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(相關(guān)資料圖)

文章導(dǎo)讀

溫室氣體排放過量導(dǎo)致的全球氣候惡化已引發(fā)諸多災(zāi)害問題，道路交通領(lǐng)域中內(nèi)燃機(jī)主導(dǎo)下的燃油汽車已成為當(dāng)前碳排放的重要來源。電動(dòng)汽車 (Electric Vehicle, EV) 的出現(xiàn)和普及有望對(duì)減緩氣候變化做出積極貢獻(xiàn)，前提是電力來源必須是可再生能源。

澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院的 Tan Yigitcanlar 教授及其團(tuán)隊(duì)在 Sustainability 期刊發(fā)表文章。為研究和解決電動(dòng)汽車與電網(wǎng)系統(tǒng)的兼容和交互缺陷，作者提出了可將移動(dòng)電動(dòng)汽車電池作為支持電網(wǎng)和支付的移動(dòng)能源來源，并基于能源、交通和城市基礎(chǔ)設(shè)施全系統(tǒng)集成移動(dòng)能源服務(wù) (Mobile-Energy-as-a-Service, MEaaS)，以實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)電動(dòng)交通。

研究內(nèi)容

1. 移動(dòng)能源和交通：最先進(jìn)的技術(shù)

(1) 智能雙向充電

智能雙向電動(dòng)汽車充電器可以通過對(duì)電動(dòng)汽車電池進(jìn)行充電和放電來調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率。可再生能源行業(yè)受益于 G2V 和 V2G 充電，可以在高峰發(fā)電期間將 EV 電池用作存儲(chǔ)單元，并在高峰需求期間將其放電，該需求將刺激屋頂光伏、電動(dòng)汽車市場的進(jìn)一步繁榮，同時(shí)減少電網(wǎng)壓力。而智能雙向充電將使得充電時(shí)間的確定性增加，可幫助降低日常電力成本以及變壓器和導(dǎo)體電流額定值，并使電網(wǎng)的電力分布更加均衡。

(2) 城市規(guī)劃

電動(dòng)汽車整合到電網(wǎng)后也將對(duì)城市規(guī)劃產(chǎn)生顯著影響。位置合理且易于交互和操作的公共雙向充電站對(duì)于促進(jìn)電動(dòng)汽車的應(yīng)用和推廣至關(guān)重要。對(duì)于電動(dòng)汽車的續(xù)航里程不足問題，許多研究在致力于最大限度地平衡用戶充電需求和有限的投資預(yù)算。然而，電動(dòng)汽車雙向充電站位置的優(yōu)化必須綜合考慮站點(diǎn)的均勻分布以及道路/城市的容量限制。此外，當(dāng)前的公共充電站定位策略尚未考慮家用充電樁的影響，這可能導(dǎo)致公共充電樁在居民區(qū)的不合理布置。

2. MEaaS：城市移動(dòng)能源的未來

作者提倡根據(jù)社會(huì)需求確定合理的收費(fèi)系統(tǒng)，并解決傳統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)的一些缺陷。并建議開展公眾偏好/可接受性的調(diào)查，以幫助研究人員完善收費(fèi)系統(tǒng)并考慮該技術(shù)與多方面因素的相互影響，如圖 1 所示。

圖 1. MEaaS 的概念框架。

作者認(rèn)為 MEaaS 作為一個(gè)新穎的概念，可解決電動(dòng)汽車將在城市電網(wǎng)上產(chǎn)生的一些不良外部性，但要若要將 MEaaS 概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，還需開展四個(gè)方面的調(diào)查。

(1) 測量 MEaaS 的最佳實(shí)時(shí)電網(wǎng)操作性

關(guān)于雙向充電操作的客戶行為受以下幾個(gè)因素的影響：電價(jià)、出行目的 (包括工作、娛樂和購物等)、時(shí)間 (包括日、周和月等) 和客戶便利性。應(yīng)考慮上述因素對(duì)不同的電力需求情景進(jìn)行建模，并考慮一天中的不同時(shí)間。該分析通過結(jié)合可用電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中每個(gè)區(qū)域的發(fā)電分布和需求場景來調(diào)整當(dāng)前或預(yù)計(jì)的每日負(fù)荷曲線。

(2) MEaaS 的交通、電力和城市基礎(chǔ)設(shè)施

將大型電動(dòng)汽車車隊(duì)并入電網(wǎng)需要一種布局策略，該策略可以證明財(cái)務(wù)支出和考慮城市相關(guān)問題 (如擁堵和社會(huì)福利) 的合理性。此外，電動(dòng)汽車的應(yīng)用和影響被現(xiàn)有電網(wǎng)和城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行的不確定性和潛在后果所掩蓋。關(guān)于雙向充電器的放置策略，必須考慮幾個(gè)關(guān)鍵因素，例如出行焦慮程度、相對(duì)于所采用技術(shù)所需的充電時(shí)間以及對(duì)這些設(shè)施的公平使用。還必須考慮電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的限制，例如電力系統(tǒng)變壓器額定值。

(3) 基于激勵(lì)的 MEaaS 靈活定價(jià)機(jī)制

隨著技術(shù)的進(jìn)步，用戶將通過雙向充電和相關(guān)的智能、IT、應(yīng)用程序和基于技術(shù)的解決方案積極參與 V2X 或 X2V 機(jī)制。盡管系統(tǒng)擴(kuò)充在某種程度上是不可避免的，但采用合理的政策或定價(jià)機(jī)制來激勵(lì)用戶應(yīng)該會(huì)有利于對(duì)電力、交通和城市基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

(4) 公眾可接受的 MEaaS 合理商業(yè)模式

作者認(rèn)為通過調(diào)查研究可以獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而有利于規(guī)劃和執(zhí)行考慮客戶偏好、成本和收益的商業(yè)模式。該調(diào)查還將為需要實(shí)施的定價(jià)機(jī)制 (包括相關(guān)應(yīng)用程序的開發(fā)) 提供有價(jià)值的參考，并有利于進(jìn)一步了解 MEaaS 為各種利益相關(guān)者帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

研究總結(jié)

本文圍繞測量 MEaaS 的最佳實(shí)時(shí)電網(wǎng)可操作性以及交通、能源和城市綜合基礎(chǔ)設(shè)施方面的問題進(jìn)行了討論，研究結(jié)果表明，MEaaS 需要將能源、交通和城市基礎(chǔ)設(shè)施投入運(yùn)營，以便在大都市建立可持續(xù)的電動(dòng)汽車，從而解決能源和交通可持續(xù)性問題。MEaaS 系統(tǒng)可用作創(chuàng)新的需求側(cè)管理解決方案，以減少長期公共事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投資。作者認(rèn)為未來有必要對(duì) MEaaS 進(jìn)行前瞻性研究，以探索和運(yùn)用新的技術(shù)成果來解決潛在的問題和風(fēng)險(xiǎn)，并爭取在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境方面均取得顯著回報(bào)。

文章鏈接：https://www.mdpi.com/1520316

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 基礎(chǔ)設(shè)施 解決方案