《【Green Energy and Intelligent Transportation】先进的电动汽车充电计划可以提高电网效率》

  • 来源专题:新能源汽车
  • 编译者: 王晓丽
  • 发布时间:2024-06-05
  • 为满足对可持续交通解决方案不断增长的需求,印度国立西尔恰理工学院的研究人员开发出了一种电动汽车(EV)调度系统,它能提高电网效率,并适应日益增长的太阳能涌入。普里塔姆-达斯(Pritam Das)和帕尔塔-卡亚尔(Partha Kayal)在最近的一项研究中概述了这一先进系统,其重点是优化电动汽车的充电和放电时间,以便与光伏(PV)能源更好地结合。


    这项研究发表在Green Energy and Intelligent Transportation.杂志上。

    该创新方法采用两阶段算法,不仅能安排电动汽车充电时段,还能战略性地管理这些时段在不同充电站之间的分配。这种方法旨在减少能源损耗,防止停电,并将电动汽车充电对电网的影响降至最低。

    该算法的第一阶段根据太阳能的可用性确定电动汽车充电或放电的最佳时间,而太阳能的可用性是通过最先进的混合 SARIMA-LSTM 模型预测的。该模型能准确预测太阳能的可用性,确保电动汽车充电需求与太阳能生产高峰时间相吻合。电动汽车充电与太阳能峰值同步,可以更有效地利用可再生资源,减少对不可再生能源的依赖。

    在第二阶段,调度系统以平衡电网负荷的方式为不同站点分配特定的充电时段。通过更均匀地分配充电需求,该系统有助于保持电网稳定,防止出现与无人管理的电动汽车充电相关的典型峰谷现象。


    通过对一个使用太阳能的 28 总线印度配电网络进行大量模拟,展示了这一创新调度系统的优势。结果表明,电网的峰均负荷比有了明显改善,这是衡量电网效率的一个关键指标。此外,在各种测试场景中,该系统降低总能耗和提高电压稳定性的能力也得到了清楚的证明。

    这一突破标志着在将可再生能源和电动汽车融入城市基础设施方面迈出了重要一步。通过优化电动汽车充电的时间和分布,该系统不仅支持扩大电动汽车的使用,还有助于城市交通的整体可持续性。

    随着世界各地的城市不断发展,并寻求以环保方式解决交通和能源问题,采用这种智能调度系统将在打造更可持续、更高效的未来方面发挥至关重要的作用。研究结果为决策者、公用事业公司和消费者在日益拥堵的城市环境中应对复杂的能源管理问题提供了宝贵的见解。

    原文链接: Pritam Das et al, An advantageous charging/discharging scheduling of electric vehicles in a PV energy enhanced power distribution grid, Green Energy and Intelligent Transportation (2024). DOI: 10.1016/j.geits.2024.100170



  • 原文来源:https://techxplore.com/news/2024-06-advanced-ev-grid-efficiency.html
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  • 《美国计划深度调整电动汽车产业链 预计投入1410亿美元》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-06-08
    • 据彭博社报道,面对当下电动汽车市场现状,美国国内相关各方,包括电动汽车制造商、充电设施供应商、公用事业公司等等都在要求或者已经对电动汽车的基础设施进行调整改进。   该计划包括:对充电费用予以优化,合力推动电动汽车在美国市场的推广和普及。   为此,汽车行业在各个专业领域组织的推动下,开展了一项史无前例的调整计划,在疫情爆发之前计划在未来几年至少支出1410亿美元重组电动汽车产业链,实现从内燃机到电池驱动引擎的历史性转变。   据悉,这项计划并没有成文的内容,但在各个专业组织的研究和推动下,几乎涵盖了电动车汽车技术的各个方面,旨在提高美国电动汽车全产业链的整合性、科学化和标准化。   比如,改革目前的电动车2级充电插头、3级充电插头的技术标准,使得基础设施更加规范,技术成本降低,能够更普及。再比如,在农村地区推广小型充电基础设施,降低充电网络的充电费用,鼓励农民等低收入群体使用电动汽车。   截至目前,各个汽车制造商已经有数十种新型电动汽车准备列在该计划之中。但该计划也遭遇了诸如充电站数量、电动车充电标准、充电费用等等方面的制约。   简单的说,麦肯锡等咨询公司就曾出具报告认为,美国有些地方甚至都没有充电设施,这可能是美国大规模采用电动汽车的最大障碍。   充电速度   充电速度是此次计划调整的一个重要问题。   彭博社对美国能源部替代燃料数据中心的数据进行的分析显示,在美国64000个汽车充电插头中,只有大约五分之一的能在不到一小时的时间里给一台电量枯竭的汽车充满电。   大多数电动汽车的充电插头本质上是为购物者或通勤者准备的,而不是为长途旅行者准备的。如果将3级充电器排除在外,那么小型电动汽车的“充电沙漠”就会转变成大型电动汽车的“充电沙漠”。   所有北达科他州和密西西比州的大部分地区、西弗吉尼亚州和怀俄明州只是几个例子。阿拉巴马州、蒙大拿州、内布拉斯加州和堪萨斯州西部的能源也非常匮乏。   一系列充电初创公司的确承诺推出数千款新充电器,尽管时间线很模糊。   另外,即便是最雄心勃勃的计划也会在美国的大部分地区被搁置。因此,美国作为全球第二大汽车市场却陷入了一场微观经济的竞赛。没有充电器,农村司机不太可能使用电动汽车。没有足够的买家,汽车制造商不太可能提高产量。   波士顿咨询集团高级合伙人布赖恩-科利在接受记者采访时表示:“这是一个典型的先有鸡还是先有蛋的问题。这是未来一两年无法解决的问题。我们需要10多年的时间才能得到我们真正需要的东西。”   因此,美国的一些企业着手推进修改2级,3级充电插头的技术标准,使得更多的地方能够使充电速度提高,加快效率。   充电费用全美各地差异大   据彭博社新能源财经的报道,未来几周内,世界上第100万个公共电动汽车插座将开始为汽车供电,但其中只有8%在美国。   由于经济前景的不确定性、前所未有的裁员、生产中断以及汽油价格低迷,新型冠状病毒疫情可能加剧了充电设备的供应缺口。预计今年全球电动汽车销量将下降18%,至约170万辆,其中美国经销商在下降份额中所占比例很高。   对于充电网络来说。农村充电站不仅是对未来需求的一种押注,也是一种昂贵的押注。二级充电器的硬件安装成本为2500美元。然而,根据落基山研究所最近的一项研究,一个3级充电器的基础设施可以轻易地超过32万美元。   这种装置每分钟可以泵出比标准插座多四倍的电力,因为它配备了液冷电线和大容量管道。周围的电网通常需要更强的馈电线、新的电表和变压器,每台成本高达17.3万美元。为电缆挖沟和建造保护泵的结构都增加了成本。   换句话说,只有最繁忙的快速充电站才能盈利。建一个离繁忙的城市或州际走廊太远的快速充电站,你还不如烧钱。彭博社情报分析师凯文·泰南说:“数学在这里是不管用的。”   就消费者而言,不同地区的电价差别很大,主要取决于国家公用事业监管机构设定的电价。美国商业用电的平均价格是每千瓦时10美分。按照这个速度,给一辆雪佛兰Bolt加满油的成本约为6.60美元,大约每英里2.5美分。   但很少有这么便宜的,因为电动汽车充电站通常按分钟收费,而不是按耗电量收费,而且它们通常还会增加服务或会员费。   对此,专家指出,美国电动车行业的发展,还取决于电力设施的发展,特别是电费的降低。   充电站如何布点决定企业盈利好坏   总部位于洛杉矶、已有10年历史的充电公司EVgo表示,它在美国运营着815座快速充电站。至少有1.15亿美国人居住在距离EVgo插头15分钟车程的范围内,这相当于大约一半的持牌司机。   理想情况下,每位顾客都有几个插头可以定期使用,比如,一个在杂货店,一个在健身房,还有一个在当地学校附近。   该公司更喜欢将充电器集中放置在交通繁忙的地区,而不是排成长串的一组插头。后者有助于减小充电沙漠的规模,但使用频次却更少。EVgo认为,在美国的一些地区,他们安装充电器的速度不够快。   EVgo负责业务开发的执行副总裁朱莉·布伦登说:“我们的速度还不够快。”   该公司的充电器的使用率很高,因为它已经覆盖了美国的大部分地区。布伦登说:“我们不会三三两两地零星建设,然后等上三年,等待需求出现。”   人口密度、附近电动汽车车主数量和现有电动汽车加油站的交通状况决定了新充电器的去向。   ChargePoint是充电基础设施领域的另一家知名公司,它拥有大约715个快速充电站和数千个慢速充电站,并且完全专注于电动汽车已经比较普及的地区。   首席执行官罗马诺表示,最近该公司增长最快的业务是公司停车场,其电力输出通常由雇主补贴。   罗马诺在谈到商业模式时说:“我会说它很完美吗?不!它是否足够接近目前的市场状况?是的。”   即使是大城市的电动车车主也需要仔细计划充电事宜。例如,从北卡罗来纳州的罗利-达勒姆到外班克斯是一件冒险的事情,因为整个列岛上只有两个快速充电的公共插座。   汽车制造商对充电站建设持观望态度   不过,汽车制造商基本上都在观望,等待EVgo、ChargePoint和其他公司来填补空白。通用曾表示,它关注的是“零排放”的未来,但它既没有建造充电站,也没有购买任何充电站。   相反,它与总部位于弗吉尼亚州的工程公司柏克德集团合作,争取外部投资者为数以千计的新充电器提供资金。   与此同时,福特已经建立了一个名为“福特通行”的系统网络,这将帮助其电动汽车买家找到并使用由EVgo、Chargepoint等公司运营的插头。   福特电气化部门负责人泰德·坎尼斯表示,该网络将成为“充电领域的口袋妖怪Go游戏。看,他们都在你周围,你可以这样找到它们。”   具有讽刺意味的是,直到发生了排放丑闻,大型汽车制造商才得以进入充电领域。作为“柴油门”和解协议的一部分,大众将花费20亿美元,通过一家名为“Electrify America”的公司在美国各地安装新的充电器。   目前已有428个充电站点上线,到2022年该网络将扩展到800个。该公司首席运营官布伦丹·琼斯表示,公司的“便利店”模式专注于建立区域充电器网络。他已经今年3月离职。   另有27亿美元正由大众输送到各个州,其中15%可用于建设充电基础设施。慢慢地,这些钱开始流入新的充电插头领域。例如,缅因州计划用300万美元补贴沿预定旅行路线新建快速充电站的八成费用。   多数EV销售始终不温不火,但特斯拉却成“异类”   当美国的充电站建设步履蹒跚向前迈进时,一小部分新款电池驱动车型也在苦苦寻求拉动增长的力量。从2018年10月首次亮相到去年年底,捷豹在美国只卖出了不到3000辆I-Pace SUV车型。   自2019年春季上市以来,奥迪的E-Tron取得了稍大的成功,但它尚未在一个季度内售出超过2000多辆。   与此同时,去年内消费者对更老、更成熟的电动汽车的需求大幅下降,包括宝马的i3、雪佛兰Bolt和日产的Leaf。考虑到大容量电池的高成本,燃气发动机的利润率仍然要高得多,而这些电动汽车成为一个小众市场。   当然,销售数据的疲软可能与这些电动车型的产量太少有关。ChargePoint公司的罗曼诺向记者表示:“但我非常失望,很多这类电动汽车的初始产能不够积极。”   当然,在更强劲的充电环境下有一个很有帮助的指标可以帮助人么了解电动汽车的需求状况。这是一家你可能听说过的年轻公司:特斯拉。   主流汽车公司高管们长期以来的说法(即如果人们真的想要,我们就会生产更多的电动汽车)在特斯拉面前已经被推翻,从Model S和Model X到广受欢迎的Model 3。   这家汽车制造商很早就决定建立自己的充电器网络,因为它意识到,私营部门在一个新市场上承担资本密集型风险的财务激励将非常有限。   特斯拉精明地将其充电俱乐部设为独家模式。特斯拉的快速充电口只适用于自家车型,其他品牌的汽车不能使用。在美国,特斯拉的充电网点略多于其他所有快速充电网络的总和。   由于特斯拉首席执行官埃隆·马斯克对汽车销售比对充电站电力销售更感兴趣,他的充电站点在美国各地分布得更广。   例如,怀俄明州有10个特斯拉充电站,但只有一个快速充电插头适合捷豹I-Pace。西维吉尼亚州则更加平衡,它拥有8个特斯拉充电站和2个其他电动汽车的快速充电点。   多渠道资助充电设施建设   伍德的高山酿酒厂在丹佛西南约140英里处的科罗拉多州萨利达酿造威士忌和杜松子酒。当一位常客向公司索要电动车充电器以便在长途旅行中为自己的爱车充电时,公司创始人P.T.伍德在厂区便安装了一个。   伍德也是这个小镇的镇长,他的动力来自于定期通过的少量电动汽车。他申请了国家拨款并安装了6个二级充电器,每个成本约为3万美元。   他说,几乎一夜之间,萨里达和附近的帝王山滑雪场就成了每个丹佛居民驾驶远程电动汽车的目的地。   伍德解释说:“他们没有更好的事情可做,只有四处走动和花钱,这其中就蕴含着商机。”   像在萨利达镇这样的小规模充电插头建设正在全美国各地涌现。在过去的两年中,位于旧金山以北70英里的加州希尔兹堡市安装了12个二级充电器,这些充电器在下班后可以免费使用。   该市公共事业保护分析师费利西亚·史密斯向记者说到:“5点钟的时候,前来充电的电动车们就像鲨鱼一般成群结队来到这里。”   未来10年的某个时候,便利店和基础设施投资基金可能会涌入充电领域。与此同时,公用事业公司已申请批准再建245000个插头。它们可以通过提高家庭和企业的电费来弥补因此产生的大约33亿美元支出。   美国电动汽车市场与全球其他市场一样蕴含巨大商机,随着充电基础设施以及充电费用的不断强化和改进,在车企、充电服务供应商等各方的共同努力之下,电动汽车的普及或迎来一波新的高潮。(来源:腾讯汽车)
  • 《浅谈智能小区汽车充电桩及收费管理云的应用》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-08-03
    • 摘要:智能用电小区是国家电网为了研究智能电网智能用电的先进技术如何运用于居民区,提高人民的生活水平,提高电网智能化水平以及提升用电服务质量而进行的一项尝试。电动汽车作为智能用电小区建设的一个组成部分同样也逐渐被纳入发展规划,并且有着广阔的发展前景。 关键词:智能小区;电动汽车;充电桩;发展 1 电动汽车充电站介绍 电动汽车具有无(低)污染物律放、噪音低、能效高、维修及运行成本低等优点,推动电动汽车替代燃油汽车将是缓解大气环境污染和能源紧缺的有效方式之一。我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展,充/换电站作为发展电动汽车所的重要配套基础 设施,具有非常重要的社会效益和经济效益。电动汽车充电桩其功能类似于加油站里面的加油机,可以固定在地面或墙壁,安装于公共建筑(商场、写字楼、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内,可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。电动 汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置,其充电性 能关系到电池组的使用寿命、充电时间。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给是电动汽车充电器设计的基本原则。 2 充电桩的原理简述 整体系统由四部分组成:电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统系统(BMS)、充电管理服务平台。电动汽车充电桩的控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成,用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能,也可提供语音输出接口,实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式 :包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。 电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互,集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互,为了安全起见,电量计费和金额数据实现安全加密。 电池管理系统系统(BMS)的主要功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程,进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象,利用电池存储能力和循环寿命。 充电服务管理平台主要有三个功能:充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对系统涉及到的基础数据进行集中式管理,如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息:充电运营主要对用户充电进行计费管理;综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。 3 充电桩的种类 充电桩的安装也分有很多的方式,不同的安装方式适应不同 的充电要求。可按安装方式、安装地点、充电方式的不同划分,这么多种充电方式可以在电动车充电时提供莫大的方便。安装方式划分,可分为落地式充电桩和挂壁式充电桩两种不 同的充电桩。按安装地点划分,可分为公共充电桩、专用充电桩和自用充 电桩三种不同的充电桩。按充电方式划分,可分为直流式充电桩和交流式充电桩两种不同的充电桩。 直流式电动汽车充电桩是固定安装在电动汽车外,与交流电网连接,输入电压采用三相四线 AC380V±15%,频率50Hz,输出为可调直流电,可直接为电动汽车的动力电池充电。据大家所知,直流充电桩是采用三相四线制供电的方式,有充足的功率,而且直流充电桩输出的电压和电流可调整范围较宽,正因为这样,所以直流充电桩是典型的“快充”。交流充电桩固定安装在电动汽车外、与交流电网连接 ,但它只提供电力输出,没有充电功能,充电式连接车载充电机才能为电动汽车充电,是典型的“慢充”。在现在的市场上,直流电源的制作成本较昂贵,所以价格明显高于交流充电桩。 4 解决充电桩智能小区用电的供电方案 4.1 在小区发展公网变压器,解决小区充电桩用电问题 根据小区电动汽车的发展前景,做好预测 ,提前介入,当然 这要在政府支持,小区物业配合的前提下,按照充电桩的实际负 荷合理配备公用变压器 ,实施一桩一表。 4.2 采用APF有源电力滤波器 将有源电力滤波器用于充电站谐波治理的基本思想是从电动 汽车充电机产生的谐波电流中检测出谐波电流分量,由补偿装置产生一个与该分量大小相等而极性相反的电流分量去抵消它,从而使得流入电网的电流中只含有基波分量。APF装置具有动态响应速度快,补偿功能多样化,可削弱闪变并补偿无功的特点,且其补偿特性不受电网阻抗的影响,由自身运算与控制电路来决定。 4.3 在小区原有供配电设备基础上发展充电桩 原有小区在初建期间,配电设施一般考虑小区住户,小区配套公用设施的用电,变压器的负荷率一般都已达到80%左右,在 此基础上增加充电桩用电,显然不够用,因为电动车充电桩每一个桩一般容量都在7千瓦以上,有的快速充电桩需用功率达到30千瓦。如果按此计算,一个小区100个车位就需要3000千瓦,且充电时间一般都会集中在夜间,一方面晚上停到车位上就是充电的好的时间,其次23点以后是谷段电价,价格便宜,充电的时间当然是在这一时间段充电,因此,小区充电桩的负荷利用率会很高的,而这个负荷是原有小区供配电设备无法承受的。因此要解决小区停车位充电桩的用电问题,还是要考虑专变供电,才能解决。其第一种方式就是由小区物业出面,根据需用负荷申请增容。 5 充电桩技术的趋势是智能化 要想解决充电桩安装困难的原因就对充电桩的工作原理和核心技术进行一定程度地了解。我国现在可见的充电桩一般按照充电方式的不同可以分为两种:接触式充电桩和非接触式的充电桩。非接触式充电桩的工作原理就是通过磁场感应的方式进行对电动汽车充电,和手机的无线充电工作原理是一样的。但是目 前应用广的还是接触式的充电桩,因为这种方式的充电桩的经济性和功率性是好于非接触式的充电桩。充电桩要想得到广泛应用就实现智能化,通过对充电设备的电池进行智能识别,然后控制相应的充电电压、电流,使充电效率得到很大的提高,也保证了设备的安全性。充电桩的智能化是靠相关的研发人员在研发时对其进行程序的编写,保证充电桩的智能化,使时间得到合理的控制,因为时间如果太长,一般人就会没有耐心等待了,所以这也是充电桩技术研发时需要考虑的问题。 6安科瑞充电桩收费运营云平台 6.1概述 AcrelCloud-9000安科瑞充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的汽车充电站、电动自行车充电站以及各个充电桩进行不间断地数据采集和监控,实时监控充电桩运行状态,进行充电服务、支付管理,交易结算,资源管理、电能管理、明细查询等,同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压、欠压、绝缘低各类故障进行预警;充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网,用户通过微信、支付宝、云闪付扫码充电。 6.2应用场合 适用于住宅小区等物业环境、各类企事业单位、医院、景区、学校、园区等公建、公共停车场、公路充电站、公交枢纽、购物中心、商业综合体、商业广场、地下停车场、高速服务区、公寓写字楼等场合。 6.3系统结构 现场设备层:连接于网络中的各类传感器,包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。 网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。 平台管理层:包含应用服务器和数据服务器,完成对现场所有智能设备的数据交换,可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为,并完成微信、支付宝在线支付等应用。 微信图片_20220128110125 6.4平台功能描述 6.4.1充电服务 充电设施搜索,充电设施查看,地图寻址,在线自助支付充电,充电结算,导航等。 6.4.2首页总览 总览当日、当月开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。 6.4.3交易结算 充电价格策略管理,预收费管理,账单管理,营收和财务相关报表。   6.4.4故障管理 故障管理故障记录查询、故障处理、故障确认、故障分析等管理项,为用户管理故障和查询提供方便。 6.4.5统计分析 统计分析支持运营趋势分析、收益统计,方便用户以曲线、能耗分析等分析工具,浏览桩的充电运营态势。   6.4.6运营报告 按用户指定周期分析汽车、电瓶车充电站、桩运行、交易、充值、充电及报警、故障情况,形成分析报告。 87e41f07467347fc8e2197f8ae605f7d8d5dc15c2f6f6674fa10ed09f488c6c5967cf7a16aad185bb03490275e520 6.4.7APP、小程序移动端支持 通过模糊搜索和地图搜索的功能,可查询可用的电桩和电站等详细信息。扫码充电,在线支付:扫描充电桩二维码,完成支付,微信支付完成后,即可进行充电。 a2c08d604d10ba478ac2b8ea997666dcc8aa037306b4a2c5f1929b80da2714fa0da7f64729e167fc5c74f7324a77f 6.4.8资源管理 充电站档案管理,充电桩档案管理,用户档案管理,充电桩运行监测,充电桩异常交易监测。 6.5选型配置         7结语 电动汽车充电站作为智能用电小区的重要组成部分,也是未来新型交通能源转型路线的主要载体。在未来城市中电动汽车的广泛普及与用电小区电动汽车充电桩的运营实际上体现了智能电网对“电网和用户间的智能互动”、“鼓励使用各种形式分布式能 源”、“发展清洁环保型电力能源”与“推进低碳经济”的需求