加速电动汽车普及:美国电力公司与通用、宝马、Lyft等车企深化合作
美国国家可再生能源实验室预测,到2050年电动汽车可能推动美国电力需求增长38%。为应对这一趋势,电力公司正与汽车制造商、经销商和网约车服务商建立合作关系,共同应对电网升级、负荷管理及客户服务等挑战。本文梳理了PG&E、联合爱迪生、道明尼能源、Xcel能源及半岛清洁能源等机构的具体合作案例。

据美国国家可再生能源实验室估计,电动汽车可能推动美国电力消费到2050年增长38%。这一需求将为电力公司带来新的收入,但同时也要求配电系统升级和负荷管理策略,以确保车辆充电有助于维持电网可靠性,而非使局部电力系统过载,专家表示。
为了确定电网升级的位置、何时采购更多可再生能源以及如何确保客户满意度不受影响,电力公司正越来越多地与汽车行业的各类参与者合作,包括汽车制造商、汽车经销商和网约车服务商。
“因为我们不制造汽车,也不销售汽车,所以我们深知合作伙伴关系至关重要。”Xcel能源清洁交通与战略合作副总裁Nadia El Mallakh表示。
“这两类人群在电动汽车出现之前从未需要互动。”Plug In America执行董事Joel Levin说。汽车制造商和电力公司“现在无论是否愿意,都已成为长期合作伙伴”,他说。汽车制造商做出的决策“对电力公司产生巨大影响,反之亦然”。
“我们看到各领域的合资企业数量都在上升。”零排放交通协会政策总监Leilani Gonzalez表示。“电力公司正处于寻求脱碳的阶段,这是前进的道路。他们正在确保我们拥有能够应对负荷波动的现代电网。”
为了更好地了解电力公司如何与汽车行业合作,Utility Dive开发了一个合作伙伴关系追踪工具,并与五家电力公司就其具体工作进行了交流。这些合作涵盖的主题包括管理充电、车辆到电网集成、将需求与可再生能源供应相匹配,以及确保客户顺利过渡到电动交通。
PG&E与宝马扩大合作探索V2X技术
电动汽车目前约占新车销量的7%,但消费者兴趣的增长以及州和联邦标准预计将推动快速普及。总统乔·拜登希望到2030年电动汽车占新车销量的50%。这意味着电力公司将面临交通用电需求的急剧上升,更高的峰值负荷可能导致可靠性问题。
“从电力公司的角度来看,你希望充电过程平稳,不要出现大的峰值。”Levin说。但汽车制造商正在制造功率更大、电池更大、充电速度更快的电动汽车。一个2级家用充电器最高可消耗19千瓦电力,这意味着如果管理不善,同一街区内的几辆电动汽车可能变成“巨大的需求激增”,他说。
太平洋煤电公司(PG&E)于2015年开始与宝马合作开展智能充电试点,最初具备“一些非常基础的功能”,宝马北美集团能源服务经理Adam Langton表示。
“我们需要这类合作伙伴关系才能使其发挥作用。”
——Amy Costadone,太平洋煤电公司首席产品经理
“我们从需求响应事件开始,当时只是削减车辆充电,然后我们开始做更复杂的事情,实际上通过模拟特定社区车辆如何响应信号的场景,来研究对当地配电的影响。”Langton说。
今年5月,两家公司宣布将扩大合作,进一步研究电动汽车向电网回馈电力或为家庭或其他建筑供电的潜力。随着电力公司将电动汽车视为类似移动分布式能源资源,对车到万物(V2X)技术的兴趣正在增长。
“我们需要这类合作伙伴关系才能使其发挥作用。”PG&E首席产品经理Amy Costadone说。该电力公司还在与福特和通用汽车合作开展双向充电研究。
研究合作伙伴关系对于电动汽车作为电网资产使用“至关重要”,Costadone说。“如果我们希望这项技术可扩展,而不仅仅适用于一家电动汽车制造商,就需要各方共赢。”她说。
宝马和PG&E计划在加州山景城的宝马设施进行车到电网应用的现场试验,并在PG&E位于圣拉蒙的应用技术服务实验室测试其他V2X应用。
“我们通常各自承担费用,开展不同的活动。”Langton说。
“我们需要了解客户真正希望如何使用这项技术。”Costadone说。“我对我们现有的合作伙伴关系感到满意,技术也会实现。工程上可以实现这一目标。”
联合爱迪生与通用能源等测试新技术
在纽约市,联合爱迪生公司(ConEd)拥有多项合作伙伴关系,使其能够测试和实施连接电动汽车与电网的新设备。今年10月,该电力公司宣布将与通用汽车旗下新的能源管理部门通用能源合作,测试电动汽车充电器如何在无需单独电表的情况下跟踪能源使用和充电行为。
“这更多是一种便利安排。”ConEd电动汽车示范项目和管理充电部门经理Joe Morreale说。“双方都有各自想学习、测试和实验的内容,而这些无法独自完成。”
ConEd希望更深入了解通用汽车的硬件,以“了解其能力,以及它如何作为分布式能源资源发挥作用”,他说。而这一合作关系为通用汽车提供了测试数据和真实电网条件的访问权限。
“双方都有各自想学习、测试和实验的内容,而这些无法独自完成。”
——Joe Morreale,联合爱迪生公司电动汽车示范项目和管理充电部门经理
“这确实是双方从对方专业知识中学习、开发适合终端客户利益产品的机会。”Morreale说。
ConEd还与FLO充电网络和纽约市合作,安装路边充电器,并研究其使用方式以及公共充电如何在美国人口最多的城市推进电动汽车普及。无论电动汽车相关合作涉及公共还是私营实体,“总体目标大致相同”,Morreale说。“电力公司和第三方都认识到,合作共享信息比各自单独行动获益更多。”
就路边充电而言,FLO拥有电动汽车充电设备的专业知识,而市政府拥有街道的特许经营权。
“因此,结果是我们可以将硬件安装在城市街道上,这通常不是我们能够安装设备的地方。”Morreale说。
“这真是完美的结合。”他说。私营企业提供技术,城市提供“实验室”,电力公司则带来数据、项目管理和执行能力。“这不是任何一方能单方面完成的事情,我们对迄今的成果非常满意。”他说。
道明尼能源与电动校车经销商保持紧密合作
道明尼能源在电动汽车领域拥有多项合作伙伴关系,但“规模最大且实施最全面”的是其电动校车项目以及与经销商Sonny Merryman的合作,该电力公司电气化总监Kate Staples表示。
道明尼能源于2019年通过竞争性提案征询启动了该项目,并选择了弗吉尼亚州车队运输经销商Sonny Merryman,从2020年开始交付50辆电动校车。Sonny Merryman还向学区销售必要的充电器,并协助支持这些充电器的安装,Sonny Merryman电动汽车项目经理兼营销总监Whitney Kopanko说。
该项目分为两个阶段。在第一阶段,道明尼能源为学区安装、拥有和维护充电基础设施,同时拥有校车上的电池,Staples说。
由于电动巴士仍比柴油巴士更昂贵,“我们需要提供一种财务手段帮助学区克服这一障碍,”Staples说。“因此学区支付巴士的传统部分,我们支付增量部分,所以我们拥有电池。”
“在与这些学区的协议结束时,我们拥有电池,可以将其从巴士中取出,用作固定式储能。”她补充道。
道明尼能源最初提案征询涵盖的50辆巴士中最后一辆已于2021年交付,但Sonny Merryman“继续与道明尼能源在充电器安装方面保持非常密切的合作”,Kopanko说。
“我们在实际设计场地和安装充电器方面共同合作,我们的销售人员、服务人员与道明尼能源一起工作。”Kopanko说。双方会进行现场考察,讨论客户地点和需求,以及经销商和电力公司如何支持这些期望。
“从历史上看,我们的许多车队客户都是高能耗用户。他们是真正复杂的电力用户。”
——Kate Staples,道明尼能源电气化总监
“从历史上看,我们的许多车队客户都是高能耗用户。他们是真正复杂的电力用户。”Staples说。随着学区转向电动巴士,“我们希望确保加强与他们的关系,确保从电力角度满足他们的需求。”她说。
“这就是与经销商合作的关键所在。因为经销商了解这些客户的需求。”Staples说。Sonny Merryman“在连接电力公司与客户、确保客户获得所需教育方面发挥了重要作用。”
科罗拉多州Xcel能源采用独特的监管方式开展电动汽车合作
在科罗拉多州,Xcel能源利用一种独特的监管工具来快速推进研究试点和合作伙伴关系,El Mallakh说。公用事业委员会批准了一项投资组合,允许该电力公司通过60天通知流程启动项目。
“这是一个1000万美元的项目,支持电动汽车生态系统中的合作伙伴关系、研究和创新。”她说。该电力公司正通过这一投资组合开展超过六项合作,并已在明尼苏达州提出相同方案。
“这就像一个小型申报文件,非常简化。”她说。60天通知列出了合作目标、Xcel的投资以及合作方带来的资源。
在其中一项项目中,Xcel与Colorado CarShare合作,研究如何降低支持服务不足社区的汽车共享服务的前期和运营成本。
通过这项近250万美元的倡议,Xcel将提供回扣以降低该项目的电动汽车购买成本,进行充电基础设施的预备工作,并为多个合作伙伴提供充电设备,包括博尔德县住房管理局、布雷肯里奇镇、科罗拉多山学院和科罗拉多大学。
半岛清洁能源借助网约车服务获取电网数据
非配电系统所有者的能源供应商也在建立合作伙伴关系以应对电动汽车增长。
半岛清洁能源(PCE)是一家在加州圣马特奥县运营的社区选择聚合商,目标是到2025年提供100%清洁能源。该县约有45,000辆电动汽车,约占新车购买量的34%,PCE高级交通项目经理Phillip Kobernick说。
PG&E负责输送电力,但根据加州的社区选择聚合模式,供应商负责确保电力供应。
“我们的紧迫问题是可再生能源匹配。”Kobernick说。“我们希望每小时都提供100%可再生能源。有几个小时更具挑战性……如果每天下午5点或6点出现大规模直流快充高峰,将使这一挑战更加困难。”
2021年,PCE与Lyft旗下独立管理子公司Flexdrive合作,以电网数据换取补贴车辆租赁。PCE补贴100辆电动汽车的成本,司机可从Flexdrive租赁,确保其成本与混合动力车相同,并提供免费充电。
“这旨在传递许多好处。”Kobernick说。“我们希望了解在高里程服务中使用电动汽车是什么情况。司机如何评价它们,他们如何充电,以及进一步扩张的障碍是什么?”
Lyft于3月在一篇博客文章中发布了中期评估,分析了超过213,000次行程、总里程超过272万英里的数据。受补贴电动汽车平均每天共消耗约3,000千瓦时电力,“估计每天节省146加仑汽油”。
PCE每月获取利用率数据,并不太频繁地获取负荷曲线分析。到目前为止,它已识别出向所有客户提供清洁能源可能具有挑战性的问题时段。
“我们可能需要探索替代方案,避免人们在这些时段进行大规模快速充电。”Kobernick说。替代方案可能包括非高峰充电激励或电池更换,他说。
PCE还在开展一项针对在家充电住宅客户的管理充电试点。该工作与EV Energy合作进行,结果最终将与加州大学戴维斯分校共享。
“我们希望进行自己的分析,但也希望与有兴趣研究能源和经济的学术伙伴分享,让他们进行独立的分析。”Kobernick说。
