结合风能调节电动汽车充电率可降低能耗

美国卡内基梅隆大学的一个研究团队最近在《应用能源杂志》上发表了一篇专业论文。他们认为，将插电式混合动力汽车（PHEV）集成到汽车到电网系统中，并实施可控充电操作，可以根据不同情况将成本降低54%至73%。更具体地说，可控充电可以为用户节省近一半的充电成本。与那些传统的供电方式相比，如果增加20%的绿色风能，成本可以相对降低约5%-15%；对于那些需要扩容的系统，可以节省高达50%至60%的电费。

作为美国增长最快的电力资源，风能有望成为可再生能源发电的最重要组成部分。为了有效地接受这部分供电不稳定的能源，电网需要使用额外的自适应组件来控制风力发电的波动。为了有效利用电网中的风能，通常的做法是天然气轮机发电厂根据风能资源的变化及时响应和调整燃气轮机的电能输出，以确保向电网输送总功率的基本稳定；最近的研究表明，燃气轮机对风能波动的调节可以很好地减少温室气体排放，但会增加氮氧化物（NOx）排放，减少风力发电总量。

包括插电式混合动力汽车和纯电动汽车在内的所有插电式电动汽车增加了人们对总用电量的需求，这导致发电企业向大气排放更多废气。但另一方面，这些车辆也是提高电网系统灵活性的有效工具。为了将可再生绿色能源添加到电网中，我们可以使用插电式汽车作为电网储能单元，电网和车辆可以双向连接（即电网可以为车辆充电，车辆也可以为电网提供多余的电力），也就是说，车对电网系统（V2G）。然而，相关信息显示，汽车并网系统及相关辅助服务在能源供应领域的市场份额很小，从中获利的潜力仍然非常有限。参与该系统的充放电车辆数量也将大幅增加，这将大大缩短电池组的寿命。

通过调整插电式电动汽车的充电率，可以在一定程度上控制电力需求，并得出一种替代解决方案，即不是消除风电的波动，而是随着风能的波动实时改变充电率。这种处理不仅会增加电池组的充电和放电次数，而且有助于延长电池组的使用寿命，因为较低的平均充电率可以使电池组产生较少的热量。在美国，夜间经常会产生大量高质量的风能，可控充电有助于合理利用这种能源；

午夜时分，其他电力负荷非常低。如果燃煤发电厂仅仅因为给电动汽车充电而重新开始运行，不仅会增加成本，还会排放大量不必要的废气，而智能充电系统可以很好地解决这个问题。换句话说，电力公司可以建造更多的风能存储设备，适度减少火力发电厂的燃气轮机数量，并在不必要的时候将多余的风能引入储能设备，以减少电网系统能量的波动。这是最具成本效益和效率的方法。

卡内基梅隆大学的研究团队评估了在风能供应和无风能供应的情况下可控充电可能节省的成本，目的是了解插电式电动汽车是否有助于节省大量风电的电力系统的发电成本，或者可控充电是否只能消除车辆对电网系统造成的副作用。在这项研究中，研究人员将重点放在了插电式混合动力车上，该车在评估过程中不需要改变当前的驱动模式。为了确定可控充电的优势，他们还测试了快速充电（车辆连接电网后立即开始充电，电流始终保持最大值）、延迟充电（车辆在下次使用前一段时间以最大电流开始充电）和仅使用燃料的非充电过程，并且涉及各种可能的情况，例如高/低风能水平、连接到电网的大量/少量车辆以及高/低初始发电容量。

基于纽约电力调度系统（NYISO），研究团队构建了一个混合整数线性规划模型，用于指导储能扩张、发电厂调度和插电式混合动力汽车充电。此外，他们收集了每小时的风力发电和负荷用电数据，并假设这些数据是准确的信息，没有预测误差，以确定合理的储能扩展和发电机组组合；然后将预测结果与15分钟分析图进行比较，以评估下一小时电力供需变化趋势的重要性。他们没有评估整个发电厂的供电能力，而是专注于比较具有足够储能的供电系统和需要增加容量的供电系统之间的差异。美国卡内基梅隆大学的一个研究团队最近在《应用能源杂志》上发表了一篇专业论文。他们认为，将插电式混合动力汽车（PHEV）集成到汽车到电网系统中，并实施可控充电操作，可以根据不同情况将成本降低54%至73%。更具体地说，可控充电可以为用户节省近一半的充电成本。与那些传统的供电方式相比，如果增加20%的绿色风能，成本可以相对降低约5%-15%；对于那些需要扩容的系统，可以节省高达50%至60%的电费。

作为美国增长最快的电力资源，风能有望成为可再生能源发电的最重要组成部分。为了有效地接受这部分供电不稳定的能源，电网需要使用额外的自适应组件来控制风力发电的波动。为了有效利用电网中的风能，通常的做法是天然气轮机发电厂根据风能资源的变化及时响应和调整燃气轮机的电能输出，以确保向电网输送总功率的基本稳定；

最近的研究表明，燃气轮机对风能波动的调节可以很好地减少温室气体排放，但会增加氮氧化物（NOx）排放，减少风力发电总量。

包括插电式混合动力汽车和纯电动汽车在内的所有插电式电动汽车增加了人们对总用电量的需求，这导致发电企业向大气排放更多废气。但另一方面，这些车辆也是提高电网系统灵活性的有效工具。为了将可再生绿色能源添加到电网中，我们可以使用插电式汽车作为电网储能单元，电网和车辆可以双向连接（即电网可以为车辆充电，车辆也可以为电网提供多余的电力），也就是说，车对电网系统（V2G）。然而，相关信息显示，汽车并网系统及相关辅助服务在能源供应领域的市场份额很小，从中获利的潜力仍然非常有限。参与该系统的充放电车辆数量也将大幅增加，这将大大缩短电池组的寿命。

通过调整插电式电动汽车的充电率，可以在一定程度上控制电力需求，并得出一种替代解决方案，即不是消除风电的波动，而是随着风能的波动实时改变充电率。这种处理不仅会增加电池组的充电和放电次数，而且有助于延长电池组的使用寿命，因为较低的平均充电率可以使电池组产生较少的热量。在美国，夜间经常会产生大量高质量的风能，可控充电有助于合理利用这种能源；午夜时分，其他电力负荷非常低。如果燃煤发电厂仅仅因为给电动汽车充电而重新开始运行，不仅会增加成本，还会排放大量不必要的废气，而智能充电系统可以很好地解决这个问题。换句话说，电力公司可以建造更多的风能存储设备，适度减少火力发电厂的燃气轮机数量，并在不必要的时候将多余的风能引入储能设备，以减少电网系统能量的波动。这是最具成本效益和效率的方法。

卡内基梅隆大学的研究团队评估了在风能供应和无风能供应的情况下可控充电可能节省的成本，目的是了解插电式电动汽车是否有助于节省大量风电的电力系统的发电成本，或者可控充电是否只能消除车辆对电网系统造成的副作用。在这项研究中，研究人员将重点放在了插电式混合动力车上，该车在评估过程中不需要改变当前的驱动模式。为了确定可控充电的优势，他们还测试了快速充电（车辆连接电网后立即开始充电，电流始终保持最大值）、延迟充电（车辆在下次使用前一段时间以最大电流开始充电）和仅使用燃料的非充电过程，并且涉及各种可能的情况，例如高/低风能水平、连接到电网的大量/少量车辆以及高/低初始发电容量。

基于纽约电力调度系统（NYISO），研究团队构建了一个混合整数线性规划模型，用于指导储能扩张、发电厂调度和插电式混合动力汽车充电。此外，他们收集了每小时的风力发电和负荷用电数据，并假设这些数据是准确的信息，没有预测误差，以确定合理的储能扩展和发电机组组合；然后将预测结果与15分钟分析图进行比较，以评估下一小时电力供需变化趋势的重要性。他们没有评估整个发电厂的供电能力，而是专注于比较具有足够储能的供电系统和需要增加容量的供电系统之间的差异。

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