Оценка затрат на управляемую зарядку электромобилей — кривые предложения для сценариев с 2025 по 2050 год

Почему важно, когда вы заряжаете автомобиль

Электромобили множатся на дорогах Соединённых Штатов, и каждому из них нужна электроэнергия. Если большинство водителей подключаются одновременно, этот спрос может нагружать сеть и вынуждать энергокомпании строить дорогое новое оборудование или электростанции. В этом исследовании рассматривается другой путь: аккуратно управлять временем зарядки, чтобы электромобили помогали сети вместо того, чтобы её напрягать, и рассчитывается, во сколько будут обходиться такие программы в период с 2025 по 2050 год.

Разные способы управлять зарядкой

Авторы сосредотачиваются на трёх основных подходах, которыми операторы могут влиять на время зарядки. В программах прямого управления энергокомпания или агрегатор могут удалённо запускать, останавливать или замедлять зарядку в пределах, заданных водителем, например до времени планируемого отъезда. Программы с ценами в реальном времени отправляют изменяющиеся сигналы цены, которые побуждают водителей или умные зарядные устройства выбирать более дешёвые часы. Тарифы по времени использования проще: они устанавливают низкие цены в заранее определённые непиковые периоды и выше в часы пик. Каждый подход даёт разный баланс контроля, удобства для водителя и требований к связности, а эти различия влияют и на уровень участия, и на стоимость на одно транспортное средство.

Взгляд в будущее через сценарии

Поскольку технологии электромобилей, привычки зарядки и программное обеспечение будут меняться в ближайшие десятилетия, исследователи строят четыре будущих сценария. Сценарий «Высокой гибкости» предполагает широкое распространение умных зарядок, налаженную связь и регулярную плановую зарядку, что делает участие дешёвым и лёгким для многих водителей. Сценарий «Низкой гибкости» предполагает ограниченные возможности умной зарядки и неохотных клиентов, поэтому операторам придётся больше тратиться на стимулирование и администрирование, чтобы получить тот же отклик. Сценарий «Средней гибкости» занимает промежуточное положение, а «Равномерный» сценарий предполагает более медленные, распределённые зарядки на низких мощностях, чтобы сгладить всплески нагрузки в сети. Вместе эти сценарии дают верхние и нижние границы того, во сколько может обойтись управляемая зарядка.

Разбор реальных затрат

Чтобы перевести сценарии в числа, команда собирает актуальные данные из заявлений коммунальных компаний, пилотных программ, опросов и интервью с экспертами. Они разделяют расходы программ на четыре основные группы: единовременная настройка и регистрация, постоянная эксплуатация и администрирование, выплаты или скидки для привлечения участников и маркетинг для информирования водителей о программах. Для некоторых клиентов, особенно в начале, присоединение к программе прямого управления может требовать покупки новой умной зарядки, что повышает необходимый стимул. Авторы затем моделируют рост участия по мере увеличения стимулов или маркетинговых затрат, используя кривую, которая сначала быстро растёт, а затем выравнивается, когда наиболее заинтересованные клиенты уже подключены.

От отдельных водителей к кривым предложения

Используя эти зависимости, исследование строит «кривые предложения» для управляемой зарядки: для каждого года с 2025 по 2050 и для лёгких, а также среднетоннажных и тяжёлых транспортных средств кривая показывает стоимость на одно транспортное средство при достижении заданного уровня участия. Авторы различают новых клиентов, привлечение которых часто обходится дороже, и повторяющихся клиентов, чьи ежегодные расходы в основном связаны с поддержкой работы программы и продолжающимися стимулами. В большинстве сценариев стоимость на одно транспортное средство со временем снижается по мере повышения эффективности операций, увеличения доли умных зарядок по умолчанию и сокращения стимулов. Однако в сценарии «Низкой гибкости» затраты и достижимое участие меняются мало, что отражает мир, в котором технологии и поведение клиентов почти не улучшаются.

Сравнение типов программ и траекторий развития

Кривые также показывают, как сопоставляются три типа программ. Прямое управление обычно обеспечивает наиболее точную поддержку сети, но часто является самым дорогим на одно транспортное средство, особенно при высоком охвате, поскольку требует надёжной двусторонней связи и вызывает большее недоверие со стороны клиентов. Цены в реальном времени могут обеспечить более высокое участие при меньших затратах, используя ценовые сигналы вместо прямого управления. Тарифы по времени использования обычно дешевле в администрировании при низком участии, но без автоматизации могут привлечь меньше водителей. В более оптимистичных сценариях с большим числом умных зарядок и лучшей осведомлённостью клиентов все три метода становятся дешевле и эффективнее для сглаживания спроса, тогда как в пессимистичных сценариях они остаются дороже и более ограниченными.

Что это означает для водителей и сети

Для неспециалистов основной вывод таков: когда и как заряжаются электромобили, может иметь такое же значение для сети, как и общее число электромобилей. Эта работа предоставляет планировщикам, регуляторам и энергокомпаниям подробные ориентиры по затратам на будущее, чтобы они могли сравнить управляемую зарядку с постройкой новых электростанций или линий. Если программы будут продуманы и технологии продолжат совершенствоваться, смещение времени зарядки может стать относительно недорогим способом поддерживать электроснабжение, удерживать счета на низком уровне и оставлять на дорогах больше чистых транспортных средств. Если же этого не произойдёт, сеть может столкнуться с большими расходами, чтобы справиться с неуправляемым спросом.

Цитирование: Matsuda-Dunn, R., Hale, E., Estreich, E. et al. Bounding the costs of electric vehicle managed charging—supply curves for scenarios from 2025 to 2050. Sci Data 13, 651 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07008-6

Ключевые слова: электромобили, управляемая зарядка, реакция на спрос, планирование энергосети, тарифы на энергию