亚博
首页 > 亚博动态

亚博动态

《亚博》电动汽车智能充电—创新展望

  • 时间:2020-03-03

  • 政策摘要  电动汽车(EVs)的呈现有望改变世界向可延续能源特殊是可再生能源发电的改变。这有几个缘由。最值得留意的是,跟着交通运输业的转型,电动汽车为在整体发电布局中引入更高比例的可再生能源供给了一个切实可行的机遇。  电动汽车充电会发生年夜量额外的电力需求。这可以经由过程可再生能源来实现,包罗太阳能和风能。这些成长供给了一个诱人的前景—特别是对城市而言—在下降交通碳排放的同时,还能削减空气和噪音污染,下降对燃料进口的依靠,并采取新的城市交通体例。  可再生能源发电本钱的稳步降落,使电力成为一个有吸引力的低本钱能源,为交通运输部分供给燃料。扩年夜电动汽车的摆设也代表着电力系统成长的一个机遇,有可能增添电力系统亟需的矫捷性,并撑持整合高比例的可再生能源。  从电力系统的角度来看,电动汽车之所所以一项怪异的立异,是由于它们不是为电力部分开辟的,也不是电网矫捷性的首要解决方案。相反,它们的首要目标是知足移动需求。是以,要实现对电动汽车的最好利用,需要细心研究哪些用例最合适这两个部分。最抱负的环境是,可再生能源驱动的电动汽车可觉得电网带来普遍的益处,而不会对运输功能发生负面影响。  包罗电动汽车在内的汽车凡是95%的寿命周期是在泊车场上的。这些余暇期,再加上电池的存储容量,可使电动汽车成为电力系同一个有吸引力的矫捷性解决方案。每辆电动汽车都可以有用地成为一个微型并网存储单位,有潜力为系统供给普遍的办事。但是,与此同时,不受节制的充电可能会增添电网的峰值压力,迫使配电网进行进级。  电动汽车智能充电的新兴立异不但逾越了手艺范畴,还逾越了贸易模式和监管框架(IRENA, 2019a)。这对整合可再生能源,同时避免电网拥堵相当主要。另外,这一立异瞻望还会商了预期的移动中止可能带来的影响,包罗“移动即办事”(mobile-as-a-service),和将来2、三十年全主动汽车的普遍普和。  这一立异瞻望查询拜访了间歇性可再生能源(VRE)——太阳能光伏(PV)和风能——与电动汽车之间的互补潜力。它斟酌了直到本世纪中叶,若何经由过程智能充电开辟这类潜力。  操纵电动汽车与太阳能和风能之间的协同效应  按照德国太阳能和氢研究中间(ZSW)数据,到2019年头,全球道路上共有560万辆电动汽车。中国和美国是最年夜的市场,别离具有260万辆和110万辆电动汽车。假如2040年今后发卖的年夜部门乘用车是电动的,那末到2050年将有跨越10亿辆电动汽车上路(见图S1)。国际可再生能源署阐发注解,将来电动汽车的电池容量可能会跨越固定电池容量。到2050年,年夜约14TWh的电动汽车电池将供给电网办事,较9TWh的固定电池而言(IRENA,2019b)。  电动汽车可以缔造庞大的电力存储能力。但是,最优的充电模式将取决在切确的能量组合。与风力发电占主导地位的系统比拟,太阳能发电占很年夜比例的系统的电动汽车集成有所分歧。假如电动汽车从此刻最先投入利用,经由过程智能充电体例将电动汽车作为一种矫捷的资本,将削减对矫捷但碳密集的化石燃料发电厂的投资,以均衡可再生能源的需求。  智能充电是指使电动汽车的充电周期顺应电力系统的前提和车辆用户的需求。这有助在在知足移动需求的同时集成电动汽车。  智能充电答应对充电进程进行必然水平的节制。它包罗分歧的订价和手艺收费选项。最简单的鼓励情势—利用时候订价—鼓动勉励消费者将充电时候从岑岭推延到非岑岭。更进步前辈的智能充电体例,如直接节制机制,将是需要的,是在更高渗入程度下的持久解决方案,并供给接近及时的均衡和辅助办事。这类充电体例首要有V1G、V2G、V2H、V2B(见缩写),如图S2所示。  每种类型的方式都供给了分歧的选项,以提高电力系统的矫捷性,并撑持VRE的集成,首要是风能和太阳能光伏。图S3总结了现今智能充电方式与电力系统矫捷性之间的关系。这注解,更进步前辈的智能充电体例可能会在系统中释放出更年夜的矫捷性。  电动汽车智能充电供给的矫捷性办事  智能充电可以在电网系统和当地层面供给矫捷性办事(拜见图S4)。在系统层面,智能充电可以增进全部电力市场的均衡。经由过程V1G,可以节制电动汽车的充电模式,经由过程调剂充电程度来削峰填谷,撑持电网的及时均衡。利用V2G,经由过程向电网回注电力,电动汽车还可觉得输电系统运营商供给辅助办事。智能充电可以帮忙配电系统运营商治理拥堵,帮忙客户治理他们的能源耗损,提高他们的可再生能源耗损率。  丹麦的Parker项目是V2G项目标一个例子,该项目利用智能充电手艺,依托汽车和电力行业之间的合作来展现电动汽车撑持和均衡基在可再生能源的电力系统的能力。Enel、Nuvve和Insero等电网集成专家,和汽车制造商日产、三菱和PSA Groupe已证实,来自分歧汽车品牌的利用进步前辈智能充电的车辆,经由过程V2G手艺供给频率和电压节制等办事,有助在撑持电网(Bach Andersen,2019)。  电动汽车充电对城市电力系统的影响  电动汽车充电构成了整体的能源需求款式,影响着城市电网成长的最好选择。  能源耗损和岑岭需求  几项研究注解,电动汽车充电掉控只会致使电力出产和消费的稍微增加(Eurelectric, 2015; BoA/ML, 2018a; Schucht, 2017)。但是,对岑岭需求的影响可能要年夜很多。假定英国到2035年将具有1000万辆电动汽车,在充电不受节制的环境下,夜间岑岭需求将增添3GW,但假如采纳智能充电的话,则仅增添0.5 GW (AER,2018)。图S3中还其他近似的例子。  电力根本举措措施  假如到2030年,跨越1.6亿辆电动汽车进入电力系统(IRENA, 2018),而且年夜量集中在某些地舆区域,充电不受节制,本地电网将遭到拥堵的影响。为了不这类环境,需要增强本地的电网。经由过程智能充电,这些投资根基上可以免。在低压配电网中,智能充电常常与慢速充电相连系。例如,德国汉堡本地的配电系统运营商进行了一项阐发,得出的结论是,9%的电动汽车份额将致使该市配电网15%的馈线呈现瓶颈。为了不这类环境,采取了智能充电解决方案,今朝配电系统运营商正在安装节制单位来监控充电站负荷(Pfarrherr, 2018)。  智能充电下降了与增强本地电网相干的本钱。与不受节制的充电分歧,它削减了同时性,下降了需求岑岭。  慢速充电器—凡是高达22千瓦(kW)—首要用在家庭和办公室充电。因为充电速度较慢,电动汽车电池与电网毗连的时候更长,增添了为电力系统供给矫捷办事的可能性。  快速充电器—凡是为50千瓦和以上—极可能用在直流(DC)系统,凡是在高速公路沿线利用,虽然一些城市也将其用在街道充电(如巴黎的Belib)。  超高速充电器—跨越150千瓦—将很快问世,帮忙降服客户对电动汽车的焦炙,并作为家庭和办公室慢充电的主要弥补。  快速和超高速充电不会让电池与系统毗连足够长的时候来供给矫捷性。快速充电对电网的影响需要经由过程在对本地岑岭需乞降拥堵影响较小的地域设置充电站来减缓。另外,将快速充电的根本举措措施与当地安装的可再生能源电站(VRE)和固定式储能装配相连系,可以经由过程缓冲提高充电站相对电网的矫捷性。最少在选定的利用(如公交车)或世界某些地域(如中国),电池互换可能会变得加倍主要。有用地“将电池与车轮脱钩”可能为电网带来更多的机缘。交通运输和可再生能源立异的连系也将下降用户的用能本钱。  智能充电下降了与快速和超高速充电相干的本钱,这是移动范畴的重点。但是,慢速充电最合适在“智能”方式,它可以提高系统的矫捷性。可是,电池互换、带缓冲储能的充电站和电动汽车夜间充电等解决方案可以帮忙避免快速和超高速充电带来的岑岭需求压力。增强处所电网。与不受节制的充电分歧,它下降了同时性,并下降了需求峰值。  电动汽车智能充电对VRE集成的影响  在这项阐发中,我们进行了一项建模工作,以研究智能充电对电力系统的友爱性,不管是短时间的系统运作,仍是持久的系统扩大。这项研究的成果旨在申明智能充电在电力系统中的益处有多年夜,而正确的数字不该该被认为是遍及有用的。智能充电的影响取决在各个电力系统的特点和智能充电的实行。  短时间影响  短时间运行阐发,评估了分歧的车辆电网集成策略在高太阳辐射的孤立系统中的影响,明白显示了智能充电与非节制充电的优势。如图S5所示,单向智能充电(V1G)和双向智能充电(V2G)的实现将慢慢削减到零。是以,系统中的二氧化碳(CO2)排放量有所削减,这是因为太阳能发电所占比例的增添,以笼盖负荷。因为在一天内扩大了充电,V1G和V2G的峰值负载都削减了。平均发电本钱可能会降落。  持久影响  持久阐发认为,按照批发电价,以最好容量组合进行系统扩容,并投资新资产以知足2030年的需求。研究了太阳能和风能两种孤立系统。阐发显示,可再生能源投资增添,是以可再生能源产量增添,特别是V2G太阳能发电。  智能充电为太阳能光伏系统供给了比风能更年夜的益处,由于太阳能发电的可猜测性更强。风能占比高的系统可能已显示出电力出产和电动汽车充电之间的相干性,即便充电是不受节制的。  除办公室充电和部门白日的公共充电外,太阳能光伏发电功率曲线凡是与不受节制的电动汽车充电不匹配。是以,智能充电对可再生能源容量的影响可能会因太阳能而带来庞大的增量效益,首要是利用价钱公道的电池,这些电池可以贮存白日没有耗损的过剩可再生能源,然后在晚些时辰再分派这些电力。对风能,即便是不受节制的电动汽车充电,风力发电出力曲线和电动汽车充电负荷曲线也可能已存在高度匹配,由于风力发电可能产生在夜间,这是电动汽车充电的经常使用时候。是以,年峰值负荷的削减与短时间阐发类似。在该系统中增添太阳能或风能可以年夜幅削减二氧化碳排放。  智能充电削减了峰值负荷,削减了限电,并答应更高比例的低本钱光伏电力。这有助在代替更昂贵的发电和下降电价。  在太阳能和风能智能充电案例中,可再生能源在系统中所占份额的不竭增加,鞭策了二氧化碳排放量的降落。短时间边际本钱的降落在很年夜水平上也与可再生能源所占份额的上升有关。当对V1G或V2G进行建模时,可以不雅察到限电的高度转变。  IRENA的立异瞻望与近似研究的成果一致,这些研究着眼在VRE集成对智能充电的影响。其他研究已肯定智能充电对系统峰值负荷下降和相干二氧化碳排放的有益影响(Chen and Wu, 2018; RMI, 2016; Taljegard, 2017)和可再生能源限电减缓(McKenzieet al., 2016)。  移动即办事与基在电动汽车的矫捷性不太兼容  汽车同享和拼车已改变了消费者的习惯。跟着数字化的成长,人们将慢慢从具有汽车转向同享移动和移动即办事(MaaS)。估计到2040年摆布,全主动汽车将在城市情况中年夜范围投放,这将进一步鞭策这一趋向。这些汽车年夜部门将是电动的。  这类转变在城市中最为显著,估计到2030年,城市生齿将占世界生齿的60%,到2050年将占世界生齿的70~80%。这类影响的水平将取决在经济成长和生齿密度。终究,MaaS的普和和主动驾驶可能会减缓生齿密集城市电动汽车轻型汽车的发卖(两轮车的发卖可能受影响较小)。与此同时,电动汽车的行驶里程将会增添,夜间的非岑岭运输将会继续产生。  是以,系统的净可用矫捷性可能会下降,特殊是在白日,以均衡太阳能。每辆车天天行驶的距离增添意味着泊车时候削减,也就是说,电网办事的电池容量削减。对电动汽车矫捷性的可用性的影响—与基在小我电动汽车所有权的运输系统比拟,将来基在同享主动驾驶汽车的系统可能会下降这类矫捷性—需要进行具体研究。但是,与此同时,基在电动汽车的智能充电多是扩年夜可变可再生能源范围的一个要害身分。  MaaS可能晦气在VRE的集成,由于毗连到电网的电动汽车电池更少。跟着首要的移动部分中止,电动汽车可能没法供给足够的电网矫捷性。  电动汽车智能充电瞻望2050  总结了电动汽车经由过程智能充电为电网供给矫捷性的演化进程。到2030年,假如大志勃勃的政治方针和智能充电能力的可用机能够增进电动汽车的市场采取,电动汽车的矫捷性可能会显著提高。2030年至2050年间,将有200千瓦时(kWh)电池、行驶里程可达1000千米的汽车上路。但是,它们的摆设范围将取决在这些电池的重量和本钱,由于对这些规模的需求依然有限。  600千瓦的超高速充电可能终究会实现,但仍将在有限的规模内利用。到2050年,“移动即办事”(mobility-as -a-service)和主动驾驶汽车将侵扰移动能力,并极有可能使系统可用矫捷性的增加趋在平缓。同享车辆的泊车时候可能会削减,首要集中在城市郊区的中间地带,从而下降了均衡太阳能的矫捷性。  政策重点  除摆设更多的可再生能源,列国还需要制订大志勃勃的交通方针。除一些国度已制订的动性方针和二氧化碳尺度外,还可以斟酌制订交通运输方面的二氧化碳减排方针。  为电动汽车引入(还没有到位的)姑且鼓励办法,有助在启动电动汽车市场。跟着直接的货泉鼓励跟着本地情况和需求的转变而慢慢打消,非货泉鼓励终究应当会变得加倍遍及。  新兴电动汽车市场的当局和处所政府也应为智能充电根本举措措施设计鼓励办法。例如,在英国,从2019年7月起,只有利用“智能”手艺的家庭充电点才有资历取得电动汽车家庭充电打算下的当局帮助。(RECC,2019)。所有当局都应当处置复杂的市场细分,好比超高速充电和多单位室第。  监管重点  需要解决的要害监管问题包罗:起首实行利用时候电价,然后终究实行电动汽车充电的动态价钱,答应电动汽车介入辅助办事市场,实现价值叠加,避免两重收费。  起首,恰当的价钱旌旗灯号是实现智能充电的要害身分。向电动汽车用户发出价钱旌旗灯号,将使电动汽车充电需求转向非岑岭时段,并与可再生能源的可用性相匹配。假如没有收到响应的价钱旌旗灯号,客户将没法匹配他们的电动汽车充电与VRE发电相匹配。提高主动化将使驱动法式和办事供给者都可以或许治理这个系统。一些零售商,首要在美国,已采取电动汽车家庭充电收费,与白日比拟,在夜间供给高达95%的充电率(BNEF, 2017e)。  电动汽车用户的零售电价必需反应现实的电力布局——也就是说,当以接近零的边际本钱取得足够的VRE时,批发电价较低,以便电动汽车在这些时刻尽量多地充电。动态订价和配电网电价的更新将是需要的,以向车辆发出充放电的最好时刻旌旗灯号(在V2G的环境下)。要实现这一方针,必需在全球规模内成立起正常运转的批发和零售市场,即便在排名前十的电子移动市场,现在也不是如许。零售价钱监管常常是一个高度政治敏感的问题。  其次,只有一个单一的收入流可能不足以特殊为V2G提出贸易来由。换句话说,电池将不能不经由过程办事在多个利用法式来“聚积”收益,为系统级和当地供给办事,如图S4所示。要实现这一点,除动态订价以外,还很多先决前提。在很多处所,缺少竞争性的均衡/辅助办事市场,处所电网运营商不被答应经由过程增强电网之外的体例来治理电网的拥堵。归并后的电动汽车将需要进入这些市场,并同时进入几个市场。  对电动汽车智能充电收取太高的费用,可能会阻碍供给全系统好处的利用。这可以经由过程两重征税来实现,好比收取车辆充电和向电网供电的费用,和在利用V2G手艺向电网供电时向电网收费。  律例应答应电动汽车电池为电力系统供给分歧的办事,鼓动勉励办事和收入的叠加。但V2G的两重收费需要避免。税收和电网收费只合用在为驾驶目标而转移的净能源。  贸易模式  贸易模式需要斟酌电力系统的需求(向电力系统供给办事的报答)和车主的需求(灵活性和连结车辆和电池的状态)。是以,必需监测诸如充电速度、电动汽车电池的健康状态、潜伏的电池寿命缩短等参数。在肯定智能充电营业模子时,应当斟酌这些身分。例如,供给运营办事将要求电池“随叫随到”,同时仅凭可用性就可以取得不变的收入。另外一方面,电价套利需要反复充放电,这年夜年夜下降了电池寿命。  电动汽车电池可以供给一些辅助办事所需的快速响应,但其功率容量有限;是以,一辆电动汽车没法在电力系统所需的时候内供给这些办事。但是,当电动汽车被聚合在一路时,它们可以相互弥补,从而构成一个虚拟的发电厂,具有快速响应和为所需时候供给办事的能力。  聚合器营业模子增进了EVs作为矫捷性来历的利用。最少1~2兆瓦的容量可进行买卖,以使电动汽车电力供给在批发程度上可行。这需要堆积年夜约500辆汽车和它们的充电站。  虚拟发电厂运营商Next Kraftwerke和电动汽车(EV)聚合器和智能充电平台供给商Jedlix启动了一个国际试点项目,操纵电动汽车电池向荷兰输电系统运营商TenneT交付二级节制贮备。Jedlix将可以或许连系用户偏好、汽车数据和充电站信息,供给对可用容量的持续猜测。然后,NextKraftwerke在TenneT采购电网办事的投标进程中利用该方式(NextKraftwerke, 2018)。  手艺重点  在开辟智能充电的同时,应斟酌到每一个电力系统的非凡性。智能充电策略可能会有所分歧,这取决在主导电力系统的VRE电源和其发电概况。  智能充电的增量效益在太阳能系统中特别显著。经由过程改变充电体例,使其更好地与太阳能光伏发电相一致,并经由过程实行V2G,可以在系统级和处所电网级集成更多的太阳能,从而削减对配电网的投资需求。为了弥补太阳能,电动汽车充电必需在午时进行,这也意味着充电站必需设在电动汽车车主白日泊车的工作场合和其他贸易场合。员工可以在办公室利用免费的可再生能源充电(然后在家利用可再生能源充电V2H)。为此,应当在贸易建筑中推行预布线和智能充电器。  风力发电更具有地域特异性。在一些地域,即便电动汽车以不受节制的体例充电,这些风电出力曲线也可能与电动汽车充电负荷曲线匹配得很好,由于风可能在晚上吹得更多,而在晚上电动汽车常常在充电。在如许的系统中,重点应当首要放在夜间的家庭充电和动态调剂以顺应风力发电的转变。  跟着移动即办事的增添和终究转向全主动汽车(首要在城市地域),这些计谋将需要进一步伐整。电动汽车仍将首要是一种运输东西,只会作为“系统的电池”阐扬次要感化。这不但将鞭策无线充电等新手艺的成长,还将把充电从家庭/办公室转移到集线器。必需细心研究电动汽车矫捷性的可用性的影响——与基在小我电动汽车所有权的运输系统比拟,将来基在同享主动驾驶汽车的系统可能会下降这类矫捷性。  另外,今朝只有很少的充电站(家庭和公共)撑持智能电网(Deloitte, 2017),很少有汽车撑持V2G。不竭增加的电动汽车普和率将进一步增添对充电根本举措措施配合尺度的需求,和充电站、配电网和电动汽车自己之间互操作解决方案的需求。互操作性不但是避免充电根本举措措施供给商锁定的要害,并且还可使电动汽车与分歧的充电根本举措措施和计量装备实现经济有用的毗连。  通讯和谈必需尺度化,而V2G充电站和节制系统必需是可互操作的。亚博

    下一篇:《亚博》国家能源局印发《关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》
    亚博
    亚博 亚博企业刊物
    亚博

    公司地址:中国 上海市 中山北路1715号2楼
    联系电话:86-21-60866088
    传真:86-21-61363988 邮编:200061