研究速递丨电力供应中断阻碍中国城市采用电动汽车

电气化在深度去碳化中发挥着至关重要的作用。然而，电气化与电力基础设施之间可能存在相互挑战。我们利用中国全国范围内的停电和电动汽车采用数据，为电力基础设施故障如何阻碍电气化提供了经验证据。我们发现，当某月每个地区的停电次数增加 1 次时，每月新采用的电动汽车数量就会减少 0.99%。全国平均一年内停电次数增加一倍，会导致采用率下降长达十年，这意味着采用电动汽车带来的碳减排效益每年下降超过 3130 万美元。本文补充了有关极端天气和自然灾害导致停电成本增加的政策讨论，以及解决这一问题以促进电气化广泛采用的政策紧迫性。

随着全球气候变化的加剧和空气污染问题的日益严重，电动汽车（EVs）被广泛视为实现深度脱碳和改善空气质量的重要解决方案。近年来，世界各国，包括中国在内，纷纷推出了多项政策和激励措施，以促进EVs的采用。然而，电动汽车的广泛推广并非没有挑战，电力基础设施的稳定性正成为影响其普及的重要因素。特别是在中国，近年来的多次大规模电力中断事件引发了人们对电网韧性和电力供应安全性的关注。尽管已有大量研究探讨了EVs采用的诸多影响因素，如充电站的可用性、消费者的环保意识以及经济激励措施等，然而，关于电力中断对EVs采用的直接影响仍然缺乏实证研究。

本研究旨在填补这一研究空白，通过分析中国全国310个城市的数据，揭示电力中断对EVs采用的负面影响。我们构建了一个高分辨率的电力中断数据库，涵盖了2019年11月至2021年9月期间各城市的电力中断情况，并将其与同期的EVs销售数据进行了匹配分析。研究结果表明，每月每个行政区的电力中断次数增加1次，月度新EVs的销量将减少0.99%。此外，我们还发现，电力中断对EVs的影响具有显著的区域差异和经济差异。在GDP较低或电力中断频繁的地区，EVs的销量受到的负面影响更为明显。

这项研究不仅揭示了电力中断对EVs推广的直接影响，还评估了其对减碳效益的潜在长远影响。我们估算，如果电力中断频率在全国范围内翻倍，可能会导致未来十年内EVs的采用率显著降低，从而使得碳减排效益每年减少超过3130万美元。这一发现对于政策制定者具有重要启示，表明为了加速EVs的推广并实现碳中和目标，必须重视并提升电网的韧性和稳定性。未来的政策应考虑如何通过改善电力基础设施、优化电力负荷管理以及推广智能电网技术，来应对电力中断的挑战，确保电力供应的可靠性，从而助力EVs的广泛采用。

本研究利用2019年11月至2021年9月期间的中国310个城市的月度面板数据进行分析。电动汽车（EV）销售数据通过中国汽车制造商协会的汽车保险数据获取，作为新电动汽车销量的代理变量。这些数据涵盖了不同类型的新能源汽车（包括纯电动和插电式混合动力车）及其功能（如私人汽车和出租车）。高分辨率的停电数据则是通过网络抓取各城市政府官方网站上公布的停电信息，包括各城市行政区的停电频率和停电持续时间。控制变量来自《中国城市统计年鉴》，而电动汽车充电站数据则来自中国电动汽车充电基础设施促进联盟。在处理过程中，我们剔除了缺失数据，最终样本包含310个城市，其中包括140个北方城市和170个南方城市。

为了识别停电与电动汽车采用之间的因果关系，研究主要依赖两个重要的变量来源。首先是不同区域和城市停电小时数的横截面差异。例如，2020年，各区平均停电小时数为162小时/年，标准差为188.14小时，这种大的标准差表明尽管全国停电小时数平均值较低，但某些城市仍经历了严重的停电。其次是时间序列数据中的长时间跨度变化，尤其是研究期间中国发生的两次大规模停电事件，如2020年12月至2021年1月的极端寒冷天气导致的停电，以及2021年9月由于煤炭供应问题和电力需求恢复导致的停电。这种突发的大规模停电事件为因果识别提供了纵向变化，使得本研究可以将电动汽车销量与停电频率较低时期进行对比。

为了验证模型的稳健性，本研究还进行了多项稳健性检验。例如，在模型中使用了每人停电小时数的定义作为检验，并发现停电与电动汽车销量之间仍存在显著的负相关关系。此外，为了避免模型中存在的内生性问题，如反向因果关系，本研究采用了月度极端温度日作为停电的工具变量，并通过两阶段最小二乘法（2SLS）模型进行估计。结果表明，极端温度对停电有直接影响，而停电进一步影响了电动汽车的销量，从而确认了因果关系。

本研究的主要发现是电力中断显著降低了电动汽车（EVs）的销量。具体而言，结果显示，当某一地区的电力中断次数增加1次时，电动汽车的月度销量会减少约0.99%。这个负面影响在所有回归模型中都具有统计显著性，并且在使用不同滞后期和变量控制的稳健性检验中仍然保持一致。研究发现，不同类型的电动汽车，包括纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV），在面对电力中断时均受到不同程度的影响，但差异不大。这表明，电力供应的不稳定性对电动汽车的总体市场接受度产生了普遍的抑制作用。

2019年11月至2021年9月中国320个城市停电情况及电动汽车销量的地理分布。

a 显示研究期间某城市各区的停电总次数。红色越深，表示停电频率越高。 

b 显示城市各区停电总时数。橙色阴影越深，表示该城市的累计停电时间越长。 

c 显示城市一级的电池电动汽车 (BEV) 总销量。灰色阴影表示有销售数据的城市，蓝色圆圈越大表示样本期内该城市的电池电动汽车销售量越高。 

d 显示 2019 年 11 月至 2021 年 9 月期间新能源汽车（NEV）的总销售量。这里，NEV 的总销量等于 BEV 和插电式混合动力电动汽车（PHEV）销量的总和。绿色圆圈越大，表示该城市的 NEV 销量越高。空白区域代表没有数据的城市。本图的源数据可在 GitHub 上获取。

除了电力中断的频率外，电力中断的持续时间对电动汽车销量也有显著的负面影响。研究发现，当每个月中断电力的总小时数增加1小时时，电动汽车的月度销量将减少约0.024%。这一发现进一步强化了电力中断对电动汽车市场的不利影响，即不仅仅是中断的频率，持续时间也是消费者决定是否购买电动汽车的重要考量因素。

概念框架，用于展示一年的停电冲击对电动汽车 (EV) 采用和碳排放减少的影响。

a 描绘了每年电动汽车的采用情况，橙色线代表扰动电网下电动汽车的市场份额，蓝色线代表完全可靠电网下电动汽车的市场份额。a）中的灰色阴影表示停电冲击。

b 描述了采用电动汽车每年可避免的排放量，橙色线代表扰动电网下可避免的排放量，蓝色线代表完全可靠电网下可避免的排放量。b）中的阴影部分是由于电动汽车采用率降低而累计增加的碳排放量。

本图中的关键假设：（1）在当年停电增加后，没有其他政策干预或其他冲击；（2）如果消费者使用新购买的化石燃料汽车 10 年，则延迟时间为 10 年；（3）电动汽车的碳减排量随时间保持不变；（4）碳的社会成本保持不变。

本研究还发现，电力中断对电动汽车销量的影响存在显著的区域差异。特别是在电力中断更为频繁的地区，如经济相对不发达的地区，电动汽车销量的下滑更为明显。这可能是因为这些地区的电力基础设施相对落后，使得电力中断对当地居民生活和工作造成更大困扰，从而进一步降低了对电动汽车的需求。

研究进一步分析了电力中断对碳减排效益的潜在影响。通过模型估算，如果电力中断频率增加一倍，未来十年内电动汽车的采用率将显著降低，这将导致每年的碳减排效益减少超过3130万美元。这一结果表明，电力供应的稳定性不仅对电动汽车市场发展至关重要，而且直接影响到实现碳中和目标的进程。

不同车辆类型、地区和 GDP 的不同影响。误差条的中心为系数值。水平实线是采用停电滞后 1 个月进行分析的 95% 置信区间，水平虚线是采用停电滞后 2 个月进行分析的 95% 置信区间。a 表示停电次数的系数；b 表示停电小时数的系数。NCV 指非商业私家车；FHV 指出租汽车。北方和南方省份以淮河为界。高 GDP 表示人均年 GDP 超过 60,000 元人民币的省份；低 GDP 表示人均年 GDP <60,000 元人民币的省份。对于 NCV 和 FHV 的分析，由于数据限制，数据包括电池电动汽车 (BEV)、插电式混合动力电动汽车 (PHEV) 和非插电式混合动力电动汽车。在按地区和 GDP 进行的分析中，数据仅包括 BEV 和 PHEV。详细的回归结果见补充表 3、4、5 和 6。使用停电小时数得出的系数结果相对不显著，这可能是由于停电小时数与停电次数相比变化较小。

研究结果还得到了行为经济学理论的支持，特别是习惯化理论（Habituation Theory）。该理论表明，消费者对反复出现的刺激（如电力中断）的反应会逐渐减弱，这意味着在电力中断初期，其对电动汽车购买决策的边际影响更大，随着中断次数的增加，这种影响逐渐减小。这一理论进一步解释了为什么在电力中断频繁的地区，电动汽车销量的下降更为显著。

（1）电力中断对电动汽车普及的阻碍作用：研究结果表明，电力中断显著降低了电动汽车的采纳率，特别是在中断次数较高的地区和时期。这一发现揭示了电力基础设施稳定性对推动低碳电气化进程的重要性。随着全球向电气化转型的加速，这一阻碍作用可能会在未来进一步加剧。因此，确保电力供应的可靠性成为促进电动汽车普及和实现碳减排目标的关键因素。

（2）全球电气化进程面临的挑战：除了中国，这一发现对其他寻求加速电动汽车部署的国家和地区也具有重要意义。随着极端天气事件和自然灾害的频率和强度增加，电网的韧性和稳定性将受到更大挑战。此外，可再生能源在电力结构中的渗透率不断提高，电网的不稳定性可能导致更为频繁的电力中断，这进一步强调了加强电力基础设施建设的重要性，以应对未来可能出现的电力供应不确定性。

（3） 政策启示与未来展望：政策制定者应考虑采取多种措施以应对电力中断对电动汽车普及的负面影响。首先，增加对电网韧性的投资，特别是在电网老旧或缺乏足够电力基础设施的地区。其次，发展智能电网技术，通过更好地管理电力负荷和优化资源分配，减少电力中断的发生。此外，在推动低碳电气化的同时，政策制定者需要平衡短期经济成本与长期环境效益，确保实现全球气候目标的同时，降低因电力中断引发的负面效应。

本文编辑 | 

詹鹏 浙大城市学院国土空间规划学院科研助理

陈毅超 西北农林科技大学风景园林硕士

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