更广泛意义上能够在最佳时间动态制造、转移和减少能源使用。公用事业公司认识到管理需求的价值,并可以将这种理解应用于电动汽车。由于电动汽车采用率很高,服务此负载的成本足够低,电动汽车充电的收入超过了成本,这为所有纳税人节省了成本。使用时间率是公用事业公司使用的主要电网管理工具。受控充电也可以被应用 -在更传统的需求响应意义上,可以在峰值需求或服务中断期间电动汽车的充电。

电动汽车还能够在被召唤时将电力释放回电网上,这种做法被称为车辆到电网(V2G)。使用这种能力可以使电动汽车在价格更低时从电网获取电力,并在电力更有价值时将电力返回到电网,这对电动车所有者来说是一种潜在的经济利益。各种V2G试点计划正在进行中,但部署尚未普及。V2G功能开发的一个缺点是对潜在电池劣化的担忧以及制造商电池保修的限制。研究表明,可能有一种方法在最大限度地提高电动车所有者的投资回报率与对交易的能源数量设定限制之间达成平衡,从而使V2G可行且有利可图。

能源和排放效率

第三个有益电气化条件是与化石燃料选项相比,它减少了排放等对环境的影响。运输部门占美国温室气体排放的很大一部分,2016年约占28%。此外,1990年至2016年间,交通运输排放量增长了21%,而电力部门的排放量同期下降了1%。事实上,今天的电力行业排放的二氧化碳量与上一代产品相同,但每年的发电量却增加了近30%。这些趋势表明电气化运输作为整体脱碳政策的一部分具有极高的价值, 整个行业都存在脱碳机会,但乘用车,包括轻型汽车和卡车,约占交通排放量的60%。

为了确定不同技术(如电动汽车)的排放效应,分析人员必须首先确定车辆生命周期的参数。我们在本文中使用的“well-to-wheels”分析包括从资源提取到处理和向车辆输送燃料以及在车辆中使用燃料的活动。

我们说明性的内燃机车是2018年的大众高尔夫,据我们计算,它的well-to-wheels排放量为每英里0.91磅。我们的说明性电动车是2018年的雪佛兰Bolt,它的well-to-wheels排放量取决于充电系统的燃料组合。我们的计算结果表明,在100%的煤系统中,每英里高达0.69磅。换句话说,在任何美国电力系统中充电的Bolt每英里的排放量低于汽油动力的高尔夫。这与最近的研究结果一致,这些研究发现,在该国任何地区驾驶电动汽车产生的碳排放量都低于驾驶普通新型汽油动力汽车。

有充分的理由得出结论,交通电气化现在或将在几年内满足RAP的所有三个条件。当决策者考虑到有益电气化带来的机会时,我们鼓励他们应用这三个条件来确保电气化以促进公共利益的方式进行。

实施有益的交通电气化

本节列出了确保运输电气化有益的一些考虑因素。然后,我们提供一套与有益电气化相关的策略供各州考虑。

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