6月5日上午,清华大学气候变化可持续发展研究(以下简称“清华气候变化研究院”)与哈佛大学肯尼迪政府学院团队共同主办“电动汽车与电网”学术沙龙。作为“清华-哈佛中美脱碳技术创新与政策研究”项目框架下的系列学术专题之一,沙龙邀请来自清华大学、哈佛大学、能源研究所、华北电力大学等机构的专家学者,围绕电网面临的挑战、电动汽车产业政策及其经济影响等方向展开交流研讨。本场沙龙由清华气候变化研究院院长李政主持。
沙龙现场
本场沙龙设置电网和电动汽车两个主题。在“电网挑战与成本”环节,哈佛大学肯尼迪政府学院教授亨利·李(Henry Lee)和清华气候变化研究院副研究员杜尔顺分别做主旨报告。
亨利·李作报告
亨利·李做了题为“美国电网面临的挑战”的主旨报告。他首先介绍了美国电网的现状和面临的挑战。美国电网分为多个相互连接的子网,子网之间连接松散,电网输配设施主要由各州政府监管。基础负荷电厂仍占主导地位,但是高峰期负荷增长迅速,可靠性标准严格,电价较低,但是在过去的5年中电价一直保持增长趋势,当前也面临着规划、核准、定价等挑战。为实现净零排放目标,亨利·李认为美国电网需要进行重大革新。
杜尔顺作报告
杜尔顺介绍了中国构建高比例可再生能源主导的电网所面临的挑战。到2060年,中国电力消费量将比2020年增加一倍以上,电网跨区域传输将增加三倍以上。中国通过加强清洁高效的燃煤电厂利用、发展储能和需求侧响应、可再生能源发电技术的主动支持等措施,应对电力系统充足性和灵活性不足的挑战。同时,杜尔顺还探讨了能源储存和需求响应的解决方案,以及电网友好的风电、光伏储能技术。
Elaine Buckberg作报告
在“电动汽车”环节,哈佛大学萨拉塔气候与可持续发展研究所研究员Elaine Buckberg做“电动汽车:美国产业政策和早期经济影响”的报告。她介绍了拜登政府为了推广电动汽车所采纳的胡萝卜和大棒政策,介绍2022年出台的《通胀削减法案》提高了购置税收抵免优惠幅度,以及支持美国电动汽车制造和供应链的增长的补贴等。《通胀削减法案》已经有效地促进了美国本土的电动汽车投资。
王贺武作报告
清华大学车辆与运载学院研究员王贺武分享了“中国电动汽车发展成效”的报告。他回顾了中国新能源汽车的发展历程,指出新能源汽车规模持续引领全球电动化转型,目前乘用车和商用车全面发展,三种技术路径(纯电动、氢燃料和插电式混合动力汽车)持续迭代升级,并分析了市场特点和资本热点。王贺武对中国乘用车普及未来展望,分享了他对车载电池装机量、V2G和固定储能规模、基于车网互动的车能路云技术发展路线图等方面的研究和判断。
主旨报告结束后,与会专家分别分享见解,就电动汽车充电技术、重型货车电动化、政策挑战等诸多问题进行了探讨。
最后,李政教授和亨利·李教授分别做总结发言。李政表示此次沙龙达到了预期目的,展现了中美两国学者在气候变化领域的广泛交流的意愿与合作前景。亨利·李教授对清华大学的学术安排表示感谢,期待两校持续加强国际交流。
现场合影
会议讨论丰富,特选编部分内容,以飨读者。
您在演讲中提到美国监储能管方面存在复杂性。在中国,为了解决系统的充足性问题,我们的解决方案是从需求侧和储能着手,有一些大型储能设施正在建设中,您能不能给我们介绍一些美国的经验和建议?
答:目前有多种储能方式,可以肯定的是,未来我们将会看到需求侧储能需求的增加。另外就是在系统本身的储能,现在还不是很确定发展情况如何,其中一个选择就是运营商拥有储能,然后在需要的时候并网进去,把所有的成本覆盖。这更有可能由私人投资者所拥有。为了能够挣钱,就必须在电价高的时候把它卖出去,在电价低的时候买进来。如果储存电量并保持一个月,就无法盈利。在中国可能有很多私人的开发商,他们在长期储能方面是不是能够挣钱,取决于政府在这个过程中发挥的作用。但是在我们系统里面政府是不管的,因为本身是具有一定的争议性,这就是我讲的复杂性问题。
刚才的报告讲到了微电网,这些微电网如何运营?运营商会是谁?这在美国是我们遇到的一个问题,在建立微电网的时候可能没有办法找到运营公司,并且也都失败了。所以我也比较好奇在中国是怎么做?
答:这个问题其实现阶段对中国而言非常地关键。我们也发现未来如果要大量消纳新能源,迫切需要从需求侧来挖掘灵活性,因此构建微电网是一个主要的技术路径。目前中国正在进行的类似于零碳园区相关示范项目的尝试,主要还是依赖单一的投资者来进行运营。举个例子,整个园区所有的风电、光伏,包括整个的双向充电等等,都是有一个总体的能量管理系统,以及一个能量服务商来进行集中式的管理,这是目前的进展。在中国有一些公司在进行运行微网,这些公司同时也是零售商。未来有可能需要去探索建立市场机制,不同微网之间可以进行交易,但就目前来看还遇到了比较大的挑战。
电动汽车技术的国际合作,对全球的进步和扩展非常重要,现在美国推出的产业保护政策,是不是会影响两个中美的各自的发展?
答:国际合作非常重要。回顾中美清洁能源研究中心,从2009年启动到去年年底,有了15年的合作,取得了很多成果并发表了200多篇联合论文,解决了许多技术问题。最后遵守的是技术协议,技术各自掌握但研究一起合作,可以互相使用对方的实验室资源,结果双方共享。这个非常有利的一个合作模式。现在由于基础研究达到了技术应用阶段,在商业产品的阶段可能会面临一些新的问题。对于全球来讲,不同的区域有不同区域的发展条件可以去应用,但是我们都会把中美合作方面共同研究的一些成果和经验向全球其他地方进行推广,或者说转移出去,让其他国家少走一些弯路,开发适合自己本地的一些产品,然后来解决本地的能源安全、气候等方面的问题。
美国的政策包括补贴和税收减免,但在中国,价格较低且有价格优势,现在的问题是充电技术。问题1:美国的充电桩建设主要是靠补贴吗?商业模式是什么?因为中国的充电服务领域竞争激烈。问题2:重型货车电动化的问题,电池的使用问题,美国如何应对?问题3:近几年插电式混合动力汽车(PHEV)的发展比较快,您预计2050、2060年最终这两种车型(EV 和 PHEV)的市场的结构可能会是什么样的?
答:需要强调的是,在美国,大多数人都在自己的房子里给电动汽车充电,此外,在公路旅行、城市居民和街边停车方面也很重要。美国推出了两种政策:一是快速充电站的推广,其中一部分用于直流充电。二是为在家中或企业安装快速充电器的人提供税收抵免。虽然充电在中国很便宜,但在美国供应商相对较少,尽管越来越多的充电供应商正在涌现。
关于重型货车电动化的问题,主要是电动汽车与燃料电池的竞争。燃料电池的基础设施铺设成本较高,而电动汽车的续航里程较短,但长途运输仍面临困难,需要在未来解决。电池更换在美国可能不像在中国那样普及,这与密度有关。
PHEV的发展是一个重要话题,也是积极讨论的方向。PHEV是一个积极的提升方向,未来有很大的进一步发展空间。我们预计PHEV和EV将各占一半,容量也将持续增加,因此技术升级的量将减少。在使用阶段,整个生命周期是免费的,会有回馈,预计50%的PHEV将持续一段时间。