清著大学环境学院 School of Environment Tsinghua University ENERGY FOUNDATION 能源基金会 北京市可再生能源与电 动汽车协同效应研究 StudyontheSynergeticEffect BetweenRenewableElectricity and ElectricVehicles inBeijing 清华大学环境学院 2023.12.7 Schoolof Environment TsinghuaUniversity December7 2023
致谢 本研究由清华大学环境学院鲁玺教投谋题组统筹撰写，由能源基金会提供资金支持.
ACKNOWLEDGEMENT This report is a product of Professor Xi Lu from School of Environment Tsinghua University and is funded by Energy Foundation China.
目 录 1项目背景与目标. 1.1项目背景... 1.1.1项目开展的政策环境及相关背景 1.1.2现状和发展趋势， 1.1.3现有工作的不足之处及待解决的问题 2 1.2研究目标.. 2 1.3研究技术路线. .2 2北京市各充换电模式发展现状调研， 3 2.1概述.... 3 2.2不同充换电模式技术经济参数比较及发展状况， 3 2.3北京市电动汽车发展政策调研梳理， 5 2.3.1电动汽车保有量规划.. .5 2.3.2充换电基础设施建设目标 6 2.3.3有序充换电支持政策.. 2.4北京市充换电设施基础信息数据库构建 7 3北京市风光可再生能源资源分布及供应特征分析 .8 3.1概述.. ..8 3.2风力发电资源动态供应潜力与变化特征模拟 10 3.2.1数据来源. 10 3.2.2风速数据计算与降尺度校正 10 3.2.3风机发电功率计算.. ..10 3.2.4风电装机潜力与发电潜力计算 ..12 3.2.5风电出力曲线模拟及特性分析 ... 13 3.3光伏发电资源动态供应潜力与变化特征模拟 ..13 3.3.1光伏电站建设影响与限制因素 ...13 3.3.2光伏阵列倾角与方位角， ..14 3.3.3光伏发电量及装机量计算 ..15
3.3.4光伏出力曲线模拟及特性分析 17 3.4北京市屋顶光伏潜力评估.. ... 19 3.5京津唐电网风力发电、太阳能发电装机量预测 ..20 4北京市电动汽车充换电需求时空分布特征模拟 .21 4.1概述.. .21 4.2北京市电动汽车发展状况预测.. ...21 4.3电动汽车用能需求空间分布模拟 .22 4.4电动汽车用能需求时间规律模拟 .23 4.4.1充电模式下电动汽车用能需求时间规律模拟 23 4.4.2换电模式下电动汽车用能需求时间规律模拟 24 5北京市电动汽车有序充换电与可再生能源协同消纳多维动态效益评估， ..24 5.1概述..... ..24 5.2考虑电动汽车有序充换电的电力系统优化模型， 25 5.3情景设置. 26 5.4北京市换电站优化选址及容量配置方案. 5.5电动汽车优化调度场景下电动汽车充电负荷分布 ..28 5.6电动汽车优化调度场景下电网效益. .29 5.7电动汽车优化调度场景下环境效益. .32 5.8不同电价机制下电动汽车需求响应潜力分析 ...34 6研究结论... ...36 7政策建议 .38 7.1可再生能源与电动汽车规划协同， 7.2可再生能源与电动汽车运行协同. ..39 7.3可再生能源与电动汽车管理协同. 8项目成果... ..41 参考文献 ..42
1项目背景与目标 1.1项目背景 1.1.1项目开展的政策环境及相关背景 交通电气化是我国实现碳达峰目标与碳中和愿景的关键措施.
在城市交通部门大规 模以电能替代燃油使用，能够有效减低能源对外依存度并减少温室气体排放.
近年来全 球电动汽车产业迎来快速发展，据国际能源署发布的最新报告显示，截至2022年底全 球电动汽车总保有量已超过2600万辆，到2030年预计将至少达到2.4亿辆间.
我国新 能源汽车产业也进入了持续高速发展阶段，自2015年起新能源汽车产销量与保有量连 续八年居全球首位.
2020年10月国务院办公厅颁布的《新能源汽车产业发展规划 （2021一2035年）》提出，到2025年我国新能源汽车销量将达到新车销售总量的20% 左右.
1.1.2现状和发展趋势 交通系统中电动汽车的大规模普及将为城市电力系统运行带来巨大变革.
截至2022 年底，北京市新能源汽车保有量超过60万辆：北京市“十四五”规划提出大力推进交 通电气化，到2025年全市新能源汽车累计保有量力争达到200万辆.
大量增长的电动 汽车充电负荷不仅会提高北京市电力需求，也将对北京地区电网运行产生重大冲击，甚 至影响交通电气化的碳减排效应.
据相关研究预测，到2035年北京市电动汽车无序充 电负荷将使全市峰值电力负荷提高3.8%-11.9%，在局部区域电动汽车集中充放电对配电 网造成的影响将更为严重.
而如果通过科学有序的充换电调度为电动汽车补给电力，不 仅能够减小对电网的冲击，也能够形成可观的储能潜力，为北京市可再生能源的发展和 利用提供空间与机遇.
北京市“十四五”规划强调未来将切实转变城市能源发展方式， 落实可再生能源优先的理念，构建高比例、大规模可再生能源电力系统.
北京市未来的 电力需求将主要依靠区内分布式光伏发电和风电以及外部可再生能源调入来满足.
北京 市发改委2020年发布的《关于进一步支持光伏发电系统推广应用的通知》要求新建区 域、新建建筑优先应用光伏发电，通过财政补贴进一步加强对分布式光伏发电的支持力 度.
然而，太阳能、风能等可再生能源发电水平受天气系统与地理环境的影响，具有固 有的随机性与波动性，易出现供给与需求不平衡、不协调现象，面临着利用率低与“弃 风”、“弃光”严重等新挑战，使得可再生能源二氧化碳减排效益难以发挥.
因此，如 1
