От автомобиля к сети - Vehicle-to-grid

Быстрое зарядное устройство для электромобилей с поддержкой V2G

От автомобиля к сети (V2G) описывает систему, в которой подключаемые электромобили, Такие как аккумуляторные электромобили (BEV), подключаемые гибриды (PHEV) или водород электромобили на топливных элементах (FCEV), свяжитесь с Энергосистема продавать реакция спроса услуги, либо возвращая электричество в сеть, либо снижая скорость их зарядки.[1][2][3] Возможности хранения V2G могут позволить электромобилям накапливать и разряжать электроэнергию, произведенную из возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, с выходной мощностью, которая колеблется в зависимости от погоды и времени суток.[4]

V2G можно использовать с решетчатый транспортные средства, то есть подключаемые к электросети электромобили (BEV и PHEV) с мощностью сети. Поскольку в любой момент времени 95 процентов автомобилей припаркованы, аккумуляторы в электромобилях можно использовать, чтобы позволить электричеству течь от автомобиля к электрической распределительной сети и обратно. В отчете за 2015 год о потенциальной прибыли, связанной с V2G, было обнаружено, что при надлежащей нормативной поддержке владельцы транспортных средств могут зарабатывать 454, 394 и 318 долларов в год в зависимости от того, была ли их средняя дневная поездка 32, 64 или 97 км (20, 40 или 60 км). миль) соответственно.[5]

Аккумуляторы имеют ограниченное количество циклов зарядки, а также срок годности, поэтому использование транспортных средств в качестве хранилища сети может повлиять на срок службы аккумулятора. Исследования, в которых батареи циклически меняются два или более раз в день, показали значительное уменьшение емкости и сокращение срока службы. Однако емкость аккумулятора является сложной функцией таких факторов, как химический состав аккумулятора, скорость зарядки и разрядки, температура, состояние заряда и возраст. Большинство исследований с более медленными темпами разряда показывают лишь несколько процентов дополнительной деградации, в то время как одно исследование показало, что использование транспортных средств для хранения в сети может улучшить долговечность.[6]

Иногда модуляция зарядки парка электромобилей агрегатором для предоставления услуг сети, но без фактического электрического потока от транспортных средств в сеть, называется однонаправленным V2G, в отличие от двунаправленного V2G, который обычно обсуждается в этой статье.[7][8]

Приложения

Выравнивание пиковой нагрузки

Эта концепция позволяет автомобилям V2G обеспечивать мощность, чтобы помочь сбалансировать нагрузки за счет «заполнения долины».[9] (зарядка ночью при низком спросе) и "пиковое бритье "(отправка энергии обратно в сеть, когда спрос высок, см. утиная кривая ).[10] Выравнивание пиковых нагрузок открывает новые возможности для коммунальные услуги предоставлять услуги регулирования (поддерживая стабильность напряжения и частоты) и обеспечить прядильные резервы (удовлетворить внезапную потребность в мощности). Эти услуги в сочетании с «умными счетчиками» позволят транспортным средствам V2G возвращать электроэнергию в сеть и взамен получать денежные выгоды в зависимости от того, сколько энергии возвращается в сеть.[11] В его текущем развитии было предложено, чтобы такое использование электромобилей могло служить буфером для возобновляемых источников энергии, таких как ветровая энергия например, сохраняя избыточную энергию, произведенную во время ветреных периодов, и возвращая ее в сеть в периоды высокой нагрузки, таким образом эффективно стабилизируя прерывистость энергии ветра. Некоторые видят в таком применении технологии «автомобиль-сеть» подход, который поможет возобновляемым источникам энергии стать технологией базовой нагрузки электроэнергии.

Было предложено, чтобы коммунальные службы не пришлось бы строить столько электростанции, работающие на природном газе или угле встречаться пиковый спрос или как страховой полис от Отключения питания.[12] Поскольку спрос можно измерить локально с помощью простого измерения частоты, динамическое выравнивание нагрузки могут быть предоставлены по мере необходимости.[13]Карбитраж, а чемодан из "автомобиль" и "арбитраж ', иногда используется для обозначения минимальной цены на электроэнергию, при которой транспортное средство разряжает аккумулятор.[14]

Резервное питание

Современные электромобили могут хранить в своих батареях больше, чем дневная потребность дома в энергии. Даже без возможности производства газа PHEV такое транспортное средство можно было бы использовать для аварийного питания в течение нескольких дней (например, для освещения, бытовой техники и т. Д.). Это будет пример передачи «Автомобиль-дом» (V2H). Как таковые, их можно рассматривать как дополнительную технологию для периодически возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия. Водород автомобили на топливных элементах (FCV) с резервуарами, содержащими до 5,6 кг водорода, может вырабатывать более 90 кВтч электроэнергии.[15]

Типы V2G

Однонаправленный V2G или V1G

Многие из преимуществ V2G в масштабе сети могут быть реализованы с помощью однонаправленного V2G, также известного как V1G или «умная зарядка». В Калифорнийский независимый системный оператор (CAISO) определяет V1G как «однонаправленные управляемые услуги зарядки» и определяет четыре уровня интерфейса «автомобиль-сеть» (VGI), который охватывает все способы, которыми электромобили могут предоставлять сетевые услуги, а именно:[16]

  1. Однонаправленный поток мощности (V1G) с одним ресурсом и объединенными участниками
  2. V1G с агрегированными ресурсами
  3. V1G с фрагментированными целями акторов
  4. Двунаправленный поток мощности (V2G)

V1G включает в себя изменение времени или скорости, с которой электромобиль заряжается, чтобы предоставлять дополнительные услуги в сеть, в то время как V2G также включает обратный поток энергии. V1G включает в себя такие приложения, как синхронизация транспортных средств для зарядки в середине дня для поглощения избыточного солнечного излучения или изменение скорости зарядки электромобилей для предоставления услуг частотной характеристики или услуг балансировки нагрузки.

V1G может быть лучшим вариантом для начала интеграции электромобилей в качестве контролируемых нагрузок в электрическую сеть из-за технических проблем, которые в настоящее время существуют в отношении осуществимости V2G. V2G требует специального оборудования (особенно двунаправленных инверторов), имеет довольно высокие потери и ограниченную эффективность приема-передачи, а также может способствовать ухудшению характеристик батареи электромобиля из-за увеличения пропускной способности энергии. Кроме того, доходы от V2G в пилотном проекте SCE были ниже, чем затраты на администрирование проекта.[17] Это указывает на то, что V2G еще предстоит пройти путь, прежде чем он станет экономически целесообразным.

Двунаправленный локальный V2G (V2H, V2B, V2X)

Передача от транспортного средства к дому (V2H), от транспортного средства к зданию (V2B) или от транспортного средства ко всему (V2X) обычно напрямую не влияет на производительность сети, но создает баланс в локальной среде.[18] Электромобиль используется в качестве резервного источника питания для жилых помещений в периоды отключения электроэнергии или для увеличения собственного потребления энергии, производимой на месте (предотвращение взимания платы за потребление).

В отличие от более зрелых решений V1G, V2X еще не вышла на рынок, за исключением Японии, где коммерческие решения V2H доступны с 2012 года в качестве резервного решения в случае отключения электроэнергии.[19][20]

Двунаправленный V2G

С помощью V2G электромобили могут быть оборудованы для фактического обеспечения электросетью. Коммунальное предприятие или оператор системы передачи могут быть готовы покупать энергию у потребителей в периоды пикового спроса.[21], или использовать емкость аккумулятора электромобиля для предоставления дополнительных услуг[22], такие как балансировка и регулирование частоты, включая первичное регулирование частоты и вторичный резерв. Таким образом, в большинстве приложений считается, что V2G имеет более высокую потенциальную коммерческую ценность, чем V2B или V2H. CHAdeMO V2G мощностью 6 кВт может стоить 10 000 австралийских долларов (7 000 долларов США).[23]

Эффективность

В большинстве современных аккумуляторных электромобилей используются литий-ионные элементы, эффективность которых в оба конца может превышать 90%.[24] Эффективность аккумулятора зависит от таких факторов, как скорость заряда, состояние заряда, аккумулятор. состояние здоровья, и температура.[25][26]

Однако большинство потерь связано с другими компонентами системы, а не с батареей. Силовая электроника, такая как инверторы, обычно определяет общие потери.[27]Исследование показало, что общая эффективность системы V2G в оба конца находится в диапазоне от 53% до 62% ».[28] Другое исследование сообщает об эффективности около 70%.[29]Однако общая эффективность зависит от нескольких факторов и может широко варьироваться.[27]

Реализация по странам

Исследование, проведенное в 2012 году Национальной лабораторией Айдахо.[30]раскрыл следующие оценки и планы на будущее для V2G в разных странах. Важно отметить, что это сложно определить количественно, потому что технология все еще находится на начальной стадии, и поэтому трудно надежно предсказать принятие технологии во всем мире. Следующий список не является исчерпывающим, а скорее дает представление о масштабах развития и прогресса в этих областях по всему миру.

Соединенные Штаты

Соединение PJM предусмотрел использование Почтовая служба США грузовики, школьные автобусы и мусоровозы, которые не используются в течение ночи для подключения к сети.[нужна цитата ]Это может принести миллионы долларов, потому что эти компании помогают в хранении и стабилизации части энергии национальной сети. Согласно прогнозам, в период с 2015 по 2019 год Соединенные Штаты будут иметь на дорогах один миллион электромобилей. Исследования показывают, что к 2020 году необходимо будет построить 160 новых электростанций, чтобы компенсировать использование электромобилей, если интеграция с сетью не будет продвигаться вперед.[нужна цитата ]

В Северной Америке по крайней мере два крупных производителя школьных автобусов - Blue Bird и Lion - работают над доказательством преимуществ электрификации и технологии подключения транспортных средств к электросети. Поскольку школьные автобусы в США в настоящее время расходуют дизельное топливо на 3,2 миллиарда долларов в год, их электрификация может помочь стабилизировать электрическую сеть, уменьшить потребность в новых электростанциях и снизить воздействие выхлопных газов, вызывающих рак.[31]

В 2017 году в Калифорнийском университете в Сан-Диего провайдер технологии V2G Nuvve запустил пилотную программу под названием INVENT, финансируемую Калифорнийской энергетической комиссией, с установкой 50 станций двусторонней зарядки V2G вокруг кампуса.[32] В 2018 году программа расширилась и теперь включает парк электромобилей для бесплатного ночного трансфера Triton Rides.[33]

В 2018 г. Nissan запустила пилотную программу в рамках инициативы Nissan Energy Share в партнерстве с компанией Fermata Energy, занимающейся электросетью, с целью использования технологии двунаправленной зарядки для частичного обеспечения электропитания штаб-квартиры Nissan в Северной Америке во Франклине, штат Теннеси.[34] В 2020 году двунаправленная система зарядки электромобилей Fermata Energy стала первой системой, сертифицированной по североамериканскому стандарту безопасности. UL 9741, Стандарт для оборудования системы зарядки двунаправленных электромобилей (EV).[35]

Япония

Для достижения цели к 2030 году, когда 10 процентов энергии Японии будет вырабатываться из возобновляемых ресурсов, на модернизацию существующей сетевой инфраструктуры потребуются затраты в размере 71,1 миллиарда долларов. По прогнозам, в период с 2015 по 2020 год японский рынок зарядной инфраструктуры вырастет со 118,6 млн долларов до 1,2 млрд долларов.[нужна цитата ]Начиная с 2012 года, Nissan планирует выпустить на рынок комплект, совместимый с LEAF EV, который сможет вернуть энергию в японский дом. В настоящее время в Японии проходят испытания прототипа. Средние японские дома потребляют от 10 до 12 кВт / ч в день, а с аккумулятором LEAF 24 кВт / ч этот комплект потенциально может обеспечить до двух дней работы.[нужна цитата ] Производство на дополнительных рынках будет зависеть от способности Nissan должным образом завершить адаптацию.

В ноябре 2018 года в Тойота-Сити, префектура Айти, компании Toyota Tsusho Corporation и Chubu Electric Power Co., Inc начали демонстрации зарядки и разрядки аккумуляторных батарей электромобилей и подключаемых к электросети гибридных автомобилей с использованием технологии V2G. Демонстрация исследует, как улучшить способность систем V2G балансировать спрос и предложение электроэнергии и какое влияние V2G оказывает на энергосистему. В дополнение к обычному использованию электромобилей / PHV, например, для транспортировки, группа производит электромобили / PHV новой стоимости, предоставляя услуги V2G, даже если электромобили / PHV припаркованы. Две двунаправленные зарядные станции, подключенные к серверу агрегации V2G, управляемому Nuvve Corporation, были установлены на парковке в Тойота-Сити, префектура Айти, для проведения демонстрационных испытаний. Группа нацелена на оценку способности электромобилей / PHV сбалансировать спрос и предложение электроэнергии путем зарядки электромобилей / PHV и подачи электроэнергии в сеть от электромобилей / PHV.[36]

Дания

Дания - один из крупнейших в мире производителей ветровой энергии.[37]Первоначально цель Дании - заменить 10% всех транспортных средств на PEV, а конечная цель - произвести полную замену. Проект Эдисона реализует новый набор целей, который позволит построить достаточно турбин для размещения 50% общей мощности при использовании V2G для предотвращения негативного воздействия на сеть. Из-за непредсказуемости ветра проект Edison планирует использовать PEV, пока они подключены к сети, для хранения дополнительной энергии ветра, с которой сеть не может справиться. Затем, в часы пиковой нагрузки или при штиле, энергия, накопленная в этих PEV, будет подаваться обратно в сеть. Чтобы облегчить принятие электромобилей, была введена политика, устанавливающая разницу в налогах между автомобилями с нулевым уровнем выбросов и традиционными автомобилями. Ожидается, что рыночная стоимость датского PEV вырастет с 50 до 380 миллионов долларов в период с 2015 по 2020 год. Прогресс в развитии PEV и достижения в области использования возобновляемых источников энергии сделают Данию лидером рынка в отношении инноваций V2G (ZigBee 2010).

Вслед за проектом Эдисона стартовал проект Nikola.[38] который был посвящен демонстрации технологии V2G в лабораторных условиях, расположенных в кампусе Рисё (DTU). DTU является партнером Nuvve и Nissan. Проект Nikola, завершенный в 2016 году, заложил основу для компании Parker, которая использует парк электромобилей для демонстрации технологии в реальных условиях. Партнером этого проекта является DTU,[39] Инсеро, Nuvve, Nissan и Фредериксберг Форсайнинг (Датский DSO в Копенгагене). Помимо демонстрации технологии, проект также направлен на то, чтобы расчистить путь для интеграции V2G с другими OEM-производителями, а также рассчитать экономическое обоснование для нескольких типов V2G, таких как адаптивная зарядка, защита от перегрузки, сглаживание пиковых значений, аварийное резервирование и балансировка частоты. В рамках проекта партнеры исследовали наиболее жизнеспособные коммерческие возможности путем систематического тестирования и демонстрации услуг V2G для различных марок автомобилей. Здесь были определены экономические и регуляторные барьеры, а также экономические и технические последствия приложений для энергосистемы и рынков.[40] Проект стартовал в августе 2016 года и завершился в сентябре 2018 года.

объединенное Королевство

Рынок V2G в Великобритании будет стимулироваться агрессивным развертыванием интеллектуальных сетей и PEV. Начиная с января 2011 года, реализуются программы и стратегии помощи в PEV. Великобритания начала разрабатывать стратегии по увеличению скорости внедрения электромобилей. Это включает в себя обеспечение универсального высокоскоростного Интернета для использования с интеллектуальными электросчетчиками, потому что большинство PEV с поддержкой V2G не будут координировать свою работу с более крупной сетью без этого. В «Плане электроснабжения Лондона» указывается, что к 2015 году на дороге будет 500 зарядных станций; 2000 станций бездорожья на автостоянках; и установлено 22 000 частных станций. Подстанции местной электросети необходимо будет модернизировать для водителей, которые не могут парковаться на своей территории. К 2020 году в Великобритании каждому жилому дому будет предложен умный счетчик, и около 1,7 миллиона PEV должны быть в пути. Согласно прогнозам, рыночная стоимость электромобилей в Великобритании вырастет с 0,1 до 1,3 млрд долларов в период с 2015 по 2020 годы (ZigBee 2010).

В 2018 году EDF Energy объявила о партнерстве с Nuvve, ведущей компанией в области экологически чистых технологий, для установки до 1500 зарядных устройств для подключения к электросети (V2G) в Великобритании. Зарядные устройства будут предложены бизнес-клиентам EDF Energy и будут использоваться на ее собственных объектах для обеспечения до 15 МВт дополнительной емкости хранения энергии. Это эквивалентное количество энергии, необходимое для питания 4000 домов. Накопленная электроэнергия будет доступна для продажи на энергетических рынках или для поддержки гибкости сети в периоды пикового энергопотребления. EDF Energy - крупнейший поставщик электроэнергии для предприятий Великобритании, и ее партнерство с Nuvve может привести к крупнейшему на сегодняшний день развертыванию зарядных устройств V2G в этой стране.[41]

Осенью 2019 года консорциум под названием Vehicle to Grid Britain (V2GB) опубликовал исследовательский отчет о потенциале технологий V2G.[42][43]

Исследование

Эдисон

Дания Проект Эдисона, сокращение от «Электромобили на распределенном и интегрированном рынке с использованием устойчивой энергии и открытых сетей», был частично финансируемым государством исследовательским проектом на острове Борнхольм в Восточной Дании. Консорциум IBM, Сименс разработчик аппаратного и программного обеспечения EURISCO, крупнейшей энергетической компании Дании Ørsted (ранее DONG Energy), региональная энергетическая компания Østkraft, Технический университет Дании и Датская энергетическая ассоциация изучали, как сбалансировать непредсказуемые электрические нагрузки, генерируемые множеством ветряных электростанций Дании, которые в настоящее время вырабатывают примерно 20 процентов от общего производства электроэнергии в стране, с помощью электромобилей (EV) и их аккумуляторов. Цель проекта - разработать инфраструктуру, которая позволит электромобилям интеллектуально связываться с сетью, чтобы определять, когда может происходить зарядка и, в конечном итоге, разрядка.[44]По крайней мере, один способ восстановления V2G Toyota Scion будет использоваться в проекте.[45]Этот проект является ключевым в амбициях Дании по увеличению производства ветровой энергии до 50% к 2020 году.[46]По словам источника британской газеты The Guardian, «такого масштаба никогда не пробовали».[47] Проект завершился в 2013 году.[48]

Юго-Западный научно-исследовательский институт

В 2014, Юго-Западный научно-исследовательский институт (SwRI) разработала первую систему агрегирования транспортных средств в сеть, квалифицированную Совет по надежности электроснабжения Техаса (ЭРКОТ). Система позволяет владельцам парков электрических грузовиков зарабатывать деньги, помогая управлять частотой сети. Когда частота электросети падает ниже 60 Гц, система приостанавливает зарядку транспортного средства, что снимает нагрузку с сети, позволяя частоте повышаться до нормального уровня. Система является первой в своем роде, поскольку работает автономно.[49]

Система была первоначально разработана в рамках программы «Демонстрация энергетической надежности и безопасности» (SPIDERS) Phase II под руководством Burns and McDonnell Engineering Company, Inc. Цели программы SPIDERS заключаются в повышении энергетической безопасности в случае возникновения неисправностей. потеря мощности из-за физического или кибернетического сбоя, обеспечение аварийного питания и более эффективное управление сетью.[50] В ноябре 2012 года SwRI заключил контракт на 7 миллионов долларов с Инженерный корпус армии США продемонстрировать интеграцию технологий подключения транспортных средств к электросети в качестве источника аварийной энергии на Форт Карсон, Колорадо.[51] В 2013 году исследователи SwRI протестировали пять станций быстрой зарядки постоянного тока на армейском посту. Система прошла интеграцию и приемочные испытания в августе 2013 года.[52]

Делфтский технологический университет

Профессор доктор Ад ван Вейк, Винсент Олденбрук и доктор Карла Робледо, исследователи Делфтский технологический университет, в 2016 году проводились исследования по технологии V2G с водородом. FCEV. Выполняются как экспериментальные работы с V2G FCEV, так и исследования технико-экономических сценариев для 100% -ных возобновляемых источников энергии и транспортных систем с использованием только водорода и электроэнергии в качестве энергоносителей.[53] Они изменили Hyundai ix35 FCEV вместе с Hyundai R&D, чтобы обеспечить мощность постоянного тока до 10 кВт[3] при сохранении разрешения на подъезд к дороге. Они разрабатывались совместно с компанией Accenda b.v. блок V2G, преобразующий мощность постоянного тока FCEV в трехфазный переменный ток и подающий его в национальную электрическую сеть Нидерландов.[3] Группа компаний Future Energy Systems также недавно провела испытания своих V2G FCEV на предмет наличия у них частотных резервов. На основании положительных результатов испытаний была опубликована диссертация на получение степени магистра, в которой рассматривалась техническая и экономическая оценка осуществимости автомобильного парка на водороде и FCEV в качестве электростанции, предлагающей частотные резервы.[54]

Университет Делавэра

Уиллетт Кемптон, Суреш Адвани и Аджай Прасад - исследователи Университет Делавэра которые в настоящее время проводят исследования по технологии V2G, а доктор Кемптон возглавляет проект. Доктор Кемптон опубликовал ряд статей о технологии и концепции, многие из которых можно найти на странице проекта V2G.[55] Группа занимается исследованием самой технологии, а также ее производительности при использовании в сети. В дополнение к техническим исследованиям, команда работала с доктором Мерил Гарднер, профессором маркетинга в Колледже бизнеса и экономики им. Альфреда Лернера при Университете Делавэра, над разработкой маркетинговых стратегий как для потребителей, так и для корпоративных транспортных средств.[56] Автомобиль Toyota Scion xB 2006 года выпуска был модифицирован для испытаний в 2007 году.[57]

В 2010 году Кемптон и Грегори Пуласне основали Nuvve, компания, занимающаяся разработкой решений V2G. Компания установила ряд отраслевых партнерств и реализовала пилотные проекты V2G на пяти континентах по всему миру.[32][58]

Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

В Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, Д-р Самвег Саксена в настоящее время является руководителем проекта симулятора подключения транспортных средств к сети (V2G-Sim).[59] V2G-Sim - это инструмент платформы для моделирования, используемый для моделирования пространственного и временного вождения и зарядки отдельных подключаемых электромобилей в электрической сети. Его модели используются для исследования проблем и возможностей услуг V2G, таких как модуляция времени зарядки и скорости зарядки для пиковой нагрузки. реакция спроса и частота сети регулирование. V2G-Sim также использовался для исследования потенциала подключаемых электромобилей для интеграции возобновляемых источников энергии. Предварительные результаты, полученные с помощью V2G-Sim, показали, что управляемая служба V2G может обеспечивать услуги по сокращению пиковых нагрузок и заполнению долин, чтобы сбалансировать ежедневную электрическую нагрузку и уменьшить утиная кривая. Напротив, было показано, что неконтролируемая зарядка транспортных средств усугубляет кривую утки. Исследование также показало, что даже при снижении емкости на 20 процентов батареи электромобилей по-прежнему удовлетворяют потребности 85 процентов водителей.[60]

В другой исследовательской инициативе лаборатории Лоуренса в Беркли с использованием V2G-Sim было показано, что услуги V2G оказывают незначительное влияние на разрядку аккумулятора электромобилей по сравнению с потерями при езде на велосипеде и календарным старением.[61] В этом исследовании три электромобиля с разными ежедневными маршрутами движения были смоделированы на десятилетний период времени, с услугами V2G и без них. Предполагая, что ежедневное обслуживание V2G с 19:00 до 21:00 при скорости зарядки 1,440 кВт, потери мощности электромобилей из-за V2G за десять лет составили 2,68%, 2,66% и 2,62%.

Nissan и Enel

В мае 2016 года Nissan и Enel энергетическая компания объявила о совместном испытательном проекте V2G в Великобритании, первом в своем роде в стране.[62] Пробная версия включает 100 зарядных устройств V2G, которые будут использоваться пользователями электрических фургонов Nissan Leaf и e-NV200. В проекте утверждается, что владельцы электромобилей смогут продавать накопленную энергию обратно в сеть с прибылью.

Один заметный проект V2G в Соединенные Штаты находится на Университет Делавэра, где группа V2G во главе с доктором Уиллеттом Кемптоном проводила текущие исследования.[55] Раннее оперативное внедрение в Европе было проведено в рамках финансируемого правительством Германии проекта MeRegioMobil в «KIT Smart Energy Home» Технологического института Карлсруэ в сотрудничестве с Opel в качестве транспортного партнера и коммунальным предприятием EnBW, предоставляющим услуги по электросетям.[63] Их цели - информировать общественность об экологических и экономических преимуществах V2G и расширять рынок продуктов.[55] Другие следователи Тихоокеанская газовая и электрическая компания, Xcel Energy, то Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, а в объединенное Королевство, то Уорикский университет.[64]

Уорикский университет

WMG и Jaguar Land Rover сотрудничали с группой университетских энергетических и электрических систем. Доктор Котуб Уддин проанализировал литий-ионные батареи от имеющихся в продаже электромобилей за двухлетний период. Он создал модель деградации аккумулятора и обнаружил, что некоторые модели хранения от транспортного средства к электросети могут значительно увеличить срок службы аккумулятора транспортного средства по сравнению с обычными стратегиями зарядки, при этом позволяя управлять ими обычным образом. [65]

Скептицизм

Среди экспертов есть некоторый скептицизм по поводу осуществимости V2G, и несколько исследований поставили под сомнение экономическое обоснование этой концепции. Например, исследование 2015 г.[66] обнаружили, что экономический анализ, благоприятный для V2G, не учитывает многие из менее очевидных затрат, связанных с его реализацией. С учетом этих менее очевидных затрат исследование показывает, что V2G представляет собой экономически неэффективное решение.

Чем больше используется батарея, тем скорее ее потребуется заменить. Стоимость замены составляет примерно 1/3 стоимости электромобиля.[67] В течение срока службы батареи постепенно разлагаются с уменьшением емкости, срока службы и безопасности из-за химических изменений электродов. Потеря / уменьшение емкости выражается в процентах от начальной емкости после ряда циклов (например, 30% потери после 1000 циклов). Потери при циклической работе связаны с использованием и зависят как от максимального уровня заряда, так и от глубины разряда.[68] Дж. Б. Штраубель, Технический директор Tesla Inc., скидка на V2G, поскольку износ батареи перевешивает экономическую выгоду. Он также предпочитает переработку, а не повторное использование для электросети, когда срок службы аккумуляторных батарей истечет.[69] Исследование 2017 года показало, что мощность снижается,[70][71] и исследование гибридных электромобилей 2012 года показало незначительную пользу.[72]

Другая распространенная критика связана с общей эффективностью процесса. Зарядка аккумуляторной системы и возврат этой энергии от батареи в сеть, что включает в себя «инвертирование» мощности постоянного тока обратно в переменный ток, неизбежно влечет за собой некоторые потери. потенциальная экономия затрат наряду с увеличением выбросов, если исходный источник энергии основан на ископаемом топливе. Этот цикл энергоэффективности можно сравнить с эффективностью 70–80% крупномасштабных гидроаккумулирующая энергия,[73] который, однако, ограничен географией, водными ресурсами и окружающей средой.

Кроме того, для того, чтобы V2G работал, он должен быть крупномасштабным. Энергетические компании должны быть готовы принять эту технологию, чтобы транспортные средства могли возвращать энергию в энергосистему.[10] Поскольку транспортные средства возвращают электроэнергию в сеть, должны быть установлены вышеупомянутые «умные счетчики» для измерения количества энергии, передаваемой в сеть.[11]

Транспортные средства

Есть несколько электромобилей, которые были специально модифицированы или разработаны для совместимости с V2G.Hyundai ix35 FCEV из Делфтский технологический университет модифицируется мощностью 10 кВт постоянного тока V2G.[15]Два автомобиля с теоретической возможностью V2G включают: Nissan Leaf и Nissan e-NV200.[74]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кливленд, Катлер Дж .; Моррис, Кристофер (2006). Словарь Энергии. Амстердам: Эльзевир. п.473. ISBN  978-0-08-044578-6.
  2. ^ "Тихоокеанская газовая и электрическая компания заряжает Кремниевую долину энергией с помощью технологии подключения к электросети". Тихоокеанский газ и электричество. 2007-04-07. Архивировано из оригинал на 2009-12-09. Получено 2009-10-02.
  3. ^ а б c Робледо, Карла Б .; Олденбрук, Винсент; Аббруззезе, Франческа; Вейк, Ад Дж. М. ван (2018). «Интеграция электромобиля на водородных топливных элементах с технологией« автомобиль-сеть », фотоэлектрической энергией и жилым зданием». Прикладная энергия. 215: 615–629. Дои:10.1016 / j.apenergy.2018.02.038.
  4. ^ Линдеман, Трейси; Пирсон, Джордан; Майберг, Эмануэль (15.05.2018). «Школьные электрические автобусы могут служить резервным аккумулятором для энергосистемы США». Материнская плата. Получено 2019-01-09.
  5. ^ Привет.; Bhavsar, P .; Chowdhury, M .; Ли, З. (01.10.2015). «Оптимизация производительности электромобилей с возможностью подключения к электросети (V2G) с помощью модели интеллектуального планирования зарядки». Международный журнал автомобильных технологий. 16 (5): 827–837. Дои:10.1007 / s12239-015-0085-3. ISSN  1976-3832.
  6. ^ Уддин, Котуб; Джексон, Тим; Widanage, Widanalage D .; Шушеламан, Гаэль; Дженнингс, Пол А .; Марко, Джеймс (август 2017 г.). «О возможности продления срока службы литий-ионных аккумуляторов за счет оптимального V2G при помощи интегрированного транспортного средства и системы интеллектуальной электросети». Энергия. 133: 710–722. Дои:10.1016 / j.energy.2017.04.116.
  7. ^ Юн, Цзя Инь; и другие. (2015). «Обзор современных технологий электромобилей, их влияния и перспектив». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 49: 365–385. Дои:10.1016 / j.rser.2015.04.130.
  8. ^ Сортомм, Эрик; Эль-Шаркави, Мохамед (2011). «Оптимальные стратегии зарядки для однонаправленной передачи от автомобиля к сети». Smart Grid, транзакции IEEE на. 2 (1): 131–138. Дои:10.1109 / цг.2010.2090910.
  9. ^ С.Г. Лиаси и М.А.Голкар, «Подключение электромобилей к микросетям влияет на пиковый спрос с учетом спроса и без него», Иранская конференция по электротехнике (ICEE) 2017 г., Тегеран, 2017 г., стр. 1272-1277, Дои:10.1109 / ИранскийCEE.2017.7985237.
  10. ^ а б Уддин, Котуб; Дубарри, Матье; Глик, Марк Б. (февраль 2018 г.). «Жизнеспособность трансмиссии транспортного средства в сеть с точки зрения технологии аккумуляторов и политики». Энергетическая политика. 113: 342–347. Дои:10.1016 / j.enpol.2017.11.015.
  11. ^ а б Pillai, Jayakrishnan R .; Бак-Йенсен, Биргитте (сентябрь 2010 г.). Воздействие нагрузок электромобилей на системы распределения электроэнергии. С. 1–6. Дои:10.1109 / vppc.2010.5729191. ISBN  978-1-4244-8220-7.
  12. ^ Вуди, Тодд (2007-06-12). «Планы по питанию аккумуляторов PG&E могут дать толчок рынку электромобилей». Зеленый вомбат. Архивировано из оригинал на 2007-08-14. Получено 2007-08-19.
  13. ^ США 4317049, SCHWEPPE, FRED C., "Частотно-адаптивный, перепланирование мощности-энергии", опубликовано 23 февраля 1982 г. 
  14. ^ "Отчет RMI Smart Garage Charrette" (PDF). Институт Скалистых гор. Архивировано из оригинал (PDF) на 2010-10-07.
  15. ^ а б Вассинк, Джос (18.07.2016). «Водородный автомобиль как резервный источник энергии». Дельта ТУ Делфт. Получено 2017-11-07.
  16. ^ «Дорожная карта интеграции транспортных средств и сетей (VGI): предоставление сетевых услуг на базе транспортных средств» (PDF). Калифорния ISO. Февраль 2014.
  17. ^ "Заключительный отчет Министерства обороны Южной Калифорнии Edison Company о подключении транспортных средств к электросети". Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии. 2017.
  18. ^ Полрадж, Пон (2019-12-10). «Что такое интеллектуальная зарядка V1G, V2G и V2H / V2B / V2X? | Интеграция электромобилей в электросеть». Упрощенная электронная мобильность. Получено 2020-02-22.
  19. ^ «V2X: как« хранение на колесах »может изменить нашу энергетическую систему». Open Energi. 2019-01-29. Получено 2020-06-15.
  20. ^ Экосистема 5G V2X, обеспечивающая Интернет транспортных средств - MDPI
  21. ^ С.Г. Лиаси и С.М.Т. Батаи, «Оптимизация микросети с использованием реагирования на спрос и подключения электромобилей к микросети», Конференция Smart Grid (SGC) 2017 г., Тегеран, 2017 г., стр. 1-7, Дои:10.1109 / SGC.2017.8308873.
  22. ^ Сальдана, Гайска, Хосе Игнасио Сан-Мартин, Инмакулада Самора, Франсиско Хавьер Асенсио и Ойер Онедерра. «Электромобиль в сеть: методики зарядки, направленные на предоставление дополнительных услуг с учетом деградации аккумулятора». Энергии 12, вып. 12 (2019): 2443.
  23. ^ Шмидт, Бриди (27 октября 2020 г.). ""Первое "зарядное устройство для электромобилей от автомобиля к сети поступает в продажу в Австралии". Управляемый.
  24. ^ Вален, Ларс Оле; Обувной мастер, Марк I. (2007). Влияние рабочих циклов PHEV и HEV на производительность аккумулятора и аккумуляторного блока. 2007 Конференция по электромобилям Plug-in Highway.
  25. ^ Татьяна Минав (26.03.2014). «Регенерация энергии и эффективность в электрогидравлическом вилочном погрузчике с литий-титанатными батареями, анализ главы 5. (Доступна загрузка PDF-файла)». ResearchGate. Получено 2017-05-20. КПД аккумулятора при проведении тестов в среднем составляет 98%
  26. ^ «Зарядка литий-ионных аккумуляторов». Батарейный университет. Кадекс. 2016-01-29. Получено 2018-05-13. Эффективность зарядки от 97 до 99 процентов.
  27. ^ а б Апостолаки-Иосифиду, Эльпиники; Кодани, Пол; Кемптон, Уиллетт (2017-05-15). «Измерение потерь мощности при зарядке и разрядке электромобилей». Энергия. 127: 730–742. Дои:10.1016 / j.energy.2017.03.015. ISSN  0360-5442.
  28. ^ Ширази, Йосеф А .; Сакс, Дэвид Л. (2018-01-01). «Комментарии к« Измерению потерь мощности во время зарядки и разрядки электромобилей »- Важные результаты для экономики V2G». Энергия. 142: 1139–1141. Дои:10.1016 / j.energy.2017.10.081. ISSN  0360-5442.
  29. ^ Апостолаки-Иосифиду, Эльпиники; Кемптон, Уиллетт; Кодани, Пол (2018-01-01). Ответ на комментарии Ширази и Сакса на тему «Измерение потерь мощности во время зарядки и разрядки электромобиля."". Энергия. 142: 1142–1143. Дои:10.1016 / j.energy.2017.10.080. ISSN  0360-5442.
  30. ^ Брионес, Адрен; Франсфорт, Джеймс; Heitmann, Пауль; Шей, Майкл; Шей, Стивен; Смарт, Джон (01.09.2012). «Поток мощности от транспортного средства к электросети (V2G)» (PDF). Национальная лаборатория Айдахо. Получено 2015-04-29.[мертвая ссылка ]
  31. ^ Линдеман, Трейси; Пирсон, Джордан; Майберг, Эмануэль (15.05.2018). «Школьные электрические автобусы могут служить резервным аккумулятором для энергосистемы США». Материнская плата. Получено 2018-12-13.
  32. ^ а б "Xconomy: пионеры стартапов в области технологии EV-to-Grid в пилотном режиме в Калифорнийском университете в Сан-Диего". Xconomy. 2017-06-16. Получено 2018-12-13.
  33. ^ "UC SAN DIEGO РАСШИРЯЕТ ПРОГРАММУ TRITON RIDES СЕРВИСОМ ОТ АВТОМОБИЛЯ НА СЕТЬ ОТ NUVVE". NUVVE Corp. 2018-10-30. Получено 2018-12-13.
  34. ^ «Nissan LEAF помогает снабдить объекты компании в Северной Америке новой технологией зарядки». 28 ноября 2018.
  35. ^ «Fermata Energy получает первый сертификат UL для системы зарядки электромобилей« от транспортного средства к электросети »».
  36. ^ MarketScreener. «Toyota Tsusho: и Chubu Electric Power объявляют о начале первого в Японии демонстрационного проекта по зарядке и разрядке аккумуляторных батарей электромобилей в электрическую сеть». www.marketscreener.com. Получено 2019-01-09.
  37. ^ «Самые большие ветряные турбины в мире открыты в Дании». Состояние зеленого. 2016-04-26. Получено 2020-06-15.
  38. ^ "Дома". Никола. Получено 2016-07-12.
  39. ^ Андерсен, Питер Бах; Маринелли, Маттиа; Олесен, Оле Ян; Андерсен, Клаус Амтруп; Поиласне, Григорий; Кристенсен, Бьорн; Альм, Оле (2014). «Интеллектуальная интеграция электромобилей проекта Nikola» (PDF). Технический университет Дании. Получено 2016-07-12.
  40. ^ «Паркер | Датский проект определяет электромобиль будущего». Получено 2019-01-09.
  41. ^ «EDF Energy и Nuvve Corporation объявляют о планах по установке 1500 интеллектуальных электрических зарядных устройств в Великобритании». Нефть и газ 360. 2018-10-31. Получено 2019-01-09.
  42. ^ «Соединение транспортных средств Британии». Катапульта энергетических систем. 2019-10-01. Получено 2020-01-09.
  43. ^ Соизволите, Джейсон (2018-03-19). «Почему требуется так много времени для перехода от транспортного средства к сети?». www.greentechmedia.com. Получено 2020-01-09.
  44. ^ «Интеллектуальная электросеть». Цюрих: IBM Research.
  45. ^ «WP3 - РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ИНТЕГРАЦИИ». Эдисон. Архивировано из оригинал на 2011-08-29. Получено 2011-08-30.
  46. ^ «Датская политика в области климата и энергетики». Датское энергетическое агентство. 2013. Архивировано с оригинал на 2016-03-09. Получено 2016-03-08.
  47. ^ Грэм-Роу, Дункан (19.06.2009). «Дания будет приводить в движение электромобили с помощью ветра в эксперименте по электросети». Хранитель. Лондон. Получено 2011-08-30.
  48. ^ Расмуссен, янв (11.07.2013). «Проект Эдисона успешно закрыт !!!». Эдисон. Архивировано из оригинал на 2016-04-05. Получено 2016-03-08.
  49. ^ «SwRI разрабатывает первую систему агрегирования транспортных средств в сеть, отвечающую требованиям ERCOT». Юго-Западный научно-исследовательский институт. 2014-01-14. Получено 2015-02-26.
  50. ^ «СПАЙДЕРЫ: Демонстрация интеллектуальной инфраструктуры энергоснабжения для надежности и безопасности энергии» (PDF). Сандийские национальные лаборатории.
  51. ^ «SwRI будет участвовать в программе армии США по демонстрации альтернативных источников аварийной электросети». Юго-Западный научно-исследовательский институт. 2012-11-13. Получено 2015-02-26.
  52. ^ «SwRI внедряет новую систему агрегирования транспортных средств в сеть». Юго-Западный научно-исследовательский институт. 2013-09-09. Получено 2015-02-26.
  53. ^ Олденбрук, Винсент; Verhoef, Leendert A .; ван Вейк, Ад Дж. М. (23 марта 2017 г.). «Электромобиль на топливных элементах как электростанция: проектирование и анализ полностью возобновляемых интегрированных транспортных и энергетических систем для районов умного города». Международный журнал водородной энергетики. 42 (12): 8166–8196. Дои:10.1016 / j.ijhydene.2017.01.155.
  54. ^ Мишель, Порте (2017). «Технико-экономическая оценка автопарка как электростанции с частотным резервом». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  55. ^ а б c "V2G: от транспортного средства к электросети". Июнь 2001 г.. Получено 2008-02-05.
  56. ^ Бойл, Элизабет (2007-11-28). «V2G генерирует электроэнергию и деньги». UDaily.
  57. ^ Кемптон, Уиллетт; Удо, Виктор; Хубер, Кен; Комара, Кевин; Летендре, Стив; Бейкер, Скотт; Бруннер, Дуг; Пирре, Нат (ноябрь 2008 г.). «Тестирование транспортного средства в сеть (V2G) для хранения энергии и регулирования частоты в системе PJM» (PDF). Университет Делавэра. Получено 2016-03-08.
  58. ^ «Наша история - NUVVE Corp.». Получено 2020-02-22.
  59. ^ "V2G-Sim". Лаборатория Лоуренса Беркли. Получено 2016-11-20.
  60. ^ «Использованные батареи для электромобилей получают новую жизнь, питая сеть». Fleetcarma.com. Получено 2017-10-06.
  61. ^ Ван, Дай; Саксена, Самвег; Куаньяр, Джонатан; Иосифиду, Эльпиники; Гуань, Сяохун (21.07.2016). «Количественная оценка деградации аккумулятора электромобиля от вождения по сравнению с услугами V2G». Общее собрание IEEE Power and Energy Society (PESGM), 2016 г.: 1–5. Дои:10.1109 / PESGM.2016.7741180. ISBN  978-1-5090-4168-8.
  62. ^ «Nissan и Enel запускают новаторский проект по подключению автомобилей к электросети в Великобритании». Nissan Newsroom Великобритания. Получено 2016-11-19.
  63. ^ Бринкман, Норм; Эберле, Ульрих; Формански, Фолькер; Гребе, Уве-Дитер; Мэтт, Роланд (2012). «Электрификация транспортных средств - Quo Vadis?». Дои:10.13140/2.1.2638.8163. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  64. ^ Мотавалли, Джим (2007-09-02). "Власть народу: управляйте своим домом на Prius". Нью-Йорк Таймс. Получено 2014-12-20.
  65. ^ Уддин, Котуб; Джексон, Тим; Widanage, Widanalage D .; Шушеламан, Гаэль; Дженнингс, Пол А .; Марко, Джеймс (2017-04-25). «О возможности продления срока службы литий-ионных аккумуляторов за счет оптимального V2G при помощи интегрированного транспортного средства и системы интеллектуальной электросети» (PDF). Энергия. Уорикский университет. 133: 710–722. Дои:10.1016 / j.energy.2017.04.116. Получено 2018-05-13.
  66. ^ Ширази, Йосеф; Карр, Эдвард; Кнапп, Лорен (01.12.2015). «Анализ рентабельности автобусов с альтернативным топливом с особым вниманием к технологии V2G». Энергетическая политика. 87: 591–603. Дои:10.1016 / j.enpol.2015.09.038. ISSN  0301-4215.
  67. ^ "Часто задаваемые вопросы". Электрические транспортные средства. Канадская автомобильная ассоциация. Получено 2016-03-08.
  68. ^ «Литий-ионный UF103450P» (PDF). Panasonic. 2012 г.. Получено 2016-03-08.
  69. ^ Шахан, Захари (22.08.2016). «Почему не логично переносить автомобиль в сеть и хранить использованные аккумуляторы для электромобилей». Чистая техника. Получено 2016-08-22.
  70. ^ «Конгресс экологически чистых автомобилей: исследование, проведенное на Гавайях, обнаружило, что разрядка между автомобилем и сетью вредна для аккумуляторов электромобилей». www.greencarcongress.com. 2017-05-15. Получено 2017-05-18.
  71. ^ Дубарри, Матье; Деви, Арно; Маккензи, Кэтрин (2017). «Долговечность и надежность аккумуляторных батарей электромобилей при эксплуатации электросетей: анализ влияния двунаправленной зарядки». Журнал источников энергии. 358: 39–49. Bibcode:2017JPS ... 358 ... 39D. Дои:10.1016 / j.jpowsour.2017.05.015.
  72. ^ Петерсон, Скотт Б. (05.01.2012). Подключаемые гибридные электромобили: деградация батареи, поддержка сети, выбросы и компромисс между размером батареи (Тезис). США: Университет Карнеги-Меллона. п. 8.
  73. ^ Левин, Джон. «Накопительные гидроэлектростанции и пространственное разнообразие ветровых ресурсов как методы улучшения использования возобновляемых источников энергии» (PDF). США: Университет Колорадо. Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-08-01. Получено 2014-08-28.
  74. ^ «Nissan и Enel представляют соглашение о двухлетнем предоставлении услуг по электромобильности, включенных в стоимость нового Nissan LEAF». Италия: Enel. 2017-12-14. Получено 2018-11-01.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка