分析：电动汽车市场的繁荣为何会给美国电网带来巨大压力？

7月3日消息，到2030年，全美销售的新车中预计有一半将会是电动汽车。这可能会给当地电网带来巨大压力，因为美国电网是一个为依赖化石燃料的社会所打造的老旧系统。

根据普林斯顿大学能源政策项目“快速能源政策评估和分析工具包”(REPEAT)的一项分析，2030年美国电力需求较2022年将增长18%，2035年将增长38%。与过去10年来只有大约5%的增幅相比，这是一个巨大变化。

输电政策组织Grid Strategies创始人兼总裁罗布·格拉姆利希(Rob Gramlich)说：“我们现在有了大量的电力需求。相比之下，过去25年时间里实际上没有太多电力需求。”

虽然许多领域都在从化石燃料转向电气化，但这一增长的主要来源是交通运输领域。根据普林斯顿大学的数据，到2035年，单单轻型汽车的用电量预计将比现在高出3360%。

但是，只有与大规模的可再生能源建设相结合，电气化才能成为一种有效的脱碳解决方案。格拉姆利希说：“因此，我们在供需两端都有大型电网需求。”

这意味着美国需要对现有电网进行重大升级：增加高压输电线路，将电力从偏远地区的风能和太阳能发电厂输送到需求中心；升级用于最后一英里电力输送的配电线路和变压器；此外还离不开能让家用储能电池、电动汽车和太阳能电池板客户将多余电量反送给电网的逆变器。

但这些方法的花费都不便宜。在美国加州公用事业委员会委托进行的一项研究中，电网分析公司Kevala预测，到2035年，仅美国加州就必须花费500亿美元用于升级电网，这样才能实现推广电动汽车的目标。

电网基础设施需求

给电动汽车充电相当耗电。按一辆特斯拉Model 3平均每年行驶1.4万英里计算，车主在家给汽车充电所消耗的电量和电热水器所消耗的电量大致相当，是新型节能冰箱充所消耗电量的10倍。像福特F-150 Lightning这样的大型电动汽车通比大型家庭中央空调所消耗的电量还多。

美国电力企业PG&E清洁能源运输主管莉迪亚·克雷夫塔(Lydia Krefta)表示，目前在加州北部和中部服务区域有大约47万辆电动汽车接入公司电网，2030年有望达到300万辆。

PG&E业务能覆盖到全美约七分之一的电动汽车，公司如何应对电动汽车转型潮并非易事。PG&E升级电网基础设施的融资周期是四年，上一次申请融资是在2021年。克里夫塔说，现在这笔资金肯定不够用。

克雷夫塔说：“这项申请中的很多分析数据都来自2019年或2020年的预测，关于电动汽车的预测数据尤其早，并没有预测到现在更有可能看到的一些增长态势。”在这种情况下，PG&E申请了大量的州和联邦资金，帮助实现电气化目标。

电网分析公司Kevala首席执行官阿拉姆·舒马文（Aram Shumavon）表示：“我认为，现在人们对交通运输电气化的看法过于简单化了。“如果处理得当，那将很了不起；但如果管理不善，就会有很多人心烦意乱。这是真正的风险，对监管机构、政府和公用事业公司来说都是风险。”

舒马文说，如果电网基础设施跟不上电动汽车的发展速度，司机可能会遇到充电困难的问题，比如说排长队，或者只能在特定的时间和地点充电。电网压力过大的话该更容易受到极端天气事件的影响，更容易发生停电，2020年美国加州就经历过类似情况。

要满足日益增长的电力需求，最直接的方法就是让更多的绿色电力并网。但是，最好的太阳能和风能资源通常都在偏远地区。

这意味着美国真正需要更多高压输电线路，从而可以长距离输送太阳能和风能资源。

但格拉姆利克说，虽然美国不断花钱更换和升级老旧线路，但几乎没有开辟任何新的输电线路。他说：“我认为，我们每年可能需要大约200亿到300亿美元来扩容、增加线路里程和提高输电能力。我们现在在这方面的支出几乎为零。”

美国电力公司在建设新的输电线路时，还存在着巨大监管障碍。这些线路通常要穿过多个地区，需要多方批准，并为如何融资达成一致。

“如果你考虑一条只跨越二三十个不同电网服务区域的线路，他们有办法在当地系统上收回成本。但当有一些东西能惠及三十多个电网机构时，他们就会放弃，到底谁应该支付，支付多少，又该如何决定？”格拉姆利克说。

审批能否通过也是一个主要障碍。所有的新能源项目都必须经过一系列的影响研究，评估需要什么样的新传输设备，成本是多少，谁来买单等等。很多项目都卡在这个过程中，其中几乎都是可再生能源，涉及的总电量甚至超过了目前电网的总发电量。

根据普林斯顿大学的REPEAT项目，到2030年《通胀削减法案》有可能减少约10亿吨的碳排放量。但根据同样的分析，如果输电基础设施建设增长率不能超过每年1%历史增长率的两倍，那么其中超过80%的碳排放削减量都无从谈起。

“过渡时期”

美国正在加快能源基础设施建设。但是，即使审批的步伐加快，电力公司很快就开始在输电上投入大笔资金，建设所需基础设施仍需要数年时间。

舒马文解释说：“将会有一个需求非常高、但输电系统还没有建成的过渡时期。分布式能源将在这一过程中发挥非常积极的作用，因为没有其他电力资源可用。”

这意味着住宅太阳能和储能系统等资源可以帮助稳定电网，因为用户可以自行发电，并将多余电力卖给电网。更多汽车制造商也开始为旗下电动汽车配备双向充电功能，这使得客户可以使用大型电动汽车所搭载的电池组为家庭或向电网供电，就像普通的家用电池系统一样。目前特斯拉电动汽车还没有提供这一功能，但已经表示将在未来几年提供，诸如福特F-150 Lightning和日产Leaf等其他车型已经做到了。

提高能源效率和错峰用电也将成为重点。例如，PG&E正在考虑如何优化大型电动汽车车队的充电时间。

电网分析公司Krefta说：“我们正在花大力气与一些有大量电力负荷的公司合作，提供错峰充电服务。也就是说，在晚上7点你只能给50辆电动汽车充电，但在凌晨2点，可以给所有100辆电动汽车充电。”

不过，Krefta希望关于错峰充电的限制是暂时的，并表示PG&E正通过动态定价机制来激励消费者。公司还在与汽车制造商合作，研究电动汽车如何为电网提供最大效益。

“你需要在车库里做些什么才能让电动汽车给家庭供电？当电网上有低成本的可再生能源时，你又如何利用电动汽车储能，然后在晚上放回电网？”Krefta表示，这类问题都将有助于打造未来的绿色电网。