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結合風能調節電動汽車充電率可降低能耗
中國城市低碳經濟網   2014-02-08 作者: 來源:蓋世汽車網 文字大小:[][][]
  美國卡耐基梅隆大學的一只科研團隊近日在應用能源雜志上發表了一篇專業論文,他們認為把插電式混合動力汽車(PHEV)整合到汽車到電網系統中,并實施可控制充電操作,根據不同的情況可以降低54%到73%不等的費用。更具體的說,可控制充電可以為用戶節省將近一半的充電費用。相比于那些傳統的供電方式,如果加入20%的綠色風能供電,費用可以相對減少大約5%到15%;而對于那些需要容量擴充的系統而言,節省電費甚至高達50%到60%。

  作為美國發展最為迅速的一種電力資源,風能被寄予厚望成為可再生能源發電最重要的組成部分。為了有效地接納這部分供電量不夠穩定的能源,電網需要利用額外添加的適應性部件,以便控制風力發電的波動。為了讓電力網高效利用風能,通常的做法是天然氣燃氣輪機發電廠根據風能資源量的變化,及時響應調整燃氣輪機電能輸出量,保證向電網中輸電總量的基本穩定;最近的研究表明,通過燃氣輪機對風能波動進行調節的手段,好的方面可以減少溫室氣體的排放,但是會增加氮氧化物(NOx)的排放量以及降低風力發電總量。

  包括插電式混合動力汽車和純電動汽車(BEV)在內的所有插電式電動汽車(PEV)增加了人們對用電總量的需求,導致發電企業要向大氣中排放更多的廢氣。但是反過來這些車型也是提高電網系統靈活性的一種有效工具,為了把可再生綠色能源添加到電網中,我們可以把插電式汽車用作電網儲能單元,電力網絡與車輛實現雙向連接(即電網可以為車輛充電,汽車也可以為電網提供多余電能),換句話說就是汽車到電網系統(V2G)。然而有關信息顯示,能源供應領域中汽車到電網系統以及相關輔助服務所占的市場份額非常之小,從中獲利的潛能還非常有限,參與系統車輛充放電的次數也會大幅度增加,很大程度上縮減電池組的壽命。

  通過調節插電式電動汽車的充電率可以一定程度上控制電能需求量,由此衍生出一種可供選擇的解決方案——不是消除風力的波動,而是充電率隨著風能波動而實時變化。這種處理方式不僅不會增加電池組的充放電次數,還有可能幫助延長電池組的使用壽命,因為較低的平均充電率可以使得電池組產生更少的熱量。在美國大量高品質的風能往往是在夜間產生的,可控制充電有助于合理利用這部分能量;在午夜時分其他電力負載都非常低,如果煤電廠僅僅由于為電動車充電而再次開始運轉,不但造成成本的增加,還要排放大量不必要的廢氣,而智能充電系統就能夠很好地解決這一問題。換句話說,電力企業可以多建立一些風能儲能裝置,而適度減少熱電廠中燃氣輪機組的數量,在不必要的時候把多余的風能引入儲能裝置,以減少電網系統能量的波動,這種做法是性價比、效能最高的。

  卡耐基梅隆大學的這只科研團隊在有風能和無風能供應兩種條件下,對可控制充電可能節省的成本費用進行評估,目的在于了解插電式電動汽車是否能幫助節約添加大量風電的電力系統發電成本,還是可控制充電只單單能夠消除車輛到電網系統對車輛造成的副作用。在這次研究過程中,科研人員把焦點集中在了插電式混合動力汽車上,該車型在測評時無需改變電流驅動模式。他們為了確定可控制充電的優越性,還同時對快捷充電(車輛接入電網馬上開始充電,而且電流始終保持最大值)、延時充電(車輛接入電網在下次使用前一定時間,開始以最大電流充電)和只使用燃油的無充電過程展開測試,并且涉及高/低等級風能水準、大量/少量車輛接入電網以及高/低初始發電容量等各種可能情形。

  科研團隊基于紐約電力調度系統(NYISO)構建了一個混合整數線性規劃模型,用于指導儲能擴充、發電廠調度和插電式混合動力汽車充電。另外他們采集每小時的風力發電量和負載耗電量數據,并假定這些數據是不存在預測誤差的準確信息,來確定合理的儲能擴充量和發電機組組合;然后把預測結果和15分鐘分析圖作比對,以便測評接下來一個小時供需電能的變化趨勢重要性。他們沒有評估整個發電廠的供電能力,取而代之重點對比了儲能充足的供電系統和那些需要提高容量的系統之間的區別。

[中國城市低碳經濟網編輯:雨松]

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