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绿色交通是交通规划和城市与区域规划的重要前沿议题。随着《巴黎协定》推动全球向低碳经济转型，电动汽车（EVs）的普及成为减少温室气体排放的关键策略。为解决用户的“里程焦虑”，超快充（UFCS）技术正加速部署，尤其在中国，有望将充电时间缩短至5—10分钟，这将推动电车使用行为、城市能源基础设施分布和城市空间等转型。然而，超快充的普及可能在价格切换的瞬间引发集中的、破坏性的充电高峰，对城市电网的稳定性构成严峻挑战。
北京大学赵鹏军教授与张浩然助理教授课题组构建了一个大数据驱动的模拟框架，利用来自北京、上海、广州三大城市共计超过76万条的公共充电记录大数据，精确地量化评估了超快充大规模推广对城市电网的动态影响。该研究不仅创新了绿色交通的研究方法，模拟了不同规模超快充部署下的电网负荷变化，而且引入了配套储能系统（ESS）在不同市场监管情景下的运行策略，为城市绿色交通的落地提供了新规划管理思路。同时，本研究也拓展了人们对新能源系统下的未来城市交通发展与城市转型规律的科学理论认知。
研究发现，尽管分时电价成功地将大部分充电需求转移至夜间，但超快充站的引入将显著加剧充电负荷的波动性。由于超快充可以在短时间内完成大规模能量补给，众多用户会在电价由高转低的瞬间（如晚上10点或11点）开始充电，从而形成“二次高峰”甚至“深夜尖峰”。模拟数据显示，当一个城市部署2000座超快充站，可能导致公共充电负荷的日峰谷差相对基线情景增加高达31.61%（图1）。这种需求的集中爆发不仅削弱了分时电价平滑负荷的初衷，还对电网的灵活性和充足性构成了严峻挑战。
三座城市在2030、2035及2050年情景下，部署超快充前后的日充电负荷曲线
超快充的大规模部署显著增加了电网的运行风险，主要体现在调节储备（Regulating Reserve）和容量储备（Capacity Reserve）两个方面。研究表明，超快充引发的剧烈充电负荷爬升，尤其是在早晚分时电价切换时段，极有可能耗尽系统的调节储备，从而引发频率或电压失稳。此外，随着超快充站数量的增加，总充电负荷超过容量储备的概率也急剧上升。模拟结果显示，当部署1000座超快充站时，15%的容量储备裕度将变得不再充足；当部署规模接近2000座时，即使是25%的储备也面临严峻挑战（图2）。
超快充部署引发的电网稳定性风险
研究进一步探讨了在超快充站配置储能系统的影响。储能系统可以通过在电价低谷时充电、高峰时放电（即“能量套利”）来平滑日间负荷并提升经济效益。然而，在一个不受监管的市场环境下，以套利为目的的储能操作模式同样会带来新的风险。当电价进入低谷期时，大量储能系统会集中充电，形成新的、甚至更剧烈的负荷高峰。模拟结果显示，部署1000座带储能的超快充站可能导致峰值负荷在基线情景上增加超过70—85%，到2050年，峰值负荷甚至可能增长至7.5倍（图3）。相比之下，在引入容量电价或需求响应等管制措施的情景下，储能系统则能有效平抑负荷波动，展现出稳定电网的潜力。这表明，如果不加以适当的引导和管控措施，储能系统不仅无法发挥其稳定电网的潜力，反而可能成为加剧电网不稳定的新因素。
不同市场监管情景下集成储能系统的超快充站对充电负荷的影响
该研究强调，超快充技术是推动交通电动化进程的催化剂，但其与现有电力市场机制的融合暴露出关键的结构性脆弱点。为了充分释放电动出行的环境效益，政策制定者和电网运营商必须超越传统的静态分时电价，转向更具动态性和适应性的定价模型与市场框架。同时，必须制订综合性的政策来规范储能系统的运营，确保将其作为电网资产而非不受约束的经济主体来运行。通过这些前瞻性的策略调整，才能确保在新能源技术下，绿色交通发展同现有基础设施运营维护、城市运行系统优化、城市社会经济与空间转型等的高效协调，最终实现环境、经济与社会的多目标协同可持续发展。
本研究为交通规划和城市与区域规划领域的科学研究提供了大数据驱动的新研究范式，为电动汽车的运营推广提供了新的技术支撑和决策依据，拓展了绿色交通与城市系统协调发展的理论认知。
该研究成果以“China's urban EV ultra-fast charging distorts regulated price signals and elevates risk to grid stability”为题于2025年9月26日在线发表于Nature Communications期刊上。赵鹏军、张浩然为论文共同通讯作者，余庆博士后、赵鹏军、李家兴为论文共同第一作者。该研究受到国家自然科学基金（52472316）等资助。
本文链接：http://knowith.com/news-3-4014.html深圳研究生院赵鹏军和张浩然团队在《自然·通讯》发文，为城市绿色交通的落地提供新规划管理思路
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