约束电动汽车受控充电成本——2025年至2050年情景的供给曲线

为何给汽车选择充电时间很重要

电动汽车在美国各地迅速增加，每辆车都需要用电。如果大多数车主在同一时间插电，电力需求会对电网造成压力，迫使公用事业公司建设昂贵的新设备或发电厂。本研究考察了一条不同的路径：通过精心管理电动汽车的充电时间，让它们帮助电网而非加剧负担，并计算在2025年至2050年间运行这些计划的成本。

引导电动汽车充电的不同方式

作者关注公用事业可用来影响车主充电时间的三种主要方法。在直接控制项目中，公用事业或聚合商可以在车主设定的限制内（例如期望的离开时间）远程启动、停止或减慢充电。实时电价项目则发送变化的价格信号，鼓励车主或智能充电器选择更廉价的时段。分时电价方案更简单：在设定的非高峰时段保持较低价格，而在高峰时段提高价格。每种方法在控制程度、车主便利性和通信需求之间有不同的权衡，这些差异影响参与人数以及每辆车的成本。

用情景展望未来

因为未来几十年电动汽车技术、充电习惯和软件都会改变，研究人员构建了四个未来情节或情景。“高灵活性”未来设想智能充电器普及、通信顺畅、定时充电成为常态，使许多车主廉价且容易参与。“低灵活性”世界则假设智能充电技术有限且用户不积极，公用事业需要在激励与管理上投入更多才能获得相同响应。“中等灵活性”情景介于两者之间，而“平缓”情景假定充电更慢、更分散、功率水平较低，从而将电网峰值控制在较小范围。这些情景共同为受控充电的成本提供了上下界。

剖析真实成本

为了将这些情节量化，团队汇集了来自公用事业备案、试点项目、调查和专家访谈的最新数据。他们将项目费用分为四类：一次性的设置与注册任务、持续的运营与管理、促使用户参与的付款或补贴，以及提升用户认知的市场推广。对于部分用户，尤其是早期加入者，参与直接控制项目可能需要购买新的智能充电器，从而提高所需激励。作者随后建模了随着激励或市场推广支出增加，参与率如何增长，采用先快速上升然后在最感兴趣用户已注册后趋于平缓的曲线。

从单个车主到供给曲线

基于这些关系，研究构建了受控充电的“供给曲线”：对于2025年至2050年的每一年，以及轻型和中重型车辆，曲线显示在达到某一参与水平时每辆车的成本。他们区分新客户（通常注册成本更高）和持续客户（年度成本主要反映运行项目和持续激励）。在大多数情景中，随着运营效率提高、更多充电器默认具备智能功能以及激励可以缩减，每辆车的成本随时间下降。然而在低灵活性情景中，成本和可实现的参与率变化较小，反映出技术与用户习惯几乎未改善的世界。

比较项目类型与未来路径

这些曲线还揭示了三种项目类型的相对表现。直接控制通常能提供最精确的电网支持，但往往在每辆车成本上最昂贵，尤其在高注册率时，因为它要求可靠的双向通信并且面临更多用户顾虑。实时定价通过价格信号代替直接控制，能以较低成本达到更高参与率。分时电价在低参与率时通常最便于管理且成本最低，但若缺乏自动化，可能吸引的用户较少。在智能充电器普及、用户熟悉度提高的乐观情景中，三种方法都会变得更便宜、更有效；而在悲观情景中，它们仍将更昂贵、受限更多。

对车主和电网意味着什么

对非专业读者而言，关键结论是电动汽车何时以及如何充电，可能对电网的影响与电动汽车数量本身一样重要。这项工作为规划者、监管者和公用事业提供了详细的、面向未来的成本估算，便于他们将受控充电与建设新发电厂或电网设施进行比较。如果项目设计得当且技术继续进步，调整电动汽车充电时机可以是一种相对低成本的方式，以保障供电、降低电费并推广更多清洁车辆上路。否则，电网可能需要承担更高的费用以应对不受控的需求增长。

引用: 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

关键词: 电动汽车, 受控充电, 需求响应, 电网规划, 能源定价