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表1对比了随机充电与有序充电下电动汽车充电负荷的差异。
表1 2030年电动汽车需求响应下电网负荷
图6显示了2种电动汽车发展情境下,随机充电及有序充电负荷曲线,可见有序充电使电网高峰负荷一定程度降低,负荷峰谷差明显减小,大部分充电负荷转移至凌晨负荷低谷时段。
图6 2种情景下电动汽车有序充电调节效果
图7为电动汽车高速发展情境下,电动私家车及公务车随机充电及有序充电负荷曲线。可见,随着需求响应的引入,大部分原本出现在午后至晚间的充电电量转移至凌晨时段,电动汽车充电负荷调节效果明显。
图7 2种电动汽车发展情景私家车/公务车随机及有序充电负荷
2.2 经济环境效益
电动汽车参与需求响应的经济性包括成本和效益两方面,其中充电调节的成本包括实现有序充电技术的软硬件成本以及电动汽车用户改变充电行为的支付意愿;充电调节的效益主要包括电动汽车有序充电的高峰负荷削减、填谷电量以及由此产生的环境效益(见图8)。
图8电动汽车参与需求响应经济性分析
电动汽车与传统需求响应资源相比存在较大差异。对于传统需求相应资源而言(如空调、照明等),电能消费与电力服务同时发生,需求响应的成本与用户行为的改变程度正相关,即提升需求响应的规模往往以牺牲更多的用户自由度为代价;对于电动汽车充电,充电需求与出行需求在时间上是分离的,在车辆停驶时段内对电动汽车充电时间的选择和调整并不会明显影响用户的出行行为,因此其需求响应的成本相比传统需求响应资源有所降低(见图9)。
图9传统需求响应资源与电动汽车有序充电响应成本示意图
对电动汽车用户参与需求响应的价格弹性研究方面,较有代表性的是美国能源部发起的EVProject项目。该项目2009年10月启动,主要任务是包括在美国17个地区构建成熟的电动汽车充电设施;部署基础设施建设;建设12000个AClevel2充电设备和100个DC快速充电机,到2015年已有超过8000用户注册该项目,由爱达荷国家包括实验室(INL)负责数据收集。该研究发现价格激励能够显著影响电动汽车用户的充电行为,在圣地亚哥电力和天然气公司(SDG&E)覆盖区域,当峰谷电价比为2︰1时,峰谷电价差约为0.13美元(约0.85元人民币),70%的电动汽车用户会将充电负荷移至夜间电价低谷时段;当峰谷电价拉大到6︰1以上后,价差达到0.3美元(约2元人民币),低谷充电时段用户的比例提升至90%;而当峰谷电价进一步拉大后,新增参与充电调节的用户数量逐渐降低。
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