كان هناك الكثير من التطوير حول السيارات الكهربائية والحاجة إلى بنية تحتية سريعة الشحن لزيادة الاعتماد في جميع أنحاء العالم. استثمر مصنعو السيارات أيضًا كميات كبيرة من الموارد في استكشاف بدائل لبطاريات الليثيوم أيون واستكشاف نطاق بطاريات الحالة الصلبة والوقود الإلكتروني.
ولكن مع زيادة اعتماد السيارات الكهربائية في أمريكا الشمالية وأوروبا ، يقضي الباحثون وقتًا في فهم الطلب على الشحن وتأثيره على عمليات شبكة الكهرباء. يعتقد الباحثون أنه من المهم فهم التأثير المحتمل لتحول واسع النطاق نحو السيارات الكهربائية على الشبكة. يجب أن تكون هناك نماذج مختلفة يمكنها أن تلتقط بدقة السلوك والظروف المتنوعة للسائقين المستقبليين.
شبكة الكهرباء (يشار إليها أيضًا باسم شبكة الطاقة) هي شبكة من محطات الطاقة وخطوط النقل والمحطات الفرعية والمحولات وخطوط التوزيع. وهي مصممة لنقل وتوزيع الكهرباء عبر مسافات طويلة إلى المنازل والمرافق الأخرى. تظهر الأبحاث أن لشحن السيارات الكهربائية عواقب على توزيع ونقل وتوليد الكهرباء.
إذا كان هناك شحن غير متحكم فيه ، فهناك زيادة في الطلب في الذروة مما يؤدي إلى زيادة التحميل على المحولات ، ويفرض استبدال المعدات مبكرًا ، وزيادة الأحمال الزائدة على خطوط النقل ، وتفاقم جودة الطاقة ، وحتى يتطلب ترقيات للمحطات الفرعية. لتجنب هذه التكلفة المتزايدة لأنظمة التوزيع ، يجب تقييم طلب شحن المركبات الكهربائية بشكل صحيح ويمكن تجنبه عن طريق الشحن الخاضع للرقابة.
التحكم في الشحن هو الشحن الذكي الذي يهدف إلى تغيير الطلب عن طريق تأخير الشحن إلى وقت محدد مسبقًا أو تعديل الطاقة التي يتم توصيلها خلال جلسة شحن السيارة استجابةً لأسعار الكهرباء.
العمل السابق على نمذجة طلب الشحن على نطاق واسع
استخدم العمل الحالي على نمذجة طلب الشحن على نطاق واسع للسيارات الكهربائية ضوابط الشحن لتحسين تأثير المركبات الكهربائية على الشبكة وتقليل التكاليف. ومع ذلك ، غالبًا ما تعتمد هذه الدراسات على سلوك المتبني المبكر أو الافتراضات حول سلوك السائق ولديها سيناريوهات محدودة فيما يتعلق بالوصول إلى البنية التحتية للشحن.
تركز معظم الدراسات أيضًا على موارد الشبكة الحالية وظروفها ، وليس بما في ذلك تخزين الشبكة أو حساب الانبعاثات. ركزت الدراسات السابقة حول سيناريوهات البنية التحتية للشحن في الغالب على المتبنين الأوائل ولم تنظر إلى البنية التحتية كأداة للتحكم في الشحن.
يؤثر شحن المركبات الكهربائية على عمليات شبكة الكهرباء
في ورقة البحث ، “شحن الوصول إلى البنية التحتية وتشغيلها لتقليل تأثيرات الشبكة لاعتماد المركبات الكهربائية العميقة” ، يهدف الباحثون إلى فهم السيناريوهات المختلفة لاعتماد المركبات الكهربائية ، والبنية التحتية للشحن ، والتحكم ، وسلوك السائق التي يمكن أن تؤثر على شبكة الكهرباء ( انظر الشكل 1).
تركز الأبحاث على أنماط الشحن النموذجية للمركبات الكهربائية الفردية لأنها يمكن أن تؤثر بشكل كبير على شبكة الكهرباء. كما يؤكد على أهمية إنشاء استراتيجية لبناء البنية التحتية للشحن التي تشجع على التحول من الشحن المنزلي إلى الشحن خلال النهار في مجلس تنسيق الكهرباء الغربية (WECC) في السنوات العشر القادمة.
تستخدم الدراسة نماذج مفصلة لسلوك السائق ، والتحكم ، وإرسال الشبكة لتحديد السيناريوهات التي يمكن أن تخفف بشكل أكثر فاعلية الآثار السلبية للشحن بينما تدعم في الوقت نفسه دمج المركبات الكهربائية وإزالة الكربون من الشبكة.
كيف يقوم الباحثون بنمذجة طلب الشحن على المركبات الكهربائية؟
تستخدم النمذجة سلوك السائق الاحتمالي المستند إلى البيانات ونموذج الشحن لتطوير سيناريوهات لطلب شحن EV المستقبلي دقيقة بدقيقة عبر دول WECC (انظر الشكل 2). يفحص الباحثون العديد من المواقف التي تتضمن الشحن المُدار أو تغيير إمكانية وصول السائقين إلى مرافق الشحن في منازلهم أو مكان عملهم.
يعتمد البحث على نموذج شبكة الكهرباء الحالي ويوسعها ليشمل الظروف والعمليات المتوقعة في عام 2035. ويحسب إرسال الشبكة والانبعاثات المرتبطة بالطلب الإضافي من رسوم المركبات الكهربائية للتحقيق في آثار كل سيناريو.
يقوم النموذج بتجميع السائقين في مجموعات متميزة بناءً على سلوكيات الشحن الملحوظة الخاصة بهم ويلتقط أنماط السلوك الفريدة للسائقين في قطاعات مختلفة لبناء سيناريوهات الشحن المستقبلية. يتم إنشاء السيناريوهات بشكل منفصل لكل مقاطعة في 11 ولاية رئيسية في WECC ويتم تجميعها لإنشاء ملفات التعريف الإقليمية.
استخدم المؤلفون مصادر بيانات مختلفة لنمذجة الطلب على شحن السيارات الكهربائية في كاليفورنيا. لقد تمكنوا من الوصول إلى بيانات التعداد ، والمجتمع ، وبيانات مسح المستهلكين لتقدير الوصول إلى الرسوم السكنية ، وحساب عوامل الدخل ونوع السكن. بالإضافة إلى ذلك ، فقد استخدموا مجموعة بيانات لأكثر من 2.8 مليون جلسة شحن بواسطة 27.7 ألف سائق سيارة كهربائية للبطارية في منطقة خليج سان فرانسيسكو بكاليفورنيا لنمذجة سلوك السائق.
خاتمة
وفقًا للنتائج ، يمكن أن يؤثر تغيير عادات الشحن للسائقين من المنزل إلى الشحن النهاري بشكل إيجابي على جوانب مختلفة من شبكة الكهرباء ، مثل التدرج ، واستخدام الطاقة المتجددة ، ومتطلبات التخزين ، والانبعاثات. ومع ذلك ، لكي يحدث هذا ، يجب على صانعي السياسات التأكد من أن الشحن خلال النهار يمكن الوصول إليه ، وبأسعار معقولة ، ومتاح على نطاق واسع للجمهور.
تشير الدراسة أيضًا إلى التحديات في التحكم في الرسوم بناءً على جداول الأسعار الحالية والمقترحة ، مع وجود تضارب محتمل بين الفوائد على مستوى النظام والموقع. يعد تطوير محطات الشحن الجديدة خطوة مهمة نحو التحكم في الشحن الذي يمكن أن يعزز التبني العادل على نطاق واسع ، ويقلل من الانبعاثات ، ويسهل الانتقال إلى مستقبل خال من الكربون.
تشير نتائج الدراسة إلى أنه يجب على صانعي السياسات النظر في إدارة تأثيرات توليد وتوزيع الشبكة لتحسين فعالية التحكم في الشحن.
مراجع
[1] باول ، إس ، سيزار ، جي في ، مين ، إل وآخرون. شحن الوصول إلى البنية التحتية وتشغيلها لتقليل آثار الشبكة لاعتماد المركبات الكهربائية العميقة. نات إنرجي 7 ، 932-945 (2022). https://doi.org/10.1038/s41560-022-01105-7
[2] كينتنر ماير ، إم وآخرون. السيارات الكهربائية على نطاق واسع – تحليل المرحلة الأولى: تأثيرات عالية لاعتماد المركبات الكهربائية على شبكة الكهرباء في غرب الولايات المتحدة (المختبر الوطني لشمال غرب المحيط الهادئ ، 2020).
[3] مشروع قانون التجميع 2127 تقييم البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية (هيئة الطاقة بكاليفورنيا ، 2021) ؛ https://www.energy.ca.gov/programs-and-topics/programs/electric-vehicle-charging-infrastructureeassessment-ab-2127
[4] Chakraborty، D.، Bunch، DS، Lee، JH & Tal، G. اطلب السائقين لشحن سلوك شحن البنية التحتية لركاب المركبات الكهربائية الموصولة بالقابس. Transp. الدقة. د 76 ، 255-272 (2019).
اكتشاف المزيد من مجلة الإخلاص
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
