能源電力低碳轉(zhuǎn)型形勢下新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)對電力系統(tǒng)的影響及應(yīng)對策略研究

摘 要：為配合國家主席總書記領(lǐng)導(dǎo)下的黨中央關(guān)于碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略決策，國家電力系統(tǒng)正在強(qiáng)化能源低碳轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代能源體系的建設(shè)。新能源電動汽車的迅猛發(fā)展帶動了充電設(shè)施的規(guī)模化安裝和使用，這使得中國電網(wǎng)負(fù)荷持續(xù)攀升，局部地區(qū)面臨電力供應(yīng)緊張的問題。為了適應(yīng)電動汽車的快速發(fā)展，我國必須進(jìn)一步提升風(fēng)電、太陽能等清潔能源的發(fā)電能力，并對儲能設(shè)施的建設(shè)提出更高要求。

關(guān)鍵詞：“雙碳” 清潔能源 能源低碳轉(zhuǎn)型 新能源電動汽車

面對全球氣候變化，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)成為國際關(guān)注焦點(diǎn)。能源電力行業(yè)作為碳排放重點(diǎn)，其低碳轉(zhuǎn)型對實現(xiàn)目標(biāo)至關(guān)重要。新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)，憑借零排放、低能耗特點(diǎn)，有效緩解環(huán)境和能源問題，對電力系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1 努力推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)與能源低碳轉(zhuǎn)型

1.1 實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重大意義

隨著全球工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，大量化石能源的消耗導(dǎo)致二氧化碳等溫室氣體排放急劇增加，引發(fā)了全球氣候變暖、冰川融化、海平面上升、極端氣候事件頻發(fā)等一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成了巨大威脅。

《巴黎協(xié)定》明確提出：把全球平均氣溫升幅度控制在工業(yè)化前水平以上低于2℃之內(nèi)，并努力將溫度升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5℃之內(nèi)。[1]為積極響應(yīng)國際社會號召，2020年9月22日，國家主席總書記在聯(lián)合國大會一般性辯論上向全世界提出“雙碳”目標(biāo)，不僅彰顯了我國應(yīng)對氣候變化的堅定決心，也為我國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展指明了方向。

根據(jù)國際能源署（IEA）發(fā)布的《2023年二氧化碳排放量》報告顯示，2023年我國的溫室氣體排放量達(dá)126億噸二氧化碳當(dāng)量，較2022年的121億噸增加了4.13%；2023年我國的能源消費(fèi)總量為57.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，較2022年增加5.7%。[2]

我國經(jīng)濟(jì)正轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)將推動能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)，提升經(jīng)濟(jì)質(zhì)量和效益。作為能源消費(fèi)大國，我國對進(jìn)口化石能源依賴較大，面臨能源安全挑戰(zhàn)。通過發(fā)展可再生能源和提高能源效率，實現(xiàn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，可減少對化石能源依賴，增強(qiáng)能源供應(yīng)穩(wěn)定性和安全性。因此，“雙碳”目標(biāo)對推動我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和保障能源安全至關(guān)重要。

1.2 能源電力低碳轉(zhuǎn)型的意義

能源電力行業(yè)在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中肩負(fù)著重要使命，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)能源電力低碳轉(zhuǎn)型的核心路徑。2021年，我國火電發(fā)電量占總發(fā)電量的71.13%，而火電中又以燃煤發(fā)電為主，燃煤電廠碳排放占全國碳排放總量的34.11%。相比之下，風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源在發(fā)電過程中幾乎不產(chǎn)生碳排放，其碳排放主要來自設(shè)備制造、建設(shè)和維護(hù)等環(huán)節(jié)，而這些環(huán)節(jié)的碳排放相對較低。大力發(fā)展清潔能源，提高其在能源電力結(jié)構(gòu)中的占比，是減少碳排放的關(guān)鍵舉措。通過加快能源電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型，能夠優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)及碳排放，為全球氣候治理做出重要貢獻(xiàn)，提升我國在國際舞臺上的影響力和形象，促進(jìn)全球可持續(xù)發(fā)展。同時，能源電力低碳轉(zhuǎn)型亦是可以我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如新能源設(shè)備制造、儲能技術(shù)研發(fā)等，為經(jīng)濟(jì)增長注入新動力，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的良性互動。

2 新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展對電力系統(tǒng)的影響

2.1 新能源電動汽車的迅速崛起

根據(jù)《2024-2029年新能源汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報告》顯示如圖2。

中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2024年我國汽車產(chǎn)銷量均超3100萬輛，連續(xù)第二年產(chǎn)銷量均突破3000萬輛，其中新能源汽車年產(chǎn)銷量均首次突破1000萬輛，均超1200萬輛，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。[3]

技術(shù)進(jìn)步和政策支持推動了新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和銷量持續(xù)增長。電池技術(shù)，特別是鋰離子電池技術(shù)的突破，顯著提升了能量密度、充放電效率和安全性。2023年，全球鋰離子電池能量密度達(dá)到260Wh/kg，充電時間大幅縮短，超快充樁功率可達(dá)350kW至480kW，實現(xiàn)快速充電。同時，無線充電技術(shù)的研發(fā)也在為未來提供更便捷的充電體驗。

隨著新能源電動汽車電池和充電技術(shù)的進(jìn)步，其智能化和網(wǎng)聯(lián)化也取得顯著成就。自動駕駛技術(shù)的成熟提升了車輛的安全性和駕駛體驗，如特斯拉Autopilot系統(tǒng)在多款車型上的應(yīng)用，提供了自適應(yīng)巡航、車道保持和自動泊車等功能。同時，車輛的網(wǎng)聯(lián)化程度加深，通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)與多種設(shè)備的互聯(lián)，如手機(jī)控制車輛解鎖、啟動和充電等，以及實時獲取車輛信息。

2.2 規(guī)?；潆娫O(shè)施的安裝增長

在我國積極推動充電技術(shù)與商業(yè)模式創(chuàng)新環(huán)境下，快速充換電、大功率充電、有序充電、移動充電、無線充電、光儲充電、綜合能源等充電設(shè)施迅速在各城市安裝。根據(jù)天眼查相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，自2014年以來，我國有關(guān)電動充電樁設(shè)施的相關(guān)企業(yè)也迅猛發(fā)展，在近兩年尤為顯著。這一數(shù)據(jù)，從側(cè)面可以反映出電動汽車充電樁在我國的安裝需求量之龐大。[4]

2.3 新能源電動汽車對電力系統(tǒng)造成壓力

新能源電動汽車的迅速崛起，不僅改變了傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的格局，也對電力系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在電力供給相對緊張的背景下，規(guī)?；潆娫O(shè)施的投入使用，勢必使電網(wǎng)總用電負(fù)荷增加，給電力系統(tǒng)造成巨大壓力。

大規(guī)模充電負(fù)荷的增長對電力系統(tǒng)發(fā)電裝機(jī)容量提出了更高要求。隨著新能源電動汽車保有量的持續(xù)增加，充電需求不斷攀升，如果發(fā)電裝機(jī)容量不能相應(yīng)擴(kuò)大，將導(dǎo)致電力供應(yīng)短缺，無法滿足社會用電需求。據(jù)相關(guān)研究預(yù)測，到2030年，我國新能源電動汽車的保有量可能達(dá)到1億輛以上，屆時充電負(fù)荷將高達(dá)5000萬千瓦以上 。為滿足這一巨大的充電需求，電力系統(tǒng)需要新增大量的發(fā)電裝機(jī)容量。若不能及時規(guī)劃和建設(shè)足夠的發(fā)電設(shè)施，可能會出現(xiàn)電力供需失衡的局面，影響經(jīng)濟(jì)社會的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

再者，大規(guī)模充電負(fù)荷還會對電網(wǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。當(dāng)大量電動汽車在同一時段集中充電時，會導(dǎo)致電網(wǎng)峰谷差進(jìn)一步增大。峰谷差的增大使得電網(wǎng)在高峰時段需要承受更大的負(fù)荷壓力，而在低谷時段則面臨電力過剩的問題。這不僅增加了電網(wǎng)的運(yùn)行成本，還可能引發(fā)電網(wǎng)電壓波動、頻率偏移等問題，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。大量電動汽車充電時產(chǎn)生的諧波電流，也會對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成污染，影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

為應(yīng)對大規(guī)模充電負(fù)荷增長帶來的挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)需要采取一系列措施。加強(qiáng)發(fā)電裝機(jī)容量的規(guī)劃與建設(shè)，合理布局電源點(diǎn)，增加火電、水電、風(fēng)電、光伏等多種發(fā)電形式的裝機(jī)容量，確保電力供應(yīng)的充足性和可靠性。加強(qiáng)電網(wǎng)升級改造，提高電網(wǎng)的輸電和配電能力。通過建設(shè)特高壓輸電線路、優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、安裝無功補(bǔ)償設(shè)備等措施，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，降低電壓波動和頻率偏移的風(fēng)險。推廣智能充電技術(shù)和需求側(cè)管理策略，引導(dǎo)電動汽車用戶合理安排充電時間，避免集中充電，從而降低對電網(wǎng)的沖擊。通過制定峰谷電價政策，鼓勵用戶在低谷時段充電，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。

3 清潔能源電力系統(tǒng)的成長與新能源電動汽車的協(xié)同發(fā)展

3.1 太陽能、風(fēng)能等清潔能源發(fā)電規(guī)模與技術(shù)進(jìn)步

隨著不可再生化石能源的不斷開采和消耗，其儲量逐步減少，并面臨著枯竭的風(fēng)險，對我國能源可持續(xù)供應(yīng)構(gòu)成潛在威脅。近年來，火電在發(fā)電領(lǐng)域雖然仍是我國電力生產(chǎn)的主要方式，但風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源的發(fā)電量亦在增長迅速。太陽能、風(fēng)能等清潔能源于我國境內(nèi)廣泛分布，有效減少了我國對化石能源的依賴，降低了能源供應(yīng)的風(fēng)險。

我國西部地區(qū)太陽能輻射強(qiáng)度高，日照時間長，擁有豐富的太陽能資源，光伏發(fā)電技術(shù)在我國西部得到了大規(guī)模的開發(fā)。截至2024年一季度，我國光伏發(fā)電新增并網(wǎng)容量4574萬千瓦，其中集中式光伏新增2193萬千瓦，分布式光伏新增2381萬千瓦。[5]

在加速推進(jìn)光伏發(fā)電的同時，國家能源也在同步發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，現(xiàn)中國風(fēng)力發(fā)電已成為中國第三大電力來源。我國已構(gòu)建起具有國際頂尖水平的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系，對全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。最新數(shù)據(jù)顯示，陸上風(fēng)電裝機(jī)累計裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到了5億千瓦，海上風(fēng)電裝機(jī)已連續(xù)三年穩(wěn)居全球首位。[6]

3.2 新能源電動汽車與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)同機(jī)制

新能源電動汽車具備作為移動儲能單元的潛力，其對清潔能源消納具有消納的作用。充分利用電動汽車的儲能特性，電動汽車充電站可配備了光儲充一體化設(shè)施，利用光伏發(fā)電為電動汽車充電，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時將多余的電能儲存于汽車電池中。當(dāng)光伏發(fā)電過剩時，優(yōu)先為電動汽車充電，避免能源的浪費(fèi)，提高清潔能源的利用率。

當(dāng)大量新能源電動汽車接入電網(wǎng)時，其龐大的電池容量可形成一個分布式的儲能網(wǎng)絡(luò)。在清潔能源發(fā)電高峰期將其儲存起來；而在清潔能源發(fā)電不足或電力需求高峰時，電動汽車則可以向電網(wǎng)放電，補(bǔ)充電力供應(yīng)。這種充放電模式能夠有效平滑清潔能源發(fā)電的波動性，提高清潔能源在電力系統(tǒng)中的消納比例，減少對傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的依賴，從而推動能源結(jié)構(gòu)向更加清潔、低碳的方向轉(zhuǎn)型。

3.3 電力系統(tǒng)與新能源電動汽車協(xié)同控制技術(shù)研發(fā)

電力系統(tǒng)與電動汽車協(xié)同控制技術(shù)的研發(fā)，旨在實現(xiàn)兩者之間的高效互動和優(yōu)化運(yùn)行。在電力系統(tǒng)側(cè)，通過智能電網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)測和分析，對充電需求和電網(wǎng)負(fù)荷情況進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，為制定合理的協(xié)同控制策略提供依據(jù)。在電動汽車側(cè)，開發(fā)具備智能通信和控制功能的車載終端，實時獲取電動汽車的電池狀態(tài)、位置信息等，并與電力系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信。根據(jù)電力系統(tǒng)的指令，調(diào)整電動汽車的充電功率和時間，實現(xiàn)有序充電以及對電動汽車電池的健康管理，實時監(jiān)測電池的充放電狀態(tài)、溫度等參數(shù)，提前預(yù)警電池故障，延長電池使用壽命。

4 結(jié)語

新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給電力系統(tǒng)帶來了多方面的影響。大規(guī)模充電負(fù)荷的增長，充電設(shè)施的接入對電力系統(tǒng)的供給能力構(gòu)成挑戰(zhàn)，并對繼電保護(hù)和自動化系統(tǒng)提出了更高要求，不僅要求電力系統(tǒng)增加發(fā)電裝機(jī)容量，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性，還需解決繼電保護(hù)動作準(zhǔn)確性和自動化系統(tǒng)可靠性等問題。

我國未來還需深入研究電池技術(shù)的突破路徑，探索高效的充電技術(shù)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)與新能源電動汽車協(xié)同控制技術(shù)的研發(fā)，加大對充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，降低電網(wǎng)負(fù)荷壓力，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，促進(jìn)能源的高效利用。

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[2]智研咨詢.2024年全球及中國碳捕集利用與封存（CCUS）行業(yè)全景調(diào)研及發(fā)展趨勢分析報告[EB/OL].百度文庫，2024.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1809227347074844221amp;wfr=spideramp;for=pc.

[3]吉亞矯.汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展2024年新能源汽車產(chǎn)銷量同比增長34.4%、35.5%[EB/OL].經(jīng)濟(jì)日報，2025.http：//paper.ce.cn/pc/content/202501/27/content_308320.html.

[4]張紫祎.為新能源汽車市場規(guī)?；l(fā)展保駕 我國充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)高速增長[EB/OL].中國網(wǎng)財經(jīng)，2024.http：//finance.china.com.cn/news/20241203/6192533.shtml.

[5]王紹紹.光伏發(fā)電步入“快車道”能源低碳轉(zhuǎn)型再提速[EB/OL].人民網(wǎng)，2024.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1798988823849863306amp;wfr=spideramp;for=pc.

[6]中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑全球 2024年風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析[EB/OL].央視新聞，2024.