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充电

如果所有电动汽车同时充电,法国的电网会崩溃吗?

如果所有电动汽车同时充电,法国的电网会崩溃吗?

截至目前,法国已有150万辆电动汽车在道路上行驶。即便在夏季交通最繁忙的时期,这些车辆的充电也不会对国家电网造成显著影响。但如果出于某种极小的可能性或愚蠢的刻意行为,法国所有的电动汽车同时开始充电,又会发生什么呢?

法国电力输送网络运营商RTE再次强调:目前电动汽车对电网并未产生任何特殊影响。即便在夏季交通状况极为糟糕的情况下,其数量也还不足以导致明显的用电高峰。据这家国有企业称,电池汽车首先会影响全国的石油消耗,才会对电网产生任何影响。

这确实令人安心。不过或许有点过于安心了,因为我们很喜欢科幻作品。于是我们开始思考,如果法国所有的电动汽车同时接入电网会怎样。150万辆车辆的数量,与法国道路上3970万辆私家车相比确实不算多。但150万个电池同时开始充电,很可能足以让那些负责从RTE控制中心调配电力的调度员们感到压力。

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必须承认,无论这是偶然还是人为行为,这种事件发生的概率都极低。不过,假设所有电动汽车用户协同行动,在同一时间开始充电会怎样呢?为了进行这一模拟,我们参考了Enedis关于人们充电习惯的研究结果。该研究显示,77%的电动汽车在家用插座或充电桩上充电,16%在公共充电桩上充电(其中约2%使用快速充电桩),8%则在工作场所充电。

我们将家庭充电的平均功率随意定为5千瓦,而公共充电桩及工作场所的充电功率则定为10千瓦。因此所有电动汽车的平均充电功率为6.15千瓦。再乘以150万辆车辆,所需的电力需求总计为9,225,000千瓦(即9.2吉瓦)。若考虑线路传输和电流转换过程中的损耗,这一数字还会上升至10吉瓦。

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这看起来很惊人吗?其实还要看规模。法国的核能装机容量为63吉瓦,水力发电为26吉瓦,太阳能为33吉瓦,风能则为27吉瓦,各类发电设施的总装机容量达164.5吉瓦。此外还有19吉瓦的跨区互联能力,可用于从邻国进口电力。因此所有电动汽车的用电量仅占该国总装机容量的6%。

如果所有人都使用快速充电站会怎样?

目前法国约有7500个快速充电站。如果每个充电站的平均负荷为150千瓦,那么它们将产生1.2吉瓦的峰值用电量。这一数值略低于法国最强大的水力发电设施——伊泽尔省的格兰德梅松大坝的装机容量(1.8吉瓦)。

电力系统厌恶意外状况

法国的电力系统早已习惯于因季节、天气及人类行为而产生的巨大波动。当风力突然变化,或是云层扰动席卷全国时,数吉瓦的风能和太阳能发电能力可能会瞬间消失或出现,而电力系统却不会因此失衡。2012年2月8日,在一次严重的寒潮期间,法国的电力系统出现了20.2吉瓦的波动——清晨时的用电量为81.9吉瓦,到下午7点则上升至102.1吉瓦,创下了历史最高纪录。不过这类波动是可以预见的。电力系统运营商能够提前知道它们可能发生的时间,并据此制定应对计划,比如让相关发电厂保持高度警戒状态。

这与同时为所有电动汽车充电的情况有着巨大差异,后者会引发剧烈的、且尤其难以预料的电力需求激增。RTE能够迅速识别此类情况,但很可能在没有实施负荷削减措施的情况下难以平衡电网负荷。实际上,调度中心拥有多套“备用资源”以在紧急情况下维持电网稳定。首先,“一级备用资源”需能在30秒内提供3吉瓦的电力(欧洲标准,法国为0.6吉瓦);其次,“二级备用资源”可在15分钟内调动最多1吉瓦的电力;最后,“三级备用资源”则能在15至30分钟内提供最多1.5吉瓦的电力。

这些机制并非同时发挥作用,而是在事故发展过程中依次启动。因此仅有3吉瓦的电力可以立即调用,而这远远不足以应对电动汽车同步充电可能带来的10吉瓦的用电激增。为避免停电,电网别无选择,只能暂时切断某些区域的供电,至少要等到能够启动足够发电厂来满足突然增加的用电需求为止。不过这一切都并非绝对有保障。2025年4月28日,西班牙的太阳能发电厂接连发生突然断电现象,导致20秒内电力产出减少了2.6吉瓦。电网运营商未能恢复平衡,使得该国陷入了长达十几小时的黑暗之中。