最大限度地减少电动汽车对电网的影响

应对气候变化的国家和全球计划包括提高车辆的电气化和可再生能源发电的比例。但一些预测表明，这些趋势可能需要成本高昂的新发电厂来满足晚上汽车在工作日结束后充电时的峰值负载。更重要的是，白天太阳能发电场的电力生产过剩可能会浪费宝贵的发电能力。

 

在一项新的研究中，麻省理工学院的研究人员发现，可以减轻或消除这两个问题，而不需要连接设备和实时通信的先进技术系统，这可能会增加成本和能源消耗。相反，鼓励以战略性方式放置电动汽车（EV）充电站，而不是让它们随处涌现，并建立延迟启动汽车充电的系统，可能会产生重大影响。

 

这项研究今天发表在《细胞报告物理科学》杂志上，由麻省理工学院数据、系统和社会研究所的 Zachary Needell 博士 '22、博士后 Wei Wei 和 Jessika Trancik 教授完成。

 

在分析中，研究人员使用了在两个样本城市收集的数据：纽约和达拉斯。除其他来源外，这些数据的收集来源还包括通过车辆车载设备收集的匿名记录，以及仔细对人群进行抽样调查以涵盖各种出行行为的调查。他们显示了一天中汽车的使用时间、使用时间以及车辆在不同地点（住宅、工作场所、购物、娱乐等）花费的时间。

 

特兰西克说，这些发现“完善了如何战略性地放置充电器以支持电动汽车采用并支持电网的问题。”

 

例如，工作场所充电站的可用性更好，可能有助于吸收太阳能发电装置中午产生的峰值电力，否则这些电力可能会被浪费，因为建造足够的电池或其他存储容量来节省所有电力是不经济的。当天晚些时候再做。因此，工作场所充电器可以提供双重好处，有助于减少电动汽车充电的晚间高峰负荷，并利用太阳能电力输出。

 

这些对电力系统的影响相当大，特别是如果系统必须满足全电动个人车队的充电需求以及其他电力需求的高峰，例如在一年中最热的日子。研究人员表示，如果不加以缓解，电动汽车充电需求的夜间高峰可能需要增加 20% 以上的发电容量。

 

魏说：“工作场所的慢速充电比快速充电技术更可取，可以提高正午太阳能资源的利用率。”

 

与此同时，由于家庭充电延迟，每个电动汽车充电器都可以配备一个简单的应用程序来估计开始充电周期的时间，以便在第二天需要之前充电。与其他需要集中控制充电周期的提案不同，这样的系统不需要设备间的信息通信，并且可以进行预编程，并且可以实现因电动汽车普及率提高而引起的电网需求的重大转变。特兰西克说，它之所以如此有效，是因为人群中不同个体的驾驶行为存在自然差异。

 

研究人员所说的“家庭充电”不仅仅指个人车库或停车场的充电设备。他们表示，必须在路边停车位和公寓楼停车区提供充电站。

 

Trancik 表示，研究结果凸显了将工作场所充电和延迟家庭充电这两种措施结合起来的价值，以减少高峰电力需求、储存太阳能并方便地满足驾驶员全天的充电需求。正如该团队在早期研究中所表明的那样，家庭充电可以成为充电地点战略方案中特别有效的组成部分；他们发现，工作场所充电并不能很好地替代家庭充电来满足驾驶员全天的需求。

 

“鉴于有大量公共资金用于扩大充电基础设施，”Trancik 说，“如何激励该地点，使其能够高效、有效地融入电网，而不需要大量额外的容量扩张？ ” 这项研究为政策制定者提供了一些关于规则和激励措施重点的指导。

 

“我认为这些发现的一个令人着迷的事情是，通过战略性地实施，你可以避免使用许多原本需要的物理基础设施，”她补充道。“你的电动汽车可以取代一些固定能源存储的需求，你还可以避免扩大发电厂容量的需要，通过将充电器的位置视为管理需求的工具——它们发生的地点和时间。发生。”

 

研究小组发现，延迟家庭充电可能会产生惊人的影响。“这基本上是在激励人们稍后开始充电。这可以是预先编程到您的充电器中的东西。你会激励人们稍微推迟充电的开始时间，这样就不会每个人都同时充电，从而平滑了高峰。”

 

这样的计划需要参与者做出一些预先承诺。“你需要有足够多的人提前参与该计划，以避免对实体基础设施的投资，”特兰西克说。“所以，如果有足够多的人报名，那么基本上就不需要建造那些额外的发电厂。”

 

并非所有这些都会恰到好处地排列在一起，制定正确的激励措施组合至关重要。“如果你希望电动汽车成为太阳能的有效存储技术，那么 [EV] 市场需要增长足够快才能做到这一点，”Trancik 说。

 

她说，为了最好地利用公共资金来帮助实现这一目标，“你可以激励充电设施，这在理想情况下会经历一个竞争过程——在私营部门，你会让公司竞标不同的项目，但你可以激励安装充电设施例如，在工作场所，可以利用这两种好处。” 特兰西克补充说，人们将车停在住所附近时可以使用的充电器也很重要，但出于其他原因。家庭充电是满足充电需求同时避免对人们出行活动造成不便干扰的方式之一。

 

该研究得到了欧洲区域发展基金竞争力和国际化运营计划、里斯本葡萄牙区域运营计划和葡萄牙科学技术基金会的支持。