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 TABLEOFCONTENTS 03 执行摘要 10 理解挑战 20 运输电气化积木 51 Conclusion 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 。 4 执行摘要 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？ 重大不确定性(多种形式) 现有监管范式 公用事业和监管机构风险厌恶 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？ IMPLICATIONS ✲部原因 方面 1.重大不确定性 •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 我们必须减少不确定性改善决策。 增强信心 and 2.现有监管范式 •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) 我们必须移动到更多有针对性、协调方法为电气化准备电网。 3.效用和监管者风险厌恶 •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 我们必须找到方法缓解 risk跨党派。 and适当分享 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 有针对性地利用现有工具可以为电动汽车提供前瞻性规划。 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。 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。 1 2 3 Key提问 我们需要什么？ 多少基础设施 在哪里？ 我们怎样才能高效满足这一需要 我们如何到达那里？ 需要进行哪些更改有效满足需求? 计划反对长期 EV市场期望 改善负载预测 实践 优先考虑 高效、成本-有效使用 的分布基础设施 对齐网格连接与客户需求 提高风险分享和缓解措施 启用 负责任,长期 公用事业资本投资 建筑块 理解挑战 所有迹象都表明电动汽车负荷快速增长 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。 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。 美国道路上轻型电动汽车的前景 零排放卡车在美国的销售 美国道路电动汽车充电的电力需求 销售缓慢快速销售 40M 35M 30M 25M 20M 15M 10M 5M 42M 30M MHD低HD高MD高 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 75% 40% 34% Actual 600TWh 400TWh 200TWh IEA预测年份 临时年 020222024202620282030 0%202520302035 2020202520302035 包括电池电动和插电式混合动力电动汽车 来源：NREL：“2030年全国充电网络” 中重型（MHD）车辆因EPAGHG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。 来源：RMI分析 数据来自国际能源署(IEA)宣布的政策情景 来源：IEAGlobalEVDataExplorer 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。 负载增长影响电网的所有级别 1kW-15kW 小千卡 15kW-1MW 大千卡 1MW-20MW 小型巨型插头 20MW-1GW 大兆头 >1GW 千兆插头 已连接配电 变速器已连接 重型运输 充电集线器 更大的电动汽车车队和仓库 公共和车队EV充电 住宅EV 充电 Examples 批量发电和输电能力 聚合较小的负载影响散装系统 配电变压器和馈线容量 电气面板容量 物理系统约束 变电站容量 EV负荷不同于其他类型的预期负荷增长 荷载形状 荷载的说明性描述跨越一天的形状 （可能因季节而异) 预测不确定性信心的衡量标准 未来负荷的预测将 匹配现实 灵活性潜力 负载和价格敏感性客户的意愿/能力改变消费 飞行风险负载可能 shi到一个不同的位置，如果 电网或经济条件 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 6AM6PM 基于信号的模式 不是有利的 投资时都应予以考虑，但电动汽车（EV） 介质 有点灵活 非常低 住宅或商用热泵 介质 有点灵活 非常低 公共EV快速充电器 High 有点不灵活 介质 数据中心 非常高 不知何故不灵活(AI) 不知何故灵活(加密) High 制造设施 High 有点灵活 介质 常规C&I荷载 介质 有点灵活 介质 氢电解 非常高 非常灵活 High 0 100 住宅或 商用EV充电器 （隔夜充电) 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✲本原因是什么？ 重大不确定性(多种形式) 现有监管范式 公用事业和监管机构风险厌恶 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？ IMPLICATIONS ✲部原因 方面 1.重大不确定性 •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 我们必须减少不确定性改善决策。 增强信心 and 2.现有监管范式 •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) 我们必须移动到更多有针对性、协调方法为电气化准备电网。 3.效用和监管者风险厌恶 •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 我们必须找到方法缓解 risk跨党派。 and适当分享 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。 通过结合实践减少不确定性和风险的例证 多年预算+ 可接受风险阈值 问责制 临时风险 资产风险 临时风险(电动汽车何时会 “到达”？) 成本分配 不确定性 负载灵活性 资产风险(当 将基础设施 被使用？) 成本分配不确定性(谁 应该付钱吗？) 负载灵活性 （对峰值的影响 规划方向 长期电动汽车市场 期望 改善负载预测 不确定性 和风险 现状期望的未来状态 风险分配的新方法 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 第三方解决方案 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。 数据共享 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。 成本分配 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。 优先考虑股权 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。 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。 以下幻灯片列出了六个概念，或 投资支持EV负载增长所需的升级 构建块，共同创建一个坚实的基础，以适当地计划和 ，同时也保护纳税人。 公用事业监管机构和公用事业是主要参与者为了将这些构建块融入其流程中。然而，为了确保其实现是成功、公平和高效的，整个过程中必须与其他利益相关方进行engagement，包括客户代表、车队、汽车制造商、电动汽车充电服务提供商以及社区组织等。尤其是Ratepayer倡导者将需要额外的资源和技术支持要实质性地参与本简报中的建议。立法者也可能在促进和鼓励监管行动中发挥重要作用，有时可以通过提供资源来扩大监管机构和倡导者的capacity。 虽然这份见解简报侧重于电动汽车负载的战略规划，电动汽车负荷增长不是在真空中发生的.其他许多形式的电力使用也在增长，例如数据中心和建筑终端用电。对于监管机构、电力公司和其他相关利益方来说，这一点至关重要。考虑电网的整体需求，并从整体上计划有效、具有成本效益的方式来满足这些要求。 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。 1 2 3 Key提问 我们需要什么？ 多少基础设施 在哪里？ 我们怎样才能高效满足这一需要 我们如何到达那里？ 需要进行哪些更改有效满足需求? 计划反对长期 EV市场期望 改善负载预测 实践 优先考虑 高效、成本-有效使用 的分布基础设施 对齐网格连接与客户需求 提高风险分享和缓解措施 启用 负责任,长期 公用事业资本投资 建筑块 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 有针对性地利用现有工具可以为电动汽车提供前瞻性规划。 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utili