交通电气化建筑区块 ： 电动汽车负荷快速增长计划的实用指南

运输电气化积木 为监管机构和公用事业机构提供实用指导 ，以战略性地规划电动汽车负载的快速增长 10 月 2024 03 理解挑战 10 运输电气化积木 20 51 执行摘要 科执行摘要 项目背景 讨论近期对电网进行主动投资以支持电动汽车（EV）负载增长的需求有所增加，这反映了对传统电网规划和投资方法未进行更新所面临的新挑战的认识。 为了帮助监管机构和电力公司做出有效的决策，在2024年春季的几个月里，RMI采访了相关利益方，包括现任和前任公用事业委员会委员、公用事业代表、研究组织以及非政府组织。本洞察简报基于他们的贡献。 电动汽车负荷增长给公用事业和监管机构带来挑战 当前基于被动投资和增量投资的电网基础设施部署速度为基于市场对电动汽车负荷增长的预期 ， 提供电力服务太慢. 这带来了电力公司无法履行其核心义务提供电服务的风险——限制客户选择、率payer资金使用效率低下以及政策合规性问题。 这个问题的根本原因是什么 ？ 这些维度是如何导致问题的 ？ 对监管机构和公用事业有什么影响 ？ 方面 •••负载 (何时、何地、尺寸、轮廓、灵活性)时间表 (连接、监管批准、施工) — — 尤其是对于中型重型车队和公共快速充电电动汽车资源的潜在成本 / 价值 ••••反应和增量主义者主要基于历史数据负载快速增长太慢碎片化 (公用事业、 ISO / RTO * 、第三方之间的协调有限) ••••强烈的公用事业偏好确保成本回收对公用事业积极性几乎没有回报很少有分担风险的测试选项挑战获取和信任电动汽车作为网格资源的全部优势 执行摘要 监管机构如何支持强有力的公用事业实践来规划电动汽车负荷增长 设置网格规划指导与电力公司合作，更新电网规划实践和要求，纳入未来负荷的最佳可用数据——包括但不 限于电动汽车负荷数据——并确保这些数据在所有规划工作中一致应用。 建立和跟踪期望的结果确定所需的 EV 和相关结果 ； 建立并跟踪绩效指标以评估进度。 批准适当的积极投资 适应性地投资于公用事业，确保适当考虑电动汽车负荷增长，并遵循规划和投资指导。考虑成本回收和绩效机制以确保对期望成果的责任感，包括保障率payer保护。 执行摘要 该框架采用一系列“构建模块”按序帮助监管机构和电力公司回答三个关键问题并规划电动汽车负荷增长。 理解挑战 这些电动车将得益于对电力需求的激增。即使像IEA预测所示的相对保守情景，到2035年电动汽车充电消耗的电量也将约占当前电力生产总量的15%，并且增长势头将从今天开始显现。 轻型和中重型电动汽车在美国的数量将在未来几年内呈指数级增长。即使是最保守的电动汽车在路上数量的估计也预示着显著的增长，从而相应地需要迅速建设充电基础设施。 中重型（MHD）车辆因EPA GHG规则导致低销售份额；中重型（MD）和重型（HD）车辆因先进清洁卡车（ACT）规则受益，该规则是由多个州采用的一项规定，设定了零排放卡车的销售目标。 数据来自国际能源署(IEA) 宣布的政策情景来源 ： IEA Global EV Data Explorer 电动汽车负荷增长将影响各级电网基础设施 该充电设备将需要涵盖从住宅中一级和二级充电桩提供的低千瓦级电力到目前正处于开发中的卡车充电站所需的25兆瓦以上的电力等多种功率范围。这种功率需求范围对应着不同的电网设备受到影响。随着电动汽车负荷的增长，电力供应商需要管理其系统中所有类型设备的投资和升级。 交通运输电气化将在多个经济部门的增长中同时发生，尤其是在数据中心和建筑电气化领域。虽然这些负荷在公用事业规划投资时都应予以考虑，但电动汽车（EV）负荷具有独特的特性，必须单独对待。它们的峰值时间不同，大多数家庭和基地充电设施将在夜间出现较大的峰值，而快速充电器则在白天出现峰值。这些负荷具有一定的灵活性，并且可以作为虚拟电厂（VPP）或车辆到万物（V2X）项目中的分布式资源。值得注意的是，在电动汽车充电类别内部，不同类型车辆和充电设备可能会表现出不同的负荷特征，这些特征在公用事业规划中也必须予以考虑。 为什么这会带来挑战 ？ 当前基于被动投资和增量投资的电网基础设施部署速度为基于市场对电动汽车负荷增长的预期 ， 提供电力服务太慢. 这带来了电力公司无法履行其核心义务——提供电力服务的风险——限制客户选择，造成率payer资金使用效率低下，并导致政策合规性问题。 这个问题的根本原因是什么 ？ 这些维度是如何导致问题的 ？ 对监管机构和公用事业有什么影响 ？ 方面 •••负载 (何时、何地、尺寸、轮廓、灵活性)时间表 (连接、监管批准、施工) — — 尤其是对于中型重型车队和公共快速充电电动汽车资源的潜在成本 / 价值 ••••反应和增量主义者主要基于历史数据负载快速增长太慢碎片化 (公用事业、 ISO / RTO * 、第三方之间的协调有限) ••••强烈的公用事业偏好确保成本回收对公用事业积极性几乎没有回报很少有分担风险的测试选项挑战获取和信任电动汽车作为网格资源的全部优势 理解挑战 为了促进所需的电网投资，可以通过各种机制将风险和不确定性降低至可接受的水平。 除了风险缓解措施， 新的风险方法分配通过扩大市场和保护公平性，在政党之间推动快速电网投资的高效和公平系统也颇具潜力。 扩大市场 保护整流罩 成本分配 拥抱第三方技术和服务以及私人资本提供的潜在价值有助于降低电网升级改造的总成本，并为客户提供更多的选择。 新的风险共担和成本分配方法可以在满足客户需求的时间框架内提供可负担的电力服务中发挥重要作用。 必须关注将电气化的好处与所有用户分享的问题，这包括通过电网规划和投资过程来实现。 建立清晰的公用事业数据共享和使用指南是促进第三方参与和解决方案部署的关键 enabling因素。 运输电气化积木 监管机构和电力公司可以通过一系列核心“构建模块”来改善交通运输电气化规划和投资。 运输电气化积木 运输电气化积木 此框架可以帮助监管机构和公用事业单位解答三个关键问题，以规划电动汽车负荷增长，采用一系列“构建模块”逐步进行。 运输电气化积木 监管机构如何支持强有力的公用事业实践来规划电动汽车负荷增长 设置网格规划指导 与电力公司合作，更新电网规划实践和要求，纳入未来负荷的最佳可用数据——包括但不限于电动汽车负荷数据——并确保这些数据在所有规划工作中一致应用。 建立和跟踪期望的结果 确定所需的 EV 和相关结果 ； 建立并跟踪绩效指标以评估进度。 批准适当的积极投资 适应性地投资于 utilities，确保适当考虑电动汽车负荷增长，并遵循规划和投资指导。考虑成本回收和绩效机制以确保对期望结果的责任，包括保障电价用户的权益。 运输电气化积木 构件的组成部分 如何阅读以下六个构建块中的每一个的幻灯片。 1. Overview第一张幻灯片提供了构建块的概述，包括讨论实施它如何帮助应对电动汽车负荷增长速 度带来的核心基础挑战的部分。 2. 实用程序操作下一滑动页面（或两个页面）将呈现可以采取的公用事业行动，以实现该构建块，并 附带示例和/或资源。示例并不总是直接针对电动汽车负荷增长的规划。 3. 调节器选项 最终幻灯片提供了监管选项以支持每个建筑模块的发展，通过使公用事业公司能够采取行动或激励其采取行动。 积木 1根据电动汽车市场的长期预期制定计划 1根据电动汽车市场的长期预期制定计划 监管机构可以通过为公用事业公司指定明确的目标来提供所需的清晰度 战略投资于电网以支持交通电气化首先需要了解未来将有多少电动汽车（EV）在运行。监管机构可以通过要求或鼓励公用事业计划与具体目标挂钩来减少这种未来状态的不确定性，这些目标应基于对未来电动汽车增长和客户需求的市场预期。这些目标应当纳入核心或中心情景中，以确保公用事业规划直接链接到长期预期的需求。为了帮助公用事业单位进行资本和运营规划，监管指导应包括对电动汽车部署的期望。随着时间的推移， 适用于轻型、中型和重型车辆 ， 并要求定期更新 (例如 ， 每 2 - 5 年) 。 不确定性 •市场驱动和/或政策目标为监管机构和公用事业部门创造了对未来车辆电动化水平的共同预期，增强了对未来状态共享愿景的信心。这也为围绕未来电动汽车增长轨迹及相关需求建立广泛的利益相关者共识提供了机会。•澄清对未来电动汽车 Adoption 的共同预期——即使这仍然只是一 个预测——为 Utilities 提供了更多确定性，使它们能够提前规划相关的新负荷。 公用事业和监管机构风险规避规划基于长期市场预期的计划应考虑额外的资金机会，例如联邦项 这些目标和对部署速度的预期为电力公司和其他利益相关方提供了必要的清晰性，旨在针对电动汽车的支持，推动前瞻性、经济高效的大电网发展。将这些长期目标纳入核心情景中。跨规划和投资活动在公用事业领域（例如，IRPs和DSPs*以及电价案件）中确保一致性与成本效益的投资至关重要。 •目，这些项目可以帮助降低对公用事业和消费者而言必要的投资风险。 •外部市场预期和/or政策目标促使其他投资，从而增加未来电动汽车需求实现的可能性。•早期在电动汽车 Adoption 阶段所做的投资不太可能被闲置，鉴于电 动汽车市场增长的预期以及来自其他来源的持续负载增长。 1根据电动汽车市场的长期预期制定计划 公用事业公司如何根据长期电动汽车市场预期进行规划 1根据电动汽车市场的长期预期制定计划 监管机构如何针对长期电动汽车市场预期进行规划 积木 2 改进负荷预测 2改进负荷预测 监管机构和公用事业单位应利用新方法和最佳可用数据来源来生产更能反映当前对电动汽车负荷增长预期的预测。 在高预期负荷增长的时代，提高负荷预测的准确性——利用最佳可用数据和方法——对于规划和预算基础设施投资至关重要。长期的电力规划依赖于对潜在客户需求范围的清晰理解。如果没有这种理解，将对新投资的价值和必要性产生合理的怀疑。 不确定性 •更好的预测方法和假设增强了对TE负荷出现的时间、地点及规模的信心。不确定性永远不会完全消除，但可以减轻。•对 TE 负载的更大信心可以鼓励更多的利益相关者支持深思熟虑的主动电网投资。 现有的预测过程是为了解决之前版本的相同担忧而开发的。如今，新可用的数据，如详细的车辆出行模式（例如，通过 telematics 获取的数据），使得能够更加精确地估计电动汽车负荷增长的时间、地点、规模以及其灵活性。更新负荷预测方法以考虑此类数据，并确保预测的时间范围足够长以捕捉长期趋势（例如，10 年以上），可以有助于更精细地调整电网公司的预测，并更好地使电网公司能够识别即将到来的电动汽车负荷的独特信号（例如，新型负荷、快速增长且位置不确定）。这对于具有较大功率需求的电动汽车充电应用尤为重要，如中重型车队充电站和DC快速充电广场。 现有的监管范式 •更好的前瞻性预测支持确定一系列主动投资选择。•增加与非电力利益相关方的互动有助于细化负荷增长预期，并促进未充分代表社区更好地接入充电基础设施（如果负荷预测主要基于当前电动汽车的位置，则这些社区面临投资不足和不平等访问的风险）。 现有的监管范式更好地了解潜在的负载增长方案范围可以降低投资搁浅的风险。 ••监管机构对适当数据使用在预测过程中的指导提供了必要的清晰度并减少了对第三方数据提供的担忧。 2改进负荷预测 监管机构如何针对长期电动汽车市场预期进行规划 积木 3 优先高效、经济高效地使用分销基础设施 3优先高效、经济高效地使用分销基础设施 公用事业计划应优先考虑满足新需求的最有效方法 所处理挑战的各个方面 Overview 通过传统分销能力升级来满足所有新的电动汽车需求将会使这一挑战变得更加困难、缓慢且昂贵。在电动汽车渗透率较高的地区——尤其是中重型车辆领域——电网连接和升级的时间线及成本已经阻碍了充电设施（如货车停车场和直流快速充电 plaza）的部署和启用。