2023電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究

電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究研究報告目錄總結(jié)摘要 1電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及前景 2產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景電池及充電發(fā)展趨勢電動汽車儲能應用潛力及成本分析 6應用潛力研究結(jié)論與政策建議 20研究結(jié)論政策建議附件 22參考資料 26電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究 1總結(jié)摘要本世紀以來，中國經(jīng)歷了快速的道路交通機動化過程。2017年全國汽車銷量29002200010然而，當前動力電池成本及智能充電技術等仍然是制約電動汽車電力系統(tǒng)儲能的重要因素。在對2030年全國電動汽車市場規(guī)模預測的基礎上，本研究報告對電動汽車儲能的應用潛力及經(jīng)濟性水平進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)：快速成長的電動汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)并將繼續(xù)成為電化學儲能成本下降的首要驅(qū)動電動汽車本身也可成為規(guī)?？捎^且經(jīng)濟高效的儲能資源。電動汽車可通過有V2G實現(xiàn)與固定儲能相同或相似的功能?？紤]到未來電動汽車較高市場滲透率，預計到2030可再生能源發(fā)展的電力系統(tǒng)小時級平衡問題。對比四類電動汽車儲能模式，有序充電成本最低，但其儲能應用潛力受限于車輛出行強度；V2G儲能應用潛力最高，但其市場化推廣取決于電池技術進步與成本下降速度；電池更換儲能靈活度最高，但僅適用于特定車型?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)論，本報告分別就充電商業(yè)模式、充電價格機制、綜合示范試點等問題提出若干政策建議，以探討符合中國市場環(huán)境的電動汽車儲能發(fā)展路徑。我們認為，隨著電動汽車規(guī)模不斷提升以及電動汽車與電網(wǎng)互動技術日益成熟，電動汽車可依托分布式儲能、智能網(wǎng)聯(lián)等技術與模式創(chuàng)新，與可再生能源一起構(gòu)建新一代經(jīng)濟高效的智慧能源系統(tǒng)，帶動中國能源工業(yè)整體變革。1電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及前景1（一）產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀部分本土企業(yè)在產(chǎn)能規(guī)模及核心技術方面居于全球前列。電動汽車產(chǎn)業(yè)電動化已成為當前全球新能源汽車發(fā)展的大勢所趨。為應對日益嚴苛的能耗及排放標準，歐美和日本等傳統(tǒng)汽車強國近年陸續(xù)投放電動汽車產(chǎn)品，技術日臻成熟，市場規(guī)模不斷擴大。根據(jù)國際能源署統(tǒng)計，1234567持續(xù)發(fā)展營造了有利的政策環(huán)境。2009-20122012-201520152009啟動節(jié)能與新能源汽車示范推廣工作以來，中國電動汽車產(chǎn)業(yè)每年呈倍數(shù)增長，帶動了全產(chǎn)業(yè)鏈建設和市2009-201225試點城市總計推廣節(jié)能與新能源汽車27432輛Ⅰ。2012年之后，四部委在“十城千輛”工程基礎上又將253920132015939范推廣城市（區(qū)域）154次超過全部汽車產(chǎn)量的1%，并超越美國成為全球最大新能源汽車市場。到2016年，中國新能源汽車行7%，保有100201792019202010122017已連續(xù)三年成為全球最大電動汽車產(chǎn)銷市場，電動汽車年銷量超過占全球一半。2017量達到77.73%，2017340Ⅲ，超過歐洲、美國和日本數(shù)量總和?？梢哉f中國現(xiàn)已形成完備的電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈，在部分動力電池技術路線和充電基礎設施方面甚至處于全球領先地位。Ⅰ包括混合動力汽車、純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車；其中公共領域推廣節(jié)能與新能源汽車23032輛，私人購買領域推廣4400輛。Ⅱ假設私人購買領域車樁比為100:80。Ⅲ其中私人充電樁約24萬個，公共充電樁約21萬個。電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究 3100000080000060000040000020000002010

2012 2013 2014 2015 2016 2017圖12010-2017中國電動汽車銷量統(tǒng)計動力電池產(chǎn)業(yè)中國動力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模同樣居全球第一，27G。截2017389.8MW，1%，41.6GWh。201779.40ⅣG，遠遠超過電化學儲能容量。2011201220132014201520162017電動汽車產(chǎn)量（萬輛）0.841.27261.757.853451.679.4電動汽車累計產(chǎn)量（萬輛）124124697177當年電池產(chǎn)量（萬千瓦時）344359293171228013822累計電池產(chǎn)量（萬千瓦時）3477136429214149428764表12011-2017年電動汽車及動力電池累計產(chǎn)量110/38/40/17/994 電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究（二）電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景展望未來，“雙積分”政策將持續(xù)引導中國汽車工業(yè)的電動化進程，醞釀中的禁售燃油汽車時間表將加速市場轉(zhuǎn)型步伐，而決定電動汽車發(fā)展前景的根本驅(qū)動力源于電動汽車綜合性能和經(jīng)濟性水平。雖然目前動力電池成本仍然偏高，但也呈現(xiàn)快速下降趨勢，并仍具有較大降低空間。加之目前中國仍處在道路交通機動化階段，未來機動化與電動化的同步推進將確保電動汽車數(shù)量快速增長。本研究采用Bass擴展模型分別針對電動汽車在乘用車、公交車、出租車、物流車領域的滲透前景進行預測（詳細過程見附件一）20301（2）。不斷擴大的市場需求伴隨電池生產(chǎn)規(guī)模效應，將有力推動電池成本快速下降，為電動汽車參與電力系統(tǒng)儲能帶來巨大機遇。電動用戶 燃油用戶35000電動用戶 燃油用戶30000車輛保有量（萬輛）25000車輛保有量（萬輛）200001500010000500002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030圖2電動汽車保有量變化趨勢（三）電池及充電發(fā)展趨勢動力電池容量和智能充電水平是影響電動汽車儲能潛力最為關鍵的兩個影響因素。動力電池容量快速提升通過整理近期上市的騰勢（400）EU400ERXEV400EU400EU2604（%），2/k，0（%），k/h082017電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究 517千瓦時（201531%），100公（201522030年動力電池單體比能量500/210。2020年2025年2030年動力電池系統(tǒng)單體比能量達到300W-h/kg單體比能量達到400W-h/kg單體比能量達到500W-h/kg系統(tǒng)壽命達到10年11.3/W-h0.81/W-h單體成本達到0.6元/W-h；系統(tǒng)成本達到0.8元/W-h能量存儲技術高容量鋰離子電池材料技術鋰二次電池材料技術新體系電池材料技術高比能、高安全鋰離子電池技術寬溫度、長壽命、全固態(tài)鋰電池技術全新材料體系電池技術高精度、高可靠性電池管理技術低成本、高集成化學電池管理技術新型電池電池管理技術高比能、安全電池總成技術電池總成與集成車身、底盤一體化技術自動化制造工藝及裝備技術數(shù)字化、智能化制造技術表2節(jié)能與新能源汽車技術路線圖動力電池技術進步智能充電技術日益完善充電是電動汽車儲能的關鍵環(huán)節(jié)。在國外已經(jīng)有車廠通過添加簡單程序，方便用戶靈活控制充電時間。例如，特斯拉的車載屏幕可以進行延時充電設置，在客戶輸入的時間開始充電，而手機可以遠程終止充電，t，在美國能根據(jù)用戶預設的出行時間，計算出需要充電的時長，然后根據(jù)預先導入的所在地的電費價格，優(yōu)先選擇電價低谷時段進行充電。客戶只需要根據(jù)提示進行操作，就可以在車輛屏幕上查到充電時長、電量和費率等信息。此外，在充電設施一側(cè)，添加簡單的軟件程序即可以實現(xiàn)APP上實時提示充電費率的變動并鼓勵客戶在谷時進行充電，對于谷時充電客戶給11CMS主動柔性智能充電系統(tǒng)在保留充電樁基礎功能的基礎上，將控制、保護、顯示及計量集成到箱式變電站，內(nèi)含高壓配電、變壓器、調(diào)度單元和智能充電模塊、CMSAPP和互聯(lián)網(wǎng)云端，同時通過檢測區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)負荷、待充電車輛數(shù)量、電池荷電狀態(tài)以及用戶充電時間需求，智能分配12，從而在提升充電效率的同時降低充電運營成本。Ⅴ單位質(zhì)量儲電量。2電動汽車儲能應用潛力及成本分析2（一）應用潛力電動汽車可通過有序充電、車電互聯(lián)、電池更換及退役電池儲能四種方式實現(xiàn)電力系統(tǒng)儲能價值，下面分別就各種方式進行介紹。有序充電雖然在有序充電下電動汽車無法向電網(wǎng)或負荷直接放電，但仍可通過改變充電時間（電力需求響應）51日均充電需求（理論可調(diào)節(jié)充電電量）超過6億千瓦時（詳細計算過程見附件二）。車電互聯(lián)G)以滿足道路出行為主，車輛參與V2G將加速電池老化，給用戶帶來極高成本。但隨著電池容量的增加和循環(huán)壽命的提升，電動汽車續(xù)航能力將逐漸超過日常交通出行需求，此時V2G的價值將快速顯現(xiàn)。該電池容量臨界點因用戶出行需求而異，并可根據(jù)動力電池全壽命周期及單次充電續(xù)航里程等指標進行衡量。本研究基于動力電池全生命周期續(xù)航里程推算電動汽車用戶參與V2G所需達到的車載電池容量：目前國家沒有規(guī)定具體的報廢年限或公里數(shù)，實際乘用車報廢周期集中在10-20154022萬公里?？紤]到有限的電池循環(huán)壽命，電動汽車用V2G30萬公里時，電動汽V2G15千瓦時維持不變，當平均動力電池容量達到50900V2G的理論儲能潛力。電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究 7電池更換電池更換為電動汽車電能的快速補充提供了可能。由于車輛與電池實現(xiàn)了分離，電池更換模式最大程度釋放了車載電池的儲能潛力，從車輛卸載的電池可以根據(jù)電力系統(tǒng)的調(diào)峰需求隨時進行充放電，此時動力電池儲能類似于固定電池儲能電站。對于電池更換而言，每兩次電池更換之間允許有較長的等待時間，使卸載電池可以兼顧電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求和電池壽命進行充放電，在將電池儲能價值最大化的同時，盡可能地延長電池使用壽命。電池更換模式下電動汽車的理論儲能潛力取決于用于更換的備用電池容量。目前重慶力帆已開展電動汽車電池換電及儲能運行，其移峰能源站采用分箱式換電技術，可對近16000塊電池同時充電，一座能源200013。退役電池隨著車載動力電池壽命終結(jié)，退役電池有望通過梯次利用的方式間接參與電網(wǎng)儲能。預計到2020年中25521480以下后就無法滿足車用動力電池的要求，這意味著退役電池的儲能潛力不容忽視。電動汽車電池回收拆解資源循環(huán)電動汽車電池回收拆解資源循環(huán) 檢測、重組儲能電池回收檢測、重組儲能電池回收圖3動力電池退役流程對于退役動力電池，根據(jù)其電池容量和壽命特點可以采取不同處置方法，主要包括：1.梯次利用，將退役動力電池用于其他性能要求較低的領域；2.循環(huán)利用，將退役電池的重金屬、化學材料及副產(chǎn)品進行分解提取。2012年國務院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》中明確提出：“要制定動力電池回收利用管理辦法，建立動力電池梯級利用和回收管理體系，明確各相關方的責任、權(quán)利和義務”。本文根據(jù)電動汽車銷量及保有量增速預測，對退役動力電池的數(shù)量及儲能規(guī)模進行了預測，計算過程見附件二。2017202020252030年全國電動汽車儲能理論應用潛力。其20301201736210年，退0.15/40公里。42017-2030（SC）規(guī)模相對偏低，；車電互聯(lián)（2）。由此可見，隨著V2G2030年風電、光伏發(fā)電裝機量分別10億千瓦，電動汽車儲電容量完全可與大規(guī)?？稍偕茉葱纬蓞f(xié)同，對電力系統(tǒng)小時級平衡及可再生能源消納起到重要的支撐作用。PAGE10PAGE10電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究PAGE19電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究PAGE19電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究SC V2G BS RBSC V2G BS RBSC V2G BS RBSC V2G BS RBSC V2G BS RB圖42017-2030年電動汽車儲能理論應用潛力注：SC:有序充電，每日儲能電量（GWh/天）取決于電動汽車日均充電需求，儲能功率（GW）取決于各類電動汽車額定充電功率；V2G：車電互聯(lián)，儲能容量（GW-h）取決于電動汽車車載電池容量，儲能功率（GW）取決于各類電動汽車額定充放電功率；BS：電池更換，儲能容量（GW-h）取決于用于換電的備用電池容量，儲能功率（GW）取決于換電站內(nèi)充放電設備的額定功率；RB：退役電池儲能，儲能容量（GW-h）取決于梯次利用電池容量，儲能功率（GW）取決于退役電池儲能電站內(nèi)充放電設備的額定功率。（二）技術經(jīng)濟性除通過有序充電參與電力需求響應，其他各類電動汽車儲能方式目前都涉及電池老化成本，但隨著動力電池成本的快速下降，電動汽車儲能的經(jīng)濟性將顯著提升。本節(jié)將從成本、價值兩方面分別對四類電動汽車儲能的經(jīng)濟性水平進行分析和對比，從而評估未來各類技術市場接受度并預測商業(yè)化時間點。成本分析產(chǎn)量規(guī)模和制造業(yè)成熟度將是驅(qū)動現(xiàn)有技術成本下降的主要動力。本章在梳理近年來動力電池及各類固定電池儲能技術成本變化的基礎上，采用經(jīng)驗曲線分析方法預測未來各類儲能技術成本變化。圖5固定電池儲能與四類電動汽車儲能方式成本結(jié)構(gòu)（1）投資成本與電力需求響應類似，電動汽車有序充電的成本很大程度上受用戶參與意愿度的影響。用戶參與有序充電存在行為成本，不同種類電動汽車用戶存在較大成本差異。與傳統(tǒng)用電負荷不同，電動汽車充電與用車行為并不同步，在車輛停駛時段調(diào)節(jié)充電時間不會對用戶出行帶來顯著影響，其參與需求響應的行為成本相對較低?？傮w而言，出租車、共享車等運營車隊參與有序充電的行為成本較高，私家車參與有序充電的行為成本較低；公交、物流車輛在運營高峰時段有序充電的行為成本偏高，在運營低谷及夜間參與有序充電的行為2）車電互聯(lián)除車輛行駛所需電能外，V2G可將動力電池剩余電能反送電網(wǎng)，從而實現(xiàn)與固定電池相似的儲能作用。V2G涉及車載充放電機或新型電機控制器的硬件升級，因而會帶來較為明顯的新增投資。與固定電池儲能系統(tǒng)類似，儲能單元（動力電池）V2G經(jīng)濟性的重要影響因素。動力電池系統(tǒng)成本由電芯、BMS、箱體、電器件及其他附件組成，其中電芯和BMS為電池系統(tǒng)成本的主要構(gòu)成80以上，其規(guī)模化生產(chǎn)對成本下降起到重要作用。經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，得益于新能源汽車產(chǎn)銷量的持續(xù)提高，企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)、單體能量密度的提高以及動力電池管理系統(tǒng)的成本優(yōu)化，動力電池系統(tǒng)生產(chǎn)制造成本也在逐年降低。Ⅵ有序充電成本分析在NRDC2016年出版《電動汽車在上海市電力系統(tǒng)的應用潛力研究》中有詳細分析。/Public/uploads/2016-12-03/5842ced68d55f.pdf/Wh中國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀從配套量來看，中國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀從配套量來看，622%。/2%。碳酸1%。工信部《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》和《汽車用動力電池編碼》（征求意見稿）3C電芯2%19.67GWh7011%。6.05.5純電動汽車插電式混合動力汽車5.04.84.033.010.02014201520162017201820192020圖62014-2020年純電動及插電式混合動力汽車電池成本38/8/25開始改用三元材料電池，因能量密度提升電芯成本顯著下降，系統(tǒng)單價為5/，其中除模組外系7/276/，其中除模組外系統(tǒng)和材料成本為3/237了約三分之二。隨著電芯能量密度提升和系統(tǒng)設計的優(yōu)化，動力電池制造成本還將不斷下降，20201/h5。266MS5%MSMS26BMS出貨價格在1/20122020BMS3000-5000/套。電池更換的投資包括換電與充放電設施投資，以及額外備用電池投資等。由于換電設備和電池充電設其中電池參與儲能服務的老化成本可納入可變運維成本，放電設備成本主要考慮功率轉(zhuǎn)換裝置中新增的逆V2GV2G車輛屬于分散接入，而電池更換所需的充電和放電設備可以集中安裝和集中運行，因此就單位千瓦投資而言，電池更換模式中的新增功率元器件投資相對更低。4）退役電池動力電池的利用應遵循先梯級利用后再生利用的原則。電動汽車對車載動力電池的容量、比能量等性能參數(shù)有較高要求，當動力電池性能難以滿足車用標準時必須對電池進行更換。從電動汽車上退役的動力電池通常還保有相當容量保持率，可應用在對能量密度要求不高的固定儲能應用場景。對退役動力電池進行梯次集成都會對退役電池梯次利用經(jīng)濟性產(chǎn)生影響。同時，隨著動力電池市場規(guī)模不斷擴大，新電池成本及價格將快速下降，繼而對電池梯次利用市場競爭力產(chǎn)生威脅。5）固定化學儲能及抽水蓄能固定化學儲能和抽水蓄能是當前最主要的電動汽車儲能對標技術。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速擴大，化學儲能是當前成本下降最快的儲能技術之一，而抽水蓄能是當前規(guī)模最大、技術最為成熟的大型儲能技術?；瘜W儲能方面，我們選擇鋰離子電池及鉛碳電池作為對標技術；抽水蓄能方面，我們按地域選擇若干典型項目收集成本數(shù)據(jù)。（累計產(chǎn)量及成本）得出數(shù)據(jù)庫等。研究對以往全球儲能領域經(jīng)驗曲線研究成果進行了梳理，并針對國內(nèi)情況對其進行了更新。儲能技術成本因技術種類、應用場景、應用規(guī)模不同而異16。因數(shù)據(jù)資源約束，本研究主要圍繞用戶側(cè)展開，涵蓋的技術種類包括動力電池、儲能用鋰電池、鉛碳電池及釩液流電池。本研究認為經(jīng)驗曲線更適合在儲能電PackPCS、EPCPack本研究采用非線性回歸分析擬合動力電池累計產(chǎn)量與投資成本的關系?；貧w方程采用冪函數(shù)形式17。預測不確定性通過預測均值的標準誤差σ表示，即經(jīng)驗率預測95%置信區(qū)間范圍為1.96×σ。7770900元/1550-1600元/千瓦時之間。但就成本下降趨勢來看，動力電池及儲能用鋰離子電池成本下降速度更快，20125000/820172、7。按此成本降速預計20（1）3/（但其市場需求對產(chǎn)量的拉動存在較大不確定性。就經(jīng)驗率95+-26%；+-4%（計算過程見附件三）。Ⅶ經(jīng)驗曲線是一種表示生產(chǎn)單位時間與連續(xù)生產(chǎn)單位之間的關系曲線。經(jīng)驗曲線效應是六十年代末由布魯斯·亨得森在波士頓顧問集團（2-2.5/2.5-3/瓦時。但考慮到未來插電式混合動力汽車動力電池容量提升及電池模組化發(fā)展趨勢，本研究過程中采用純電動汽車歷史成本數(shù)據(jù)。BloombergProfessional[Online]47-56/千瓦時之間；另據(jù)美國能源部儲能聯(lián)合研究中心（JCESR）2017年“LoweringtheBaronBatteryCost”估算，鎳鈷錳、鎳鈷鋁、磷酸鐵鋰電池材料成本在50-60美元/千瓦時之間。釩液流電池釩液流電池動力電池固定鋰電池鉛碳電池抽水蓄能圖7儲能投資成本經(jīng)驗曲線注：1.電池80%，PCS15%，其他附件15%；PCS0.7-0.8/瓦；PCS1/瓦；EPC（并網(wǎng)接入、設計勘察、建設施工）5%；不考慮人工、土地費用。（2）平準化度電成本（LCOS）分析固定儲能成本一般可從投資成本和全生命周期成本兩種角度出發(fā)。投資成本由功率轉(zhuǎn)換單元（PCS）、儲能單元及周邊系統(tǒng)（BOP）PCS成本一般以功率衡量（/千瓦），儲能單元成本一般以能量衡量（/千瓦時）BOP成本可由功率、能量或根據(jù)不同技術以固定成本衡量。對于實際的儲能項目投資，全生命周期成本更加具有現(xiàn)實意義。全生命周期包含所有固定及可變運維、退役部件更換、拆除回收及初始投資成本（Ccap）//等，其中能量成本是否計入在內(nèi)在不同研究中有所差異。前文成本分析主要聚焦投資成本，完整的經(jīng)濟性評估包括如循環(huán)壽命、轉(zhuǎn)換效率等其他因素。平準化儲能成本（LCOS）可更直觀對比各類儲能技術的全生命周期成本差異（3）LCOSLCOS可納入日歷壽命、放電深度等指標，但由于缺乏相關數(shù)據(jù)，本報告中不考慮上述因素。LCOS反映LCOS不反映平準化成本影響因素√電池模組、BMSPCS等設備投資成本EPC成本√儲能充放電效率√固定、可變運維成本√儲能循環(huán)壽命√不同應用場景儲能成本差異（放電深度、日歷壽命）√儲能應用價值（固定峰谷差）表3儲能平準化成本（LCOS）評估因素4LCOS計算所涵蓋的成本元素。其中，電池成本適用于全部四種儲能模式，在具體計算過程中體現(xiàn)在可變運維。車電互聯(lián)與電池更換成本結(jié)構(gòu)較為相似，兩者都需要新增逆變設備以及產(chǎn)生額外的電池損耗，而固定鋰電池儲能需要完整的雙向功率轉(zhuǎn)換設備。四類儲能模式的功率轉(zhuǎn)換設備存在集中式和分散式差異，且退役電池儲能的成本元素相對較、成本也相對較高。儲能平準化成本固定鋰電池車電互聯(lián)電池更換退役電池儲能投資成本功率轉(zhuǎn)換PCS(C)逆變裝置(D)逆變裝置(C)PCS(C)電池電池電池10%初始投資運維成本固定運維成本可變運維成本4LCOS成本結(jié)構(gòu)注：C:集中式安裝；D:分布式安裝。圖8（2018-2030（計算過程見附件四V2G1LU95對應的藍色區(qū)域代表高電池投資成本及低電池投資成本預測下（/）。對比四類電動汽車儲能LCOS可見，固定電池儲能雖然初期成本較低，且可能較早進入峰谷差平價（低電池成本情景），但后期成本下降速度較慢，若單純依賴儲能行業(yè)市場需求，其成本下降速度不足以使其平均平準化成本在2030年前實現(xiàn)峰谷價差平價。對于V2G車型動力電池涵蓋交通運輸和電力系統(tǒng)儲能兩層應用，其綜合經(jīng)濟性和市場接受度受兩方面因素共同影響。本研究假設動力電池優(yōu)先服務于交通出行，當其單次充電續(xù)航里程和全生命周期續(xù)航里程同時能夠滿足交通出行需要時，其電力系統(tǒng)儲能應用價值開始體現(xiàn)。20173003010005/20202530V2GLCOS0.33-1.09LCOS0.57V2G該儲能模式的峰谷差平價時間也因此在四種模式中出現(xiàn)最早（2022年）。退役電池儲能成本需要基于動力電池初始購置成本測算。因缺乏歷史數(shù)據(jù)，本文退役電池儲能平準化2021年，其成本下降軌跡呈現(xiàn)先快速下降，后明顯趨緩的態(tài)勢，反映出其初期購LCOS看，退役電池儲能的峰谷差平價2025年，此后成本下降速度相當有限。圖8四類儲能模式平準化度電成本（2018-2030）2.價值分析（1）價值種類與傳統(tǒng)電力需求響應及儲能技術類似，電動汽車的電力系統(tǒng)應用價值包括提供發(fā)電容量、提供發(fā)電能量（包含減少可再生能源棄電）、提供輔助服務及避免（或延緩）輸配電投資價值，且各類價值水平因各地區(qū)發(fā)電裝機結(jié)構(gòu)、用電負荷、輸配電設施等因素的影響而不同，因此本文試圖通過定性分析的方式討論每種價值的特點。1）發(fā)電容量價值為滿足不斷增長的高峰用電負荷，電力系統(tǒng)需要新建發(fā)電容量。若可利用電動汽車起到與增加發(fā)電容量相同的效果，便可通過計算新增發(fā)電容量的成本來衡量電動汽車的發(fā)電容量價值。發(fā)電容量成本一般包含初始投資成本、金融成本、固定運行和維護成本等。電動汽車的發(fā)電容量價值在于在發(fā)電資源受限的情況下，轉(zhuǎn)移充電負荷（改變充放電策略）所起到的削減尖峰負荷的效果。由于潛在的發(fā)電容量不足時間往往比較有限（100/年以內(nèi)），因此發(fā)電容量價值一般可用單位千瓦年化成本來衡量（/千瓦·年）。電動汽車是否能夠提供容量價值往往取決于發(fā)電容量稀缺度。當預期發(fā)電容量不足時，調(diào)節(jié)電動汽車充放電可起到減少系統(tǒng)發(fā)電容量投資的作用；反之，當預期發(fā)電容量過剩時，車輛所能提供的發(fā)電容量價值則幾乎完全集中在降低邊際發(fā)電容量的可變運行成本環(huán)節(jié)。換而言之，當本地發(fā)電容量與送入輸電容量之和大于高峰負荷與規(guī)劃備用容量之和時，對應年份的邊際發(fā)電容量價值可視為零。因此，不同年份發(fā)電容量價值不盡相同，以每年單位千瓦的價格來衡量當年可避免的發(fā)電容量的價值需要將其現(xiàn)值以一定折現(xiàn)率轉(zhuǎn)換成年度均化價值。2）發(fā)電能量價值可變運維成本及某些情況下可再生能源棄電成本。市場情景下，電動汽車的能量價值可由不同時段批發(fā)電價的差異得以反映，也可通過邊際發(fā)電成本計算；計劃調(diào)度下，能量價值往往通過成本最低調(diào)度方式下電能的影子價格或影子成本計算。在存在可再生能源棄電的電力市場中，減少棄電的價值常常通過負電價來衡量，3）輔助服務價值本研究所指的輔助服務價值包括保持電網(wǎng)頻率及電壓等系統(tǒng)穩(wěn)定性價值。從成本的角度看，它包括可變成本和提供該類服務的機會成本。中國日內(nèi)電力供需平衡往往被認為是輔助服務范疇，在電力現(xiàn)貨市場國家V2G等方式，電動汽車也可實現(xiàn)正向調(diào)頻、負向調(diào)頻、備用等輔助服務。4）輸配電價值輸配電成本包括投資輸配電容量及輸配電系統(tǒng)線損成本。電動汽車的輸配電價值可通過衡量削峰填谷減少輸電容量及線損獲得的收益得到，其中減少輸配電容量的價值一般可通過推遲輸配電容量投資的年化容量價值（如元/千瓦·年）測算。5/減少棄風和減少輸配電設施投資獲得價值。充電價格是分配儲能價值在各利益相關方分布最為直接的方式，固定不變的充電價格顯然難以吸引電動汽為充分發(fā)掘電動汽車的儲能價值，國外部分地區(qū)已開始探索充電價格政策創(chuàng)新。利益相關方價值用戶（電動汽車車主、充電站運營商、充電負荷集成商）避免容量電費成本避免能量電費成本提高供電可靠性火電發(fā)電商燃料成本降低（通過提高發(fā)電效率）輔助服務價值（節(jié)省火電發(fā)電商輔助服務成本）可再生能源發(fā)電商（風電、太陽能發(fā)電）減少棄風棄光價值電網(wǎng)公司提高輸配電線路負荷率電力系統(tǒng)能量價值輸配電價值全社會電力系統(tǒng)價值+減排價值表5電動汽車儲能產(chǎn)生的價值及對應利益相關方（2）充電價格政策國外越來越多電力公司推出了專門針對電動汽車車主的優(yōu)惠電價。通過優(yōu)惠電價政策，電力公司鼓勵用戶選擇非高峰時段進行充電，有效地控制并利用電動汽車充電負荷。充電價格政策的落實到位不僅可以降低電動汽車對電力系統(tǒng)的潛在負面影響，更可以幫助電力公司在競爭性電力市場中，充分的利用靈活性電網(wǎng)資源?？傮w而言，這些電動汽車充電價格大多數(shù)基于傳統(tǒng)的“分時電價”機制，但其高峰時段更長，非高峰時段更短。此外，一些電力公司針對電動車用戶還推出了試驗性的“無限量充電”包月套餐。根據(jù)彭博新能源財經(jīng)（BNEF）的統(tǒng)計，美國已有27家電力公司推出了“居民電動汽車充電優(yōu)惠電價”，高峰和非高峰時段的充電電價差異最大可達8倍。此外，英國、西班牙、葡萄牙和澳大利亞的部分電力公司也開始推出類似服務。已在實施居民電動汽車充電優(yōu)惠電價機制的州已在實施居民電動汽車充電優(yōu)惠電價機制的州圖9美國已在實施居民電動汽車充電優(yōu)惠電價機制的州201791（BNEF）本小節(jié)介紹下美國兩家電力公司的電動汽車充電電價機制-加州的太平洋天然氣與電力公司（PG&E）和德州奧斯汀電力公司（AustinEnergy）。1）太平洋天然氣與電力公司(PG&E)PG&EEV-AEV-BEV-B方案時，用戶需要自付電動汽車專用電表以及其安裝費用。-A-B大差別（），但個別產(chǎn)生不同額外費用。如選擇-A方案的用戶每半年（40）需要交0EV-B0.04928美元/-A-BEV-AEV-B，為達到價格優(yōu)惠的目的，用戶都會主動避開高峰時段用電。 10PG&E周一至周五的電動汽車充電電價PG&E18。周末和節(jié)假日的高峰時段為下午3點至下午7點。2）奧斯汀電力公司(AustinEnergy)奧斯汀電力公司2008年起致力于交通領域電氣化，全面推動電動汽車公共充電設施的普及。公共充23.09545/2點至下午7點，平時的其他時間和周末全天都是非高峰時段。每個月的固定費用按用電需求量有兩檔，30美元和50美元（見表6），如果大部分都在非高峰時段進行充電，則不會產(chǎn)生額外的費用，而且可以享受無限制使用公共充電設施。但是，一旦當月的總充電量的10%以上（不含10%）發(fā)生在高峰時段，當月的所有充電量按高峰時段的電價計算。奧斯汀電力公司的做法給電動汽車用戶比較靈活的充電選擇，但嚴格地控制高峰時段充電。夏季69月105固定費用（美元/月）用電需求低于10千瓦30美元30美元10千瓦以上（10千瓦）50美元50美元供電費（/kWh）-10以上（10%）10%，整個充電費用按高峰時段充電價格計算。周一至周五非高峰時段高峰時段0.000.400.000.14周六至周日非高峰時段0.00美元0.00美元注：按奧斯汀電力公司2018年電價計劃內(nèi)容整理。表6奧斯汀電力公司電動汽車充電優(yōu)惠電價3）電動汽車充電價格設計因素美國不同電力公司推出不同充電電價主要的原因為電價機制比較透明并靈活。成本直接反映到電價，電價每周期按成本效益評估可調(diào)整，所以電力公司能回收成本。國內(nèi)的電價制定機制與美國有所不同，目前主要通過調(diào)整充電服務費動員用戶，其空間較小。沒有充電電價政策的支持的話，充電服務行業(yè)無法形成可持續(xù)的商業(yè)模式。設計充電價格機制時，保證用戶可以選擇最適合自己用電方式的電價方案的同時，必須得考慮供給側(cè)的健康運行，如電力系統(tǒng)的高效運行以及充電服務行業(yè)的商業(yè)模式。表7列出了電動汽車充電價設計的基本原則?？紤]因素內(nèi)容服務成本價格需基于邊際成本（負荷電壓等級、充電負荷曲線）盡量避免交叉補貼激勵政策應透明用戶承受力應保證低收入用戶充電需求節(jié)能環(huán)保價格機制應引導節(jié)能用戶接受度價格應穩(wěn)定、易懂、可選表7電動汽車充電定價原則3研究結(jié)論與政策建議（一）研究結(jié)論本報告對未來中國電動汽車儲能潛力進行了展望，并評估了各類電動汽車儲能方式經(jīng)濟性。主要結(jié)論如下：電動汽車產(chǎn)業(yè)成為儲能成本下降關鍵驅(qū)動力受規(guī)模效應的影響，不斷擴大的電動汽車產(chǎn)業(yè)將加速鋰電池成本下降，從而提升其在儲能領域的應用規(guī)模。近年來，動力電池價格已日益逼近固定鋰電池，考慮到當前電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初期，未來成本仍具有巨大下降空間。電動汽車儲能可顯著提升電力系統(tǒng)可再生能源消納能力電動汽車可通過有序充電、車電互聯(lián)、退役電池儲能等方式直接或間接參與電力系統(tǒng)運行，實現(xiàn)與儲能相同或相似的系統(tǒng)應用價值?？紤]到未來電動汽車的高市場滲透率，其2030年理論儲能規(guī)?？蓾M足高比例可再生能源系統(tǒng)中小時級電力平衡，有效解決當前困擾可再生能源發(fā)展的電力系統(tǒng)短期調(diào)峰能力不足的問題。各類電動汽車儲能方式存在較大潛力與經(jīng)濟性差異在各類電動汽車儲能方式中，有序充電相對成本最低，但其儲能應用潛力受限于出行強度；車電互聯(lián)儲能應用潛力最高，但其市場化推廣取決于電池技術進步與成本下降速度；電池更換儲能平準化成本與峰LCOS分析結(jié)果，各類電動汽車儲能方式都有望在20302025本報告因此提出以下政策及商業(yè)模式建議。電動汽車儲能技術潛力及經(jīng)濟性研究 21（二）政策建議降低電動汽車充電服務市場門檻雖然電動汽車具有極大儲能應用潛力，但其儲能應用價值需要通過合理的市場機制予以挖掘。電動汽車儲能具有單位規(guī)模小、用戶分散、接入點環(huán)境復雜等特點，大量電動汽車用戶分散納入系統(tǒng)運行難度大。特別對于私家電動汽車用戶，目前仍面臨住宅、辦公地點停車場地有限、充電設施安裝難的問題，需要通過機制與模式創(chuàng)新予以解決。因此，建議放開住宅及辦公地點充電市場，允許公共充電服務公司通過集中建設、集中運行的方式為私家電動汽車用戶提供充電服務，從而為未來電動汽車充電行為集中引導奠定基礎。創(chuàng)新電動汽車充電價格機制現(xiàn)行電動汽車價格由充電電價與充電服務費構(gòu)成，分別反映充電電量及充電基礎設施投資成本。然而，無法形成對充電行為的有效引導。適度擴大電價峰谷差及提升電價波動頻次有助于激勵電動汽車用戶參與充電負荷調(diào)節(jié)。因此，應鼓勵對私人充電樁執(zhí)行峰谷分時電價，逐步放開公共充電樁目錄電價管理，鼓勵有條V2G及退役電池儲能等具V2G及退役電池儲能納入分布式發(fā)電資源管理，鼓勵電動汽車放電參與電力就近交易。除提高電力系統(tǒng)靈活性外，充電服務還包含一系列商業(yè)推廣及大數(shù)據(jù)價值，現(xiàn)行基于充電設施建設成本的價格機制難以充分激勵社會資本投入充電設施投資運營。因此應首先理順電動汽車充電價格機制，有序放開電價與服務費政府管制，允許充電服務商與分散電動汽車用戶簽訂靈活的充電服務價格套餐。此外，應鼓勵充電服務商參與直購電和現(xiàn)貨市場交易，消除上游波動性可再生能源電力與下游電動汽車靈活負荷之間互動的價格障礙。/碳積分激勵有序充放電單純追求車輛數(shù)規(guī)模無法真正促進電動汽車對可再生能源的有效消納，為激勵電動汽車用戶參與電力系統(tǒng)調(diào)峰服務，充分體現(xiàn)電動汽車利用可再生能源的全生命周期環(huán)境價值，同時在電動汽車補貼