应对气候变化的国家和全球计划包括增加车辆的电气化和可再生能源发电的比例

应对气候变化的国家和全球计划包括增加车辆的电气化和可再生能源发电的比例。但一些预测表明，这些趋势可能需要昂贵的新发电厂来满足晚上汽车在工作日后接通电源时的峰值负载。更重要的是，太阳能发电场在白天过度生产会浪费宝贵的发电能力。

 

在一项新的研究中，麻省理工学院的研究人员发现，无需连接设备和实时通信的先进技术系统就可以减轻或消除这两个问题，这可能会增加成本和能源消耗。相反，鼓励以战略性方式设置电动汽车 (EV) 充电站，而不是让它们在任何地方涌现，并设置系统以在延迟时间启动汽车充电可能会产生重大影响。

 

这项研究今天发表在Cell Reports Physical Science杂志上，由 Zachary Needell PhD '22、博士后 Wei Wei 和麻省理工学院数据、系统和社会研究所的 Jessika Trancik 教授共同完成。

 

在他们的分析中，研究人员使用了在两个样本城市收集的数据：纽约和达拉斯。这些数据是从其他来源收集的，包括通过车载设备收集的匿名记录，以及对人群进行仔细抽样以涵盖可变旅行行为的调查。他们显示了一天中汽车的使用时间以及车辆在不同类型的地点（住宅、工作场所、购物、娱乐等）花费的时间和时间。

 

Trancik 说，这些发现“完善了关于在何处战略性地定位充电器以支持电动汽车采用并支持电网的问题。”

 

例如，在工作场所更好地使用充电站可能有助于吸收太阳能装置在中午产生的峰值电力，否则这些电力可能会被浪费掉，因为建造足够的电池或其他存储容量来节省所有能源并不经济。它在当天晚些时候。因此，工作场所充电器可以提供双重好处，有助于减少电动汽车充电带来的晚间高峰负荷，同时还可以利用太阳能电力输出。

 

这些对电力系统的影响是相当大的，特别是如果系统必须满足完全电动化的个人车队的充电需求以及其他电力需求的高峰，例如在一年中最热的日子。研究人员表示，如果不加以缓解，电动汽车充电需求的晚间高峰可能需要安装超过 20% 的发电容量。

 

Wei 说：“对于提高正午太阳能资源的利用率，慢速工作场所充电可能比快速充电技术更可取。”

 

同时，通过延迟家庭充电，每个 EV 充电器都可以配备一个简单的应用程序来估计开始充电周期的时间，以便在第二天需要充电之前进行充电。与需要集中控制充电周期的其他提议不同，这样的系统不需要设备间的信息通信，并且可以预先编程——并且可以实现因电动汽车普及率增加而导致的电网需求的重大转变。Trancik 说，它之所以如此有效，是因为人群中不同个体的驾驶行为存在自然差异。

 

通过“家庭充电”，研究人员不仅指个别车库或停车场的充电设备。他们说，必须在路边停车位和公寓楼停车区提供充电站。

 

Trancik 表示，研究结果凸显了结合工作场所充电和延迟家庭充电这两种措施的价值，以减少高峰用电需求、储存太阳能并方便地满足司机全天的充电需求。正如该团队在早期研究中所表明的那样，家庭充电可以成为充电地点战略包的一个特别有效的组成部分；他们发现，工作场所充电并不能很好地替代家庭充电来满足司机全天的需求。

 

“鉴于有大量公共资金用于扩展充电基础设施，”Trancik 说，“你如何激励该地点，使其能够高效且有效地集成到电网中，而无需大量额外的容量扩展？ ” 这项研究为政策制定者提供了一些关于规则和激励措施重点的指导。

 

她补充说：“我认为这些发现的一个有趣之处在于，通过制定战略，您可以避免大量原本需要的物理基础设施。” “你的电动汽车可以取代对固定储能的部分需求，你也可以避免扩大发电厂容量的需要，方法是将充电器的位置视为管理需求的工具——它们发生的地点和时间发生。”

 

该团队发现，延迟家庭充电可能会产生惊人的差异。“这基本上是在激励人们稍后开始充电。这可以是预编程到您的充电器中的东西。你鼓励人们稍微延迟充电的开始，这样就不是每个人都在同时充电，从而平滑了峰值。”

 

这样的计划需要参与者做出一些预先承诺。Trancik 说：“你需要有足够的人提前投入到这个项目中，以避免对物理基础设施的投资。” “所以，如果你有足够多的人签约，那么你基本上就不必建造那些额外的发电厂了。”

 

并不是说所有这些都会恰到好处，并且制定正确的激励组合至关重要。“如果你想让电动汽车成为一种有效的太阳能存储技术，那么 [EV] 市场需要足够快的增长才能做到这一点，”Trancik 说。

 

她说，为了最好地利用公共资金来帮助实现这一目标，“你可以激励充电设施，这在理想情况下会经历一个竞争过程——在私营部门，你会让公司竞标不同的项目，但你可以激励安装充电设施例如，在工作场所，利用这两种好处。” 人们将车停在住所附近时可以使用的充电器也很重要，Trancik 补充说，但出于其他原因。家庭充电是满足充电需求同时避免对人们出行活动造成不便干扰的方式之一。

 

该研究得到了欧洲区域发展基金竞争力和国际化运营计划、葡萄牙里斯本区域运营计划和葡萄牙科技基金会的支持。