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电动汽车的涌入加速了对电网规划的需求

电动汽车的涌入加速了对电网规划的需求
电动汽车的规划可以帮助城市避免未来对电网基础设施的大量投资。图片来源:PNNL的Mike Perkins

电动汽车正在大量涌现。当地公用事业,电网规划者和城市如何准备?这是太平洋西北国家实验室的研究人员领导的一项新研究解决的关键问题。

PNNL的电力基础设施小组电气系统工程师Michael Kintner-Meyer表示:“虽然我们不知道确切的转折点何时会发生,但快速充电的车队将改变城市和公用事业公司管理其电力基础设施的方式。该研究的主要作者。“这不是一个问题,而是何时。”

今天发布的这项研究综合了之前未评估的多个因素,例如用于运输和长途运输的电动卡车以及智能电动汽车充电策略。

运输电气化即将到来

根据EV Hub的数据,美国目前约有150万辆EV,主要是汽车和SUV。PNNL的研究人员评估了未来十年美国在不断增长的各种规模电动汽车(包括卡车)插入家庭,企业和运输路线上的充电站时在美国西部的电网容量。

在他们的研究中,作者使用了来自西部电力协调委员会(WECC)的有关未来电网容量的最佳可用数据。分析显示,在不建设更多发电厂和输电线路的情况下,电网可以容纳的最大电动汽车负荷。

好消息是,到2028年,从发电到传输的整个电力系统看起来将达到2400万辆EV,大约占美国当前轻型汽车交通量的9%。

但是,在大约3,000万辆EV上,事情变得扑朔迷离。在地方层面,甚至更少的电动汽车采用数量可能会引起问题。那是因为一辆快速充电的电动汽车最多可容纳50户房屋。例如,如果一个死胡同中的每个房屋都有一个EV,那么一个电源变压器将无法同时处理多个EV充电。

电动汽车的涌入加速了对电网规划的需求
智能充电策略可帮助管理电网负载并平滑鸭形曲线。图片来源:PNNL的Mike Perkins

平滑鸭子曲线

正如该报告中详细介绍的那样,当前的电网规划并未充分考虑电动汽车的大量涌入。这种疏忽加剧了本来就很紧张的局势-可怕的鸭子曲线。

鸭嘴曲线是电力系统24小时的负载曲线,通常发生在安装有许多光伏(或太阳能)屋顶的区域。该曲线是基于早晨的中等负荷,白天的低负荷(太阳能电池将电力注入电网)和晚上的高负荷(人们下班回家并且太阳下山)。

当需求激增时,电压骤降。这种剧烈的摆动对原本设计得不像电灯开关那样打开和关闭的系统操作来说很难。随着傍晚有更多的电动汽车插入充电,因此加坡变得更加陡峭并拉高了电费。

根据这项研究,智能充电策略(避免在早上和傍晚的高峰时段充电)可以使需求高峰变得平滑,并填满鸭子曲线。该方法有两个方面。首先,它将利用白天相对清洁的太阳能。它还可以减少或消除傍晚的太阳能急剧下降和其他来源来弥补差异时的陡坡。

合理的场景强调需要计划

该团队根据WECC数据开发并建模了2028年的可行方案。这些方案已由业务领导者审查,包括轻型(客运),中型(送货卡车和货车)和重型(半卡车和货运)的混合。公路上的重型车辆-首次将所有三种车辆类别都包括在内。PNNL还开发了公路运输的运输模型,在所有三种车种中,州际高速公路上的充电站每50英里行驶一次。

这些方案包括网格的演进及其在州和地区级别的容量。该团队专注于对电网影响最大的场景。

由于新的电动汽车充电造成的瓶颈在加州地区最为明显,其中包括洛杉矶,洛杉矶计划在2030年之前实现全电动化,其瓶颈来自快速充电汽车和电动卡车商用车队的增长。这些车辆可在长达45分钟的时间内通过电路吸收400安培的电流,而不是当今大多数电动汽车在6至8个小时内消耗的15至20安培的电流。

Dennis Stiles监督PNNL的能源效率和可再生能源研究组合。他说,快速充电的车辆和整合移动负载(移动中的车队)是当今计划人员面临的最大挑战。

Stiles说:“他们以前从未真正考虑过电动汽车,但是一些城市已经在研究智能控制和其他方式来修改其配电系统和操作。” “关键是要弄清楚现在如何避免将来的大量资本支出。在这里添加新的变压器与变电站的检修有很大不同。”

领先于曲线

但是挑战不仅仅限于洛杉矶这样的大片地区。Kintner-Meyer说,资源有限的较小城市需要帮助规划充电基础设施和托管容量。那是下一步。

在后续研究中,研究人员将仔细研究将电动汽车集成到全国范围内的本地和区域配电系统中的方法。

Kintner-Meyer说:“我们拥有运行假设情景的数据和方法。” “利用公用事业公司提供的有关馈线和基础设施的数据,我们可以构建模型,然后将其传递出去,以便它们能够领先于曲线。”

本文为作者 三石 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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