电力公司与汽车业跨界合作:从通用、宝马到Lyft,加速电动汽车普及的行业观察
随着电动汽车普及率提升,美国电力公司正面临电网升级与负荷管理的双重挑战。据美国国家可再生能源实验室估计,到2050年电动汽车可能推动美国电力消耗增长38%。为应对这一趋势,电力公司正与汽车制造商、经销商及网约车平台建立多种形式的合作关系。本文梳理了PG&E与宝马的V2X探索、联合爱迪生与通用汽车的设备测试、道明尼能源的电动校车项目、Xcel能源的监管创新路径以及半岛清洁能源与Lyft的数据交换等案例。

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耗到2050年增长38%。这一需求将为电力公司带来新的收入来源,但同时也要求配电系统升级和负荷管理策略的跟进,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。多位专家表达了这一观点。
为明确电网升级的优先区域、可再生能源采购时机,并保障客户满意度,电力公司正越来越多地与汽车行业的各类参与者展开合作,涵盖整车制造商、汽车经销商及网约车服务商。
“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。
“这两类群体在电动汽车问世之前从未需要打交道。”Plug In America执行董事Joel Levin说。汽车制造商与电力公司“如今已成为长期合作伙伴,无论双方是否情愿”,他补充道。汽车制造商所做的决策“对电力公司影响巨大,反之亦然”。
“我们看到各领域的合资合作都在增加。”零排放交通协会政策总监Leilani Gonzalez指出,“电力公司正处于寻求脱碳的阶段,这正是前进的路径。他们正在确保拥有能够应对负荷波动的现代化电网。”
为深入了解电力公司与汽车行业的合作模式,Utility Dive开发了一份合作伙伴关系追踪清单,并与五家电力公司就其具体工作进行了交流。这些合作涵盖有序充电、车网互联、需求与可再生能源供给匹配,以及确保客户顺利过渡到电动交通等多个主题。
PG&E与宝马扩展合作,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其快速普及。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领域电力需求的陡峭增长曲线,更高的峰值负荷可能引发可靠性问题。
“从电力公司的角度来看,你希望充电过程平稳,而不是出现大的峰值。”Levin说。但汽车制造商正在制造功率更大、电池容量更高且充电速度更快的电动汽车。一台2级家用充电器最高可消耗19千瓦功率,这意味着如果管理不当,同一街区内的几辆电动汽车就可能形成“巨大的需求激增”,他表示。
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,最初功能“较为基础”,宝马北美集团能源服务经理Adam Langton回忆道。
“我们需要这类合作伙伴关系才能让这一切运转起来。”
——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,最初只是削减车辆充电负荷,随后开始处理更复杂的事务——通过模拟特定社区内车辆对信号的响应场景,实际评估对局部配电的影响。”Langton说。
今年5月,两家公司宣布将扩展合作范围,研究电动汽车向电网回馈电力或为家庭、其他建筑供电的潜力。业界对车到一切(V2X)技术的兴趣正在增长,因为电力公司将电动汽车视为类似移动式分布式能源的资源。
“我们需要这类合作伙伴关系才能让这一切运转起来。”PG&E首席产品经理Amy Costadone表示。该电力公司还在与福特和通用汽车就双向充电技术开展合作。
Costadone称,研究合作伙伴关系对于将电动汽车用作电网资产“至关重要”。“如果希望这项技术具有可扩展性,而不只是适用于某一家电动汽车制造商,我们需要各方共赢。”她说。
宝马与PG&E计划在位于加州山景城的宝马设施进行车网互联(V2G)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,并分工开展不同活动。”Langton说。
“我们需要了解客户真正希望如何使用这项技术。”Costadone表示,“我对我们现有的合作伙伴关系感到乐观,技术终将成熟。从工程角度看,实现这一目标是有可能的。”
联合爱迪生与通用能源等机构测试新技术
在纽约市,联合爱迪生公司(Con Edison)拥有多项合作伙伴关系,使其能够测试并部署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成立的能源管理部门——通用能源(GM Energy)合作,测试电动汽车充电器如何在无需单独电表的情况下追踪能源使用和充电行为。
“这更多是一种便利性安排。”联合爱迪生电动汽车示范项目与有序充电部门经理Joe Morreale说,“双方都有各自想学习、测试和实验的内容,而这些无法独立完成。”
联合爱迪生希望更深入了解通用汽车的硬件,以“掌握其能力范围,了解其作为分布式能源资源的潜在功能”,他表示。而这一合作也为通用汽车提供了测试数据和真实电网运行条件的访问权限。
“双方都有各自想学习、测试和实验的内容,而这些无法独立完成。”
——Joe Morreale,联合爱迪生电动汽车示范项目与有序充电部门经理
“这确实是双方从对方专业经验中学习、开发适合终端客户利益产品的机会。”Morreale说。
联合爱迪生还与FLO充电网络及纽约市合作,安装路边充电桩,并研究其使用方式以及公共充电如何推动美国人口最多城市的电动汽车普及。无论参与电动汽车相关合作的是公共还是私营实体,“总体目标大体相同”,Morreale表示。“电力公司和第三方都认识到,相比各自独立行动,合作与信息共享能带来更多益处。”
以路边充电为例,FLO拥有电动汽车充电设备的专业经验,而市政府拥有街道的特许经营权。
“因此,我们得以在城市街道上安装硬件设备——这通常不是我们能够安装设备的地方。”Morreale说。
“这堪称完美的结合。”他表示。私营企业提供技术,市政府提供“实验室”,电力公司则贡献数据、项目管理与执行能力。“这不是任何一方能够单方面完成的事情,我们对迄今取得的成果非常满意。”
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“规模最大且实施最完善”的是其电动校车项目及与经销商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年通过竞争性招标启动该项目,并选定弗吉尼亚州车队运输经销商Sonny Merryman,从2020年起交付50辆电动校车。Sonny Merryman还向学区销售必要的充电设备,并协助支持这些充电设备的安装,该公司电动汽车项目经理兼市场总监Whitney Kopanko说。
该项目分为两个阶段。第一阶段,道明尼能源为学区安装、拥有并维护充电基础设施,同时拥有校车上的电池所有权,Staples说。
由于电动校车仍比柴油校车昂贵,“我们需要提供一种财务手段帮助学区跨越这一门槛”,Staples说。“因此,学区支付校车传统部分费用,我们支付差额部分,由此我们拥有电池所有权。”
“在与学区的协议结束时,我们拥有电池,可以将其从校车中取出,用作固定式储能设备。”她补充道。
道明尼能源最初招标所覆盖的50辆校车中,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紧密的合作”,Kopanko说。
“我们在场地设计和充电器安装方面共同协作——我们的销售人员、服务人员与道明尼能源团队一起工作。”Kopanko说。双方会进行现场考察,讨论客户位置、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强度的能源使用者。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强度的能源使用者。他们是真正复杂的电力用户。”Staples说。随着学区转向电动校车,“我们希望确保加强与他们的关系,并从电力供应的角度确保满足他们的需求。”她说。
“这正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能源独特的监管合作路径
在科罗拉多州,Xcel能源利用一种独特的监管机制来快速推进研究试点和合作伙伴关系,El Mallakh说。公用事业委员会为该电力公司批准了一项组合方案,允许其通过60天通知流程启动相关计划。
“这是一个1000万美元的项目,用于支持电动汽车生态系统中的合作、研究和创新。”她说。该电力公司正通过这一组合方案运行超过六项合作伙伴关系,并已在明尼苏达州提出类似方案。
“这就像一份简化版申报文件,流程相当精简。”她说。60天通知文件列明合作目标、Xcel的投资额以及合作方带来的资源。
在其中一项项目中,Xcel与Colorado CarShare合作,研究如何降低支持弱势社区汽车共享服务的前期和运营成本。通过这项近250万美元的计划,Xcel将提供回扣以降低该项目电动汽车的购买门槛,为充电基础设施进行前期准备工作,并为多个合作方提供充电设备,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(Peninsula Clean Energy)是一家在加州圣马特奥县运营的社区选择聚合商,其目标是到2025年提供100%清洁能源。该县约有4.5万辆电动汽车,约占新车购买量的34%,该机构高级交通项目经理Phillip Kobernick说。
PG&E负责电力输送,但在加州的社区选择聚合模式下,该供应商负责确保电力供应。
“我们面临的关键问题是可再生能源的时段匹配。”Kobernick说,“我们希望全天每一小时都提供100%可再生能源。但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,将使这一挑战更加严峻。”
2021年,半岛清洁能源与Lyft旗下独立管理的子公司Flexdrive合作,以电网数据换取补贴车辆租赁。半岛清洁能源补贴100辆电动汽车的租赁成本,司机可从Flexdrive租用这些车辆,确保其租赁成本与混合动力车相同,并提供免费充电。
“这一安排旨在传递多重益处。”Kobernick说,“我们希望了解电动汽车在高里程服务中的实际表现:司机是否喜欢,他们如何充电,以及进一步扩展面临哪些障碍。”
Lyft于今年3月在一篇博客文章中发布了中期评估报告,分析了超过21.3万次行程、总里程超过272万英里的数据。受补贴电动汽车平均每天合计消耗约3000千瓦时电力,“估计每天节省146加仑汽油”。
半岛清洁能源每月获取利用率数据,并定期获取负荷曲线分析。截至目前,该机构已识别出向所有客户提供清洁能源存在挑战的时段。
“我们可能需要探索替代方案,避免在这些时段让用户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,他表示。
半岛清洁能源还在开展一项针对在家充电住宅用户的有序充电试点。该工作与EV Energy合作进行,研究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,同时也希望与对能源和经济研究感兴趣的学术伙伴分享数据,让他们开展独立的分析。”Kobernick说。
