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电动汽车智能充电创新展望

2019-05-30 11:35
ERR能研微讯
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电动汽车智能充电提供的灵活性服务

智能充电可以在电网系统和本地层面提供灵活性服务(参见图S4)。在系统层面,智能充电可以促进整个电力市场的平衡。通过V1G,可以控制电动汽车的充电模式,通过调整充电水平来削峰填谷,支持电网的实时平衡。使用V2G,通过向电网回注电力,电动汽车还可以为输电系统运营商提供辅助服务。智能充电可以帮助配电系统运营商管理拥堵,帮助客户管理他们的能源消耗,提高他们的可再生能源消耗率。

丹麦的Parker项目是V2G项目的一个例子,该项目使用智能充电技术,依靠汽车和电力行业之间的合作来展示电动汽车支持和平衡基于可再生能源的电力系统的能力。Enel、Nuvve和Insero等电网集成专家,以及汽车制造商日产、三菱和PSA Groupe已经证明,来自不同汽车品牌的使用先进智能充电的车辆,通过V2G技术提供频率和电压控制等服务,有助于支持电网(Bach Andersen,2019)。

图S4:电动汽车灵活性服务的潜在范围

电动汽车充电对城市电力系统的影响

电动汽车充电形成了整体的能源需求格局,影响着城市电网发展的最佳选择。

能源消耗和高峰需求

几项研究表明,电动汽车充电失控只会导致电力生产和消费的轻微增长(Eurelectric, 2015; BoA/ML, 2018a; Schucht, 2017)。然而,对高峰需求的影响可能要大得多。假设英国到2035年将拥有1000万辆电动汽车,在充电不受控制的情况下,夜间高峰需求将增加3GW,但如果采取智能充电的话,则仅增加0.5 GW (AER,2018)。图S3中还有其他类似的例子。

电力基础设施

如果到2030年,超过1.6亿辆电动汽车进入电力系统(IRENA, 2018),并且大量集中在某些地理区域,充电不受控制,当地电网将受到拥堵的影响。为了避免这种情况,需要加强当地的电网。通过智能充电,这些投资基本上可以避免。在低压配电网中,智能充电往往与慢速充电相结合。例如,德国汉堡当地的配电系统运营商进行了一项分析,得出的结论是,9%的电动汽车份额将导致该市配电网15%的馈线出现瓶颈。为了避免这种情况,采用了智能充电解决方案,目前配电系统运营商正在安装控制单元来监控充电站负荷(Pfarrherr, 2018)。

智能充电降低了与加强当地电网相关的成本。与不受控制的充电不同,它减少了同时性,降低了需求高峰。

慢速充电器—通常高达22千瓦(kW)—主要用于家庭和办公室充电。由于充电速度较慢,电动汽车电池与电网连接的时间更长,增加了为电力系统提供灵活服务的可能性。

快速充电器—通常为50千瓦及以上—很可能用于直流(DC)系统,通常在高速公路沿线使用,尽管一些城市也将其用于街道充电(如巴黎的Belib)。

超高速充电器—超过150千瓦—将很快问世,帮助克服客户对电动汽车的焦虑,并作为家庭和办公室慢充电的重要补充。

快速和超高速充电不会让电池与系统连接足够长的时间来提供灵活性。快速充电对电网的影响需要通过在对当地高峰需求和拥堵影响较小的地区设置充电站来缓解。此外,将快速充电的基础设施与本地安装的可再生能源电站(VRE)和固定式储能装置相结合,可以通过缓冲提高充电站相对于电网的灵活性。至少在选定的应用(如公交车)或世界某些地区(如中国),电池交换可能会变得更加重要。有效地“将电池与车轮脱钩”可能为电网带来更多的机遇。交通运输和可再生能源创新的结合也将降低用户的用能成本。

智能充电降低了与快速和超高速充电相关的成本,这是移动领域的重点。然而,慢速充电最适合于“智能”方法,它可以提高系统的灵活性。但是,电池交换、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助避免快速和超高速充电带来的高峰需求压力。加强地方电网。与不受控制的充电不同,它降低了同时性,并降低了需求峰值。

表S1:不同类型充电的影响

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