能源電力低碳轉型形勢下新能源電動汽車產業對電力系統的影響及應對策略研究

摘 要：為配合國家主席總書記領導下的黨中央關于碳達峰、碳中和的戰略決策，國家電力系統正在強化能源低碳轉型和現代能源體系的建設。新能源電動汽車的迅猛發展帶動了充電設施的規模化安裝和使用，這使得中國電網負荷持續攀升，局部地區面臨電力供應緊張的問題。為了適應電動汽車的快速發展，我國必須進一步提升風電、太陽能等清潔能源的發電能力，并對儲能設施的建設提出更高要求。

關鍵詞：“雙碳” 清潔能源 能源低碳轉型 新能源電動汽車

面對全球氣候變化，實現“雙碳”目標成為國際關注焦點。能源電力行業作為碳排放重點，其低碳轉型對實現目標至關重要。新能源電動汽車產業，憑借零排放、低能耗特點，有效緩解環境和能源問題，對電力系統產生深遠影響。

1 努力推進“雙碳”目標與能源低碳轉型

1.1 實現“雙碳”目標的重大意義

隨著全球工業化和城市化進程的加速推進，大量化石能源的消耗導致二氧化碳等溫室氣體排放急劇增加，引發了全球氣候變暖、冰川融化、海平面上升、極端氣候事件頻發等一系列嚴重的環境問題，對人類的生存和發展構成了巨大威脅。

《巴黎協定》明確提出：把全球平均氣溫升幅度控制在工業化前水平以上低于2℃之內，并努力將溫度升幅限制在工業化前水平以上1.5℃之內。[1]為積極響應國際社會號召，2020年9月22日，國家主席總書記在聯合國大會一般性辯論上向全世界提出“雙碳”目標，不僅彰顯了我國應對氣候變化的堅定決心，也為我國經濟社會的可持續發展指明了方向。

根據國際能源署（IEA）發布的《2023年二氧化碳排放量》報告顯示，2023年我國的溫室氣體排放量達126億噸二氧化碳當量，較2022年的121億噸增加了4.13%；2023年我國的能源消費總量為57.2億噸標準煤，較2022年增加5.7%。[2]

我國經濟正轉向高質量發展，實現“雙碳”目標將推動能源產業結構調整，淘汰落后產能，發展綠色低碳產業，提升經濟質量和效益。作為能源消費大國，我國對進口化石能源依賴較大，面臨能源安全挑戰。通過發展可再生能源和提高能源效率，實現能源清潔低碳轉型，可減少對化石能源依賴，增強能源供應穩定性和安全性。因此，“雙碳”目標對推動我國經濟高質量發展和保障能源安全至關重要。

1.2 能源電力低碳轉型的意義

能源電力行業在實現“雙碳”目標中肩負著重要使命，調整能源結構是實現能源電力低碳轉型的核心路徑。2021年，我國火電發電量占總發電量的71.13%，而火電中又以燃煤發電為主，燃煤電廠碳排放占全國碳排放總量的34.11%。相比之下，風電、太陽能發電等清潔能源在發電過程中幾乎不產生碳排放，其碳排放主要來自設備制造、建設和維護等環節，而這些環節的碳排放相對較低。大力發展清潔能源，提高其在能源電力結構中的占比，是減少碳排放的關鍵舉措。通過加快能源電力行業的低碳轉型，能夠優化能源結構，提高能源利用效率，減少能源浪費及碳排放，為全球氣候治理做出重要貢獻，提升我國在國際舞臺上的影響力和形象，促進全球可持續發展。同時，能源電力低碳轉型亦是可以我國相關產業的發展，如新能源設備制造、儲能技術研發等，為經濟增長注入新動力，實現經濟發展與環境保護的良性互動。

2 新能源電動汽車產業發展對電力系統的影響

2.1 新能源電動汽車的迅速崛起

根據《2024-2029年新能源汽車產業現狀及未來發展趨勢分析報告》顯示如圖2。

中國汽車工業協會數據顯示，2024年我國汽車產銷量均超3100萬輛，連續第二年產銷量均突破3000萬輛，其中新能源汽車年產銷量均首次突破1000萬輛，均超1200萬輛，實現跨越式發展。[3]

技術進步和政策支持推動了新能源電動汽車產業的快速發展，產業規模和銷量持續增長。電池技術，特別是鋰離子電池技術的突破，顯著提升了能量密度、充放電效率和安全性。2023年，全球鋰離子電池能量密度達到260Wh/kg，充電時間大幅縮短，超快充樁功率可達350kW至480kW，實現快速充電。同時，無線充電技術的研發也在為未來提供更便捷的充電體驗。

隨著新能源電動汽車電池和充電技術的進步，其智能化和網聯化也取得顯著成就。自動駕駛技術的成熟提升了車輛的安全性和駕駛體驗，如特斯拉Autopilot系統在多款車型上的應用，提供了自適應巡航、車道保持和自動泊車等功能。同時，車輛的網聯化程度加深，通過車聯網技術實現與多種設備的互聯，如手機控制車輛解鎖、啟動和充電等，以及實時獲取車輛信息。

2.2 規模化充電設施的安裝增長

在我國積極推動充電技術與商業模式創新環境下，快速充換電、大功率充電、有序充電、移動充電、無線充電、光儲充電、綜合能源等充電設施迅速在各城市安裝。根據天眼查相關數據顯示，自2014年以來，我國有關電動充電樁設施的相關企業也迅猛發展，在近兩年尤為顯著。這一數據，從側面可以反映出電動汽車充電樁在我國的安裝需求量之龐大。[4]

2.3 新能源電動汽車對電力系統造成壓力

新能源電動汽車的迅速崛起，不僅改變了傳統汽車產業的格局，也對電力系統產生了深遠的影響。在電力供給相對緊張的背景下，規模化充電設施的投入使用，勢必使電網總用電負荷增加，給電力系統造成巨大壓力。

大規模充電負荷的增長對電力系統發電裝機容量提出了更高要求。隨著新能源電動汽車保有量的持續增加，充電需求不斷攀升，如果發電裝機容量不能相應擴大，將導致電力供應短缺，無法滿足社會用電需求。據相關研究預測，到2030年，我國新能源電動汽車的保有量可能達到1億輛以上，屆時充電負荷將高達5000萬千瓦以上 。為滿足這一巨大的充電需求，電力系統需要新增大量的發電裝機容量。若不能及時規劃和建設足夠的發電設施，可能會出現電力供需失衡的局面，影響經濟社會的正常運轉。

再者，大規模充電負荷還會對電網穩定性產生不利影響。當大量電動汽車在同一時段集中充電時，會導致電網峰谷差進一步增大。峰谷差的增大使得電網在高峰時段需要承受更大的負荷壓力，而在低谷時段則面臨電力過剩的問題。這不僅增加了電網的運行成本，還可能引發電網電壓波動、頻率偏移等問題，嚴重威脅電網的安全穩定運行。大量電動汽車充電時產生的諧波電流，也會對電網電能質量造成污染，影響電網中其他設備的正常運行。

為應對大規模充電負荷增長帶來的挑戰，電力系統需要采取一系列措施。加強發電裝機容量的規劃與建設，合理布局電源點，增加火電、水電、風電、光伏等多種發電形式的裝機容量，確保電力供應的充足性和可靠性。加強電網升級改造，提高電網的輸電和配電能力。通過建設特高壓輸電線路、優化配電網結構、安裝無功補償設備等措施，增強電網的穩定性和抗干擾能力，降低電壓波動和頻率偏移的風險。推廣智能充電技術和需求側管理策略，引導電動汽車用戶合理安排充電時間，避免集中充電，從而降低對電網的沖擊。通過制定峰谷電價政策，鼓勵用戶在低谷時段充電，提高電網的運行效率和穩定性。

3 清潔能源電力系統的成長與新能源電動汽車的協同發展

3.1 太陽能、風能等清潔能源發電規模與技術進步

隨著不可再生化石能源的不斷開采和消耗，其儲量逐步減少，并面臨著枯竭的風險，對我國能源可持續供應構成潛在威脅。近年來，火電在發電領域雖然仍是我國電力生產的主要方式，但風電、太陽能發電等清潔能源的發電量亦在增長迅速。太陽能、風能等清潔能源于我國境內廣泛分布，有效減少了我國對化石能源的依賴，降低了能源供應的風險。

我國西部地區太陽能輻射強度高，日照時間長，擁有豐富的太陽能資源，光伏發電技術在我國西部得到了大規模的開發。截至2024年一季度，我國光伏發電新增并網容量4574萬千瓦，其中集中式光伏新增2193萬千瓦，分布式光伏新增2381萬千瓦。[5]

在加速推進光伏發電的同時，國家能源也在同步發展風力發電，現中國風力發電已成為中國第三大電力來源。我國已構建起具有國際頂尖水平的風電產業體系，對全球風電產業發展貢獻巨大。最新數據顯示，陸上風電裝機累計裝機已經達到了5億千瓦，海上風電裝機已連續三年穩居全球首位。[6]

3.2 新能源電動汽車與清潔能源發電系統的協同機制

新能源電動汽車具備作為移動儲能單元的潛力，其對清潔能源消納具有消納的作用。充分利用電動汽車的儲能特性，電動汽車充電站可配備了光儲充一體化設施，利用光伏發電為電動汽車充電，在電網負荷低谷時將多余的電能儲存于汽車電池中。當光伏發電過剩時，優先為電動汽車充電，避免能源的浪費，提高清潔能源的利用率。

當大量新能源電動汽車接入電網時，其龐大的電池容量可形成一個分布式的儲能網絡。在清潔能源發電高峰期將其儲存起來；而在清潔能源發電不足或電力需求高峰時，電動汽車則可以向電網放電，補充電力供應。這種充放電模式能夠有效平滑清潔能源發電的波動性，提高清潔能源在電力系統中的消納比例，減少對傳統化石能源發電的依賴，從而推動能源結構向更加清潔、低碳的方向轉型。

3.3 電力系統與新能源電動汽車協同控制技術研發

電力系統與電動汽車協同控制技術的研發，旨在實現兩者之間的高效互動和優化運行。在電力系統側，通過智能電網技術，實現對電網運行狀態的實時監測和分析，對充電需求和電網負荷情況進行精準預測，為制定合理的協同控制策略提供依據。在電動汽車側，開發具備智能通信和控制功能的車載終端，實時獲取電動汽車的電池狀態、位置信息等，并與電力系統進行雙向通信。根據電力系統的指令，調整電動汽車的充電功率和時間，實現有序充電以及對電動汽車電池的健康管理，實時監測電池的充放電狀態、溫度等參數，提前預警電池故障，延長電池使用壽命。

4 結語

新能源電動汽車產業的迅速崛起，給電力系統帶來了多方面的影響。大規模充電負荷的增長，充電設施的接入對電力系統的供給能力構成挑戰，并對繼電保護和自動化系統提出了更高要求，不僅要求電力系統增加發電裝機容量，提升電網穩定性，還需解決繼電保護動作準確性和自動化系統可靠性等問題。

我國未來還需深入研究電池技術的突破路徑，探索高效的充電技術，加強電力系統與新能源電動汽車協同控制技術的研發，加大對充電基礎設施建設，降低電網負荷壓力，提高電力系統的運行效率和穩定性，促進能源的高效利用。

參考文獻：

[1]聯合國. 巴黎協定[EB/OL]. 聯合國，2015.https：//www.un.org/zh/documents/treaty/FCCC-CP-2015-L.9-Rev.1.

[2]智研咨詢.2024年全球及中國碳捕集利用與封存（CCUS）行業全景調研及發展趨勢分析報告[EB/OL].百度文庫，2024.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1809227347074844221amp;wfr=spideramp;for=pc.

[3]吉亞矯.汽車產業實現跨越式發展2024年新能源汽車產銷量同比增長34.4%、35.5%[EB/OL].經濟日報，2025.http：//paper.ce.cn/pc/content/202501/27/content_308320.html.

[4]張紫祎.為新能源汽車市場規模化發展保駕 我國充電基礎設施產業高速增長[EB/OL].中國網財經，2024.http：//finance.china.com.cn/news/20241203/6192533.shtml.

[5]王紹紹.光伏發電步入“快車道”能源低碳轉型再提速[EB/OL].人民網，2024.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1798988823849863306amp;wfr=spideramp;for=pc.

[6]中國風電產業領跑全球 2024年風力發電產業現狀及未來發展趨勢分析[EB/OL].央視新聞，2024.