【Nature Communications】电力供应中断阻碍了电动汽车在中国城市的采用

教育   2024-12-05 10:00   日本  


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今天带领大家一分钟了电力供应中断对电动汽车在中国城市采用的负面影响


背  景

电气化在深度脱碳中起着至关重要的作用。尽管可再生能源在总能源结构中的份额不断增加,但运输和建筑部门的最终用途仍然严重依赖化石燃料。未来电气化的加速可能面临复杂能源结构和社会系统的双重压力。一方面,随着许多国家将增加可再生能源的目标用于电力电网,由于间歇性问题,这种高比例的可再生能源渗透会对稳定的电力供应造成挑战。另一方面,电气化过程也将使电力需求大幅增加,进一步给电网的弹性带来挑战。如果由于电气化导致在系统高峰时段电力需求突然增加,而发电能力无法满足,则会发生停电。这项研究编制了2019 年 11 月至 2021 年 9 月中国城市的全国高频点级停电数据库,使用中国全国范围内的停电和电动汽车普及率数据进行实证分析,提供了关于停电对电动汽车(EV)采用(电气化的重要方式)的负面影响的实证证据。


研究结论

本研究通过抓取各市政府官方网站发布的每日停电数据获得此数据库。其中2020年底至2021年初,由于前所未有的低温导致供暖需求激增,现有的发电能力无法满足从而导致停电,和2021年9月由于洪水事件导致煤矿暂停运营而导致的电力短缺尤为严重。电力供应不足影响了多个省份,尤其是浙江、江苏、安徽、湖南等地。一些地区在 669 天内经历了超过1500次和 14000 小时的停电,相当于平均每天 2.24 次停电和 21 小时停电。

图1:2019 年11月至 2021年9月中国320个城市的停电情况和电动汽车销量的地理分布。a 显示研究期间城市每个地区的停电总数。b 显示城市中地区级别的停电总小时数。c 显示了城市层面的电池电动汽车 (BEV) 总销量。d 显示了 2019 年 11 月至 2021 年 9 月的新能源汽车(NEV)总销量。

研究通过城市级月度面板数据,分析电力中断对电动车(EV)销售的影响。研究发现,电力中断对电动车的采纳有显著负面影响。每月每个区电力中断次数增加1次,电动车销售量分别减少1.1%(1个月滞后)和0.88%(2个月滞后)。其中,纯电动汽车(BEV)的销量受影响更大,比插电式混合动力车(PHEV)减少更多。根据模型估算,电力中断导致BEV减少销售25152辆,PHEV减少销售8400辆。这表明电力中断对EV销量产生了实质性的不利影响。研究通过估计停电是否对传统非电动汽车产生负面影响来进行安慰剂检验,证明了该研究结论的稳健型。

研究结果显示电力中断每增加一次,每个地区每月可减少约0.99%的EV销量,导致全国范围内每月减少约1243辆EV。按每辆EV每年减少210美元的碳减排效益计算,全国范围内的气候效益每年损失约313万美元。如果电力中断频率增加到每月每区20次,预计每年减少约3130万美元的碳减排效益,10年累计损失达到2.54亿美元。考虑到未来EV销量增长、碳成本上升和电网清洁度提高,实际损失可能更大。此外,研究还表明,电力中断对环境和健康效益的影响将更为显著。

图 2:展示一年停电冲击对电动汽车(EV)采用和碳减排影响的概念框架。a 描述了每年的电动汽车采用情况,(a)中的灰色阴影表示中断冲击。b 描述了采用电动汽车每年避免的排放量,(b)中的阴影区域是由于电动汽车采用率降低而累积增加的碳排放量。

在异质性上,该研究发现电力中断对非商业车辆(NCV)和租赁车辆(FHV)电动车采纳的影响不同。研究结果表明,电力中断对FHV的采纳没有显著影响,因为租赁车辆通常由政府或私营企业采购,这些决策更受政策影响,而非电力供应。政府和企业在采购过程中往往有长期规划,并可投资于确保电力稳定,例如备用发电机。此外,政府政策推动清洁能源车辆在出租车、共享出行和物流行业的应用,因此FHV的采购决策不易受电力中断影响。然而,频繁的电力中断可能对现有政策的有效性和可持续性提出挑战,需通过适应性政策解决基础设施限制。

图 3:按车辆类型、地区和 GDP 划分的异质性影响。水平实线是使用停电1 个月滞后分析的 95% 置信区间,水平虚线对应于使用停电 2 个月滞后的分析。a 显示停电次数的系数; b 显示停电小时数的系数。NCV 是非商用私家车;FHV 是出租车辆。高 GDP 表示人均年国内生产总值 >60,000 元人民币的省份;低 GDP 表示人均年生产总值 <60,000 元人民币的省份。
该研究强调了电力基础设施稳定性对低碳电气化进程的影响,并提出通过投资增强电网韧性、优化发电能力、智能需求侧管理和储能等手段应对挑战。同时,行为干预如分时段定价和需求响应也能改善电网稳定性,减少电力中断风险。

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参考文献

Qiu, Y.(., Deng, N., Wang, B. et al. Power supply disruptions deter electric vehicle adoption in cities in China. Nat Commun 15, 6041 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-50447-1


文案:代玺



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