電動(dòng)車(chē)充電“等風(fēng)來(lái)“:風(fēng)吹多大 電充多快

更具體的說(shuō)，可控制充電可以為用戶(hù)節(jié)省將近一半的充電費(fèi)用。相比于那些傳統(tǒng)的供電方式，如果加入20%的綠色風(fēng)能供電，費(fèi)用可以相對(duì)減少大約5%到15%；而對(duì)于那些需要容量擴(kuò)充的系統(tǒng)而言，節(jié)省電費(fèi)甚至高達(dá)50%到60%。

電動(dòng)車(chē)如何戀上風(fēng)能？

作為美國(guó)發(fā)展最為迅速的一種電力資源，風(fēng)能被寄予厚望成為可再生能源發(fā)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(wěn)定的能源，電網(wǎng)需要利用額外添加的適應(yīng)性部件，以便控制風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng)。為了讓電力網(wǎng)高效利用風(fēng)能，通常的做法是天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠根據(jù)風(fēng)能資源量的變化，及時(shí)響應(yīng)調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)電能輸出量，保證向電網(wǎng)中輸電總量的基本穩(wěn)定。

包括插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）在內(nèi)的所有插電式電動(dòng)汽車(chē)（PEV）增加了人們對(duì)用電總量的需求，導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)要向大氣中排放更多的廢氣。但是反過(guò)來(lái)這些車(chē)型也是提高電網(wǎng)系統(tǒng)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(wǎng)中，我們可以把插電式汽車(chē)用作電網(wǎng)儲(chǔ)能單元，電力網(wǎng)絡(luò)與車(chē)輛實(shí)現(xiàn)雙向連接（即電網(wǎng)可以為車(chē)輛充電，汽車(chē)也可以為電網(wǎng)提供多余電能），換句話說(shuō)就是汽車(chē)到電網(wǎng)系統(tǒng)（V2G）。

然而有關(guān)信息顯示，能源供應(yīng)領(lǐng)域中汽車(chē)到電網(wǎng)系統(tǒng)以及相關(guān)輔助服務(wù)所占的市場(chǎng)份額非常之小，從中獲利的潛能還非常有限，參與系統(tǒng)車(chē)輛充放電的次數(shù)也會(huì)大幅度增加，很大程度上縮減電池組的壽命。

通過(guò)調(diào)節(jié)插電式電動(dòng)汽車(chē)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(fēng)力的波動(dòng)，而是充電率隨著風(fēng)能波動(dòng)而實(shí)時(shí)變化。

這種處理方式不僅不會(huì)增加電池組的充放電次數(shù)，還有可能幫助延長(zhǎng)電池組的使用壽命，因?yàn)檩^低的平均充電率可以使得電池組產(chǎn)生更少的熱量。在美國(guó)大量高品質(zhì)的風(fēng)能往往是在夜間產(chǎn)生的，可控制充電有助于合理利用這部分能量；在午夜時(shí)分其他電力負(fù)載都非常低，如果煤電廠僅僅由于為電動(dòng)車(chē)充電而再次開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，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(tǒng)就能夠很好地解決這一問(wèn)題。換句話說(shuō)，電力企業(yè)可以多建立一些風(fēng)能儲(chǔ)能裝置，而適度減少熱電廠中燃?xì)廨啓C(jī)組的數(shù)量，在不必要的時(shí)候把多余的風(fēng)能引入儲(chǔ)能裝置，以減少電網(wǎng)系統(tǒng)能量的波動(dòng)，這種做法是性?xún)r(jià)比、效能最高的。

電動(dòng)車(chē)能耗價(jià)格優(yōu)勢(shì)將越發(fā)明顯

卡耐基梅隆大學(xué)的這只科研團(tuán)隊(duì)在有風(fēng)能和無(wú)風(fēng)能供應(yīng)兩種條件下，對(duì)可控制充電可能節(jié)省的成本費(fèi)用進(jìn)行評(píng)估，目的在于了解插電式電動(dòng)汽車(chē)是否能幫助節(jié)約添加大量風(fēng)電的電力系統(tǒng)發(fā)電成本，還是可控制充電只單單能夠消除車(chē)輛到電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛造成的副作用。

在這次研究過(guò)程中，科研人員把焦點(diǎn)集中在了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)上，該車(chē)型在測(cè)評(píng)時(shí)無(wú)需改變電流驅(qū)動(dòng)模式。他們?yōu)榱舜_定可控制充電的優(yōu)越性，還同時(shí)對(duì)快捷充電（車(chē)輛接入電網(wǎng)馬上開(kāi)始充電，而且電流始終保持最大值）、延時(shí)充電（車(chē)輛接入電網(wǎng)在下次使用前一定時(shí)間，開(kāi)始以最大電流充電）和只使用燃油的無(wú)充電過(guò)程展開(kāi)測(cè)試，并且涉及高/低等級(jí)風(fēng)能水準(zhǔn)、大量/少量車(chē)輛接入電網(wǎng)以及高/低初始發(fā)電容量等各種可能情形。

科研團(tuán)隊(duì)基于紐約電力調(diào)度系統(tǒng)（NYISO）構(gòu)建了一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，用于指導(dǎo)儲(chǔ)能擴(kuò)充、發(fā)電廠調(diào)度和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)充電。另外他們采集每小時(shí)的風(fēng)力發(fā)電量和負(fù)載耗電量數(shù)據(jù)，并假定這些數(shù)據(jù)是不存在預(yù)測(cè)誤差的準(zhǔn)確信息，來(lái)確定合理的儲(chǔ)能擴(kuò)充量和發(fā)電機(jī)組組合；然后把預(yù)測(cè)結(jié)果和15分鐘分析圖作比對(duì)，以便測(cè)評(píng)接下來(lái)一個(gè)小時(shí)供需電能的變化趨勢(shì)重要性。他們沒(méi)有評(píng)估整個(gè)發(fā)電廠的供電能力，取而代之重點(diǎn)對(duì)比了儲(chǔ)能充足的供電系統(tǒng)和那些需要提高容量的系統(tǒng)之間的區(qū)別。

在需要擴(kuò)充電能總量的狀況下，可控制充電除了對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組的數(shù)量有影響，還決定了哪種發(fā)電方式為最佳選擇以及需要繼續(xù)建造多少家發(fā)電廠。對(duì)于供應(yīng)電量穩(wěn)定的情況，可控制充電保證電網(wǎng)在無(wú)需增加儲(chǔ)能量的條件下就能夠滿(mǎn)足新增車(chē)輛負(fù)載，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)事先儲(chǔ)備了15%的額外電能，來(lái)應(yīng)對(duì)這種狀況的發(fā)生。就所有可能情形而言，延時(shí)充電在某些條件下可以與可控制充電相當(dāng)，但大多數(shù)條件下節(jié)省的成本還是遠(yuǎn)不及可控制充電。

不考慮電能總量是否需要擴(kuò)充的情形，如果向電網(wǎng)系統(tǒng)添加20%的風(fēng)力電能，相比于無(wú)風(fēng)能系統(tǒng)，可控制充電將進(jìn)一步減少6%到13%的花費(fèi)。在絕大多數(shù)情況下，當(dāng)有10%或以上的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)采用可控制充電，這些車(chē)輛每年將各自節(jié)省100美金的充電開(kāi)銷(xiāo)。

現(xiàn)在為電動(dòng)汽車(chē)充電的費(fèi)用已經(jīng)要低于為傳統(tǒng)汽車(chē)加油的費(fèi)用，不久之后智能化車(chē)輛到電網(wǎng)系統(tǒng)又能夠控制車(chē)輛充電的速率，二者之間的差距將被再次拉大。電動(dòng)汽車(chē)有望每年節(jié)約70美金的能源費(fèi)用，如果電力系統(tǒng)采用高效的發(fā)電設(shè)備和風(fēng)能等再生能源，這一數(shù)字還會(huì)更高。

化石燃料發(fā)電廠在發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的花費(fèi)較少，但是低成本往往會(huì)導(dǎo)致高廢氣排放，廢氣排放量的改變對(duì)人們身體健康和大氣環(huán)境帶來(lái)的影響是未來(lái)研究的一個(gè)方向?？蒲腥藛T還將展開(kāi)更多的研究工作，以便更加細(xì)致全面地了解可控制充電的優(yōu)缺點(diǎn)。