Đối với độ tin cậy của lưới điện, nghiên cứu của PNNL cho thấy việc lập kế hoạch trước và các chiến lược sạc xe điện thông minh có thể giúp các thành phố và các cơ sở dịch vụ làm phẳng đường cong và tránh cơ sở hạ tầng mới tốn kém
Được xuất bản lần đầu trên Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL)
Bởi, Lynne Roeder,
RICHLAND, Wash. — Xe điện sắp ra mắt — hàng loạt. Các công ty tiện ích địa phương, các nhà quy hoạch lưới điện và các thành phố có thể chuẩn bị như thế nào? Đó là câu hỏi quan trọng được giải quyết trong một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương thuộc Văn phòng Công nghệ Phương tiện Năng lượng Tái tạo và Hiệu quả Năng lượng của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ dẫn đầu.
Mặc dù chúng tôi không biết chính xác khi nào điểm tới hạn sẽ xảy ra, nhưng các đội xe sạc nhanh sẽ thay đổi cách các thành phố và tiện ích quản lý cơ sở hạ tầng điện của họ ”Michael Kintner-Meyer, một kỹ sư hệ thống điện trong nhóm Cơ sở hạ tầng điện của PNNL và tác giả chính của nghiên cứu. “Vấn đề không phải là nếu, mà là khi nào.”
Nghiên cứu được công bố hôm nay tích hợp nhiều yếu tố chưa được đánh giá trước đây, chẳng hạn như xe tải điện để giao hàng và đường dài, cũng như các chiến lược sạc EV thông minh.
Điện khí hóa phương tiện giao thông:Chúng ta sẽ sẵn sàng chứ ?, Nghiên cứu của PNNL cho thấy mức tăng trưởng EV vượt quá 24 triệu phương tiện đến năm 2028 có thể bắt đầu chèn ép mạng lưới phía tây Hoa Kỳ. Mike Perkins | PNNL
Theo EV Hub, khoảng 1,5 triệu EV, chủ yếu là ô tô và SUV, hiện đang trên đường tại Hoa Kỳ Các nhà nghiên cứu PNNL đã đánh giá khả năng của lưới điện ở miền Tây Hoa Kỳ trong thập kỷ tới khi đội xe EV ở mọi kích cỡ ngày càng tăng, bao gồm xe tải, cắm vào các trạm sạc tại nhà và cơ sở kinh doanh và trên các tuyến đường giao thông.
Đối với nghiên cứu của mình, các tác giả đã sử dụng dữ liệu tốt nhất hiện có về công suất lưới điện trong tương lai từ Hội đồng Điều phối Điện lực miền Tây, hoặc WECC. Phân tích cho thấy mức tải EV tối đa mà lưới điện có thể đáp ứng mà không cần xây dựng thêm nhà máy điện và đường dây tải điện.
Tin tốt là đến năm 2028, hệ thống điện tổng thể, từ quá trình tạo ra thông qua truyền tải, trông khỏe mạnh lên tới 24 triệu EV — khoảng 9% lưu lượng xe hạng nhẹ hiện nay ở Hoa Kỳ
Tuy nhiên, ở khoảng 30 triệu EV, mọi thứ trở nên tồi tệ. Ở cấp địa phương, các vấn đề có thể phát sinh ở số lượng sử dụng EV thậm chí còn nhỏ hơn. Đó là bởi vì một EV sạc nhanh có thể chịu tải tới 50 ngôi nhà. Ví dụ:nếu mỗi ngôi nhà trong ngõ cụt đều có EV, thì một biến áp điện sẽ không thể xử lý nhiều EV sạc cùng một lúc.
Như đã trình bày chi tiết trong báo cáo, quy hoạch lưới điện hiện tại không tính đến một lượng lớn các xe điện. Sự thiếu sót đó càng làm trầm trọng thêm một tình huống vốn đã căng thẳng — khúc cua đáng sợ.
Đường cong vịt là biểu đồ phụ tải trong 24 giờ của hệ thống điện và thường xảy ra ở những khu vực có nhiều lắp đặt quang điện — hoặc năng lượng mặt trời — trên mái nhà. Đường cong dựa trên phụ tải vừa phải vào buổi sáng, phụ tải thấp vào ban ngày khi các đơn vị năng lượng mặt trời cấp điện vào lưới và phụ tải cao vào ban đêm khi mọi người đi làm về và mặt trời lặn.
Khi nhu cầu tăng đột biến, điện áp giảm mạnh. Cú xoay nghiêm trọng này gây khó khăn cho các hoạt động của hệ thống không được thiết kế để bật và tắt như công tắc đèn. Và với việc nhiều xe điện hơn được cắm vào để sạc vào buổi tối, đoạn đường dốc thậm chí còn trở nên dốc hơn và làm tăng chi phí điện năng.
Theo nghiên cứu, các chiến lược tính phí thông minh — tránh sạc vào giờ cao điểm vào buổi sáng và đầu giờ tối — có thể làm giảm các đỉnh nhu cầu và lấp đầy đường cong. Phương pháp này có hai mặt trái. Đầu tiên, nó sẽ tận dụng được nguồn năng lượng mặt trời tương đối sạch vào ban ngày. Nó cũng sẽ làm giảm hoặc loại bỏ các đoạn dốc lớn vào buổi tối khi năng lượng mặt trời mất dần và các nguồn khác hoạt động để tạo nên sự khác biệt.
Xây dựng từ dữ liệu của WECC, nhóm đã phát triển và lập mô hình các kịch bản hợp lý cho năm 2028. Các kịch bản đã được các nhà lãnh đạo doanh nghiệp xem xét và bao gồm sự kết hợp của hạng nhẹ (chở khách), hạng trung (xe tải và xe tải giao hàng) và hạng nặng (bán tải và chở hàng) phương tiện làm nhiệm vụ trên đường — lần đầu tiên cả ba loại phương tiện được đưa vào một phân tích như vậy. PNNL cũng đã phát triển một mô hình vận tải để chở hàng trên đường, với các trạm thu phí trên xa lộ liên bang cứ 50 dặm một lần cho cả ba loại xe.
Các kịch bản bao gồm sự phát triển của lưới điện và công suất của nó ở cấp tiểu bang và khu vực. Nhóm tập trung vào các tình huống có khả năng ảnh hưởng đến lưới điện lớn nhất.
Tình trạng tắc nghẽn do sạc EV mới xuất hiện nhiều nhất ở các khu vực của California, bao gồm cả Los Angeles, nơi có kế hoạch chuyển sang sử dụng điện hoàn toàn với đội xe trong thành phố vào năm 2030. Chốt lại đến từ sự phát triển của ô tô sạc nhanh và đội xe tải điện thương mại. Những chiếc xe này có thể tạo ra 400 ampe qua một mạch trong thời gian 45 phút, thay vì 15 đến 20 ampe được kéo trong 6 đến 8 giờ của hầu hết các xe điện hiện nay.
Dennis Stiles giám sát danh mục nghiên cứu năng lượng tái tạo và hiệu quả năng lượng của PNNL. Ông cho biết các phương tiện sạc nhanh và tích hợp tải trọng di động — các đội xe đang di chuyển — là một trong những thách thức lớn nhất đối với các nhà lập kế hoạch hiện nay.
Stiles cho biết:“Trước đây họ chưa bao giờ thực sự phải nghĩ về xe điện, nhưng một số thành phố đang xem xét các biện pháp điều khiển thông minh và các cách khác để sửa đổi hệ thống phân phối và hoạt động của họ,” Stiles nói. “Điều quan trọng là bây giờ phải tìm ra cách để tránh các khoản chi vốn lớn trong tương lai. Thêm một máy biến áp mới ở đây và có rất nhiều khác biệt so với một lần đại tu trạm biến áp. ”
Nhưng thách thức không chỉ giới hạn ở những khu vực rộng lớn như Los Angeles. Kintner-Meyer cho biết các thành phố nhỏ hơn với nguồn lực hạn chế cần trợ giúp lập kế hoạch cho cơ sở hạ tầng tính phí và khả năng lưu trữ của họ. Đó là bước tiếp theo.
Trong một nghiên cứu tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ xem xét kỹ hơn các cách tích hợp EVs vào hệ thống phân phối điện địa phương và khu vực trên toàn quốc.
Kintner-Meyer nói:“Chúng tôi có dữ liệu và phương pháp để chạy các tình huống giả sử. “Với dữ liệu từ các tiện ích về nguồn cấp dữ liệu và cơ sở hạ tầng, chúng tôi có thể xây dựng các mô hình sau đó xử lý để chúng có thể đi trước đường cong.”
Thông tin chi tiết bổ sung về nghiên cứu có thể được tìm thấy trong báo cáo, “Xe điện ở quy mô - Phân tích giai đoạn I:Tác động của việc sử dụng EV cao đối với lưới điện miền Tây Hoa Kỳ” do Kintner-Meyer và các đồng nghiệp PNNL Sarah Davis, Dhruv Bhatnagar, Sid Sridhar, tác giả, Malini Ghosal và Shant Mahserejian.
Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương dựa trên các năng lực đặc trưng trong hóa học, khoa học Trái đất và phân tích dữ liệu để thúc đẩy khám phá khoa học và tạo ra giải pháp cho những thách thức khó khăn nhất của quốc gia về khả năng phục hồi năng lượng và an ninh quốc gia. Được thành lập vào năm 1965, PNNL được điều hành bởi Battelle cho Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Văn phòng Khoa học của DOE là đơn vị hỗ trợ lớn nhất cho nghiên cứu cơ bản trong khoa học vật lý ở Hoa Kỳ và đang nỗ lực giải quyết một số thách thức cấp bách nhất trong thời đại của chúng ta. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập Trung tâm Tin tức của PNNL. Theo dõi chúng tôi trên Facebook, Instagram, LinkedIn và Twitter.
Đã xuất bản:ngày 29 tháng 7 năm 2020
Hình ảnh nổi bật, Người ủng hộ trẻ em EV Tính phí xe điện của gia đình cô ấy, Zach Shahan, CleanTechnica
Pin triệu triệu:Không chỉ là xe điện
Điều phối lưới mở đường cho tính linh hoạt của xe điện
Các loại xe điện
10 huyền thoại về xe điện:Tất cả những gì bạn cần biết