平滑“鸭曲线” –电动汽车的涌入加速了电网规划的需求

电动汽车的规划可以帮助城市避免未来对电网基础设施的大量投资。

对于电网的可靠性，PNNL的研究表明，提前规划和智能电动汽车充电策略可以帮助城市和公用事业部门消除压力，并避免使用昂贵的新基础设施。

电动汽车正在大量涌现。当地公用事业，电网规划者和城市该如何准备？美国能源部能源效率办公室和可再生能源汽车技术办公室由美国西北太平洋国家实验室的研究人员领导的一项新研究解决了这一关键问题。

PNNL的电力基础设施小组电气系统工程师Michael Kintner-Meyer表示：“虽然我们不清楚确切的转折点何时会发生，但快速充电的车队将改变城市和公用事业公司管理其电力基础设施的方式。该研究的主要作者。“这不是是否要问，而是何时。”

今天发布的这项研究综合了之前未评估的多个因素，例如用于运输和长途运输的电动卡车以及智能电动汽车充电策略。

在接下来的十年中，各种规模的电动汽车将越来越多地插入家庭，企业和运输路线中的充电站。

运输电气化即将到来

根据EV Hub的数据，美国目前约有150万辆EV，主要是汽车和SUV。PNNL研究人员评估了未来十年美国西部电网的容量，包括卡车在内的各种规模的电动汽车数量不断增长，并插入了家庭，企业和运输路线上的充电站。

在他们的研究中，作者使用了来自西部电力协调委员会（WECC）的有关未来电网容量的最佳可用数据。分析显示，在不建设更多发电厂和输电线路的情况下，电网可以容纳的最大电动汽车负荷。

好消息是，到2028年，从发电到输电的整个电力系统看起来将达到2400万辆EV，大约占美国当前轻型汽车交通量的9％。

但是，在大约3000万辆电动汽车上，事情变得扑朔迷离。在地方层面，甚至更少的电动汽车采用数量可能会出现问题。那是因为一辆快速充电的电动汽车最多可负担50户房屋。例如，如果一个死胡同中的每个房屋都有一个EV，那么一个电源变压器将无法同时处理多个EV充电。

电动汽车的规划可以帮助城市避免未来对电网基础设施的大量投资。

如报告中所述，当前的电网规划并未充分考虑电动汽车的大量涌入。这种疏忽加剧了本来就很紧张的局势-可怕的鸭子曲线。

鸭子曲线是电力系统24小时负载的曲线，通常发生在安装有许多光伏或太阳能屋顶设备的地区。该曲线是基于早晨的中等负荷，白天的低负荷（太阳能单元向电网供电）和晚上的高负荷（人们下班回家和太阳落山）。

当需求激增时，电压骤降。这种剧烈的摆动对于原本不希望像电灯开关那样打开和关闭的系统操作来说非常困难。随着傍晚有更多的电动汽车插入充电，因此加坡变得更加陡峭并拉高了电费。

这项研究表明，智能充电策略（避免在早晨和傍晚的高峰时段充电）可以使需求高峰变得平滑，并填满鸭子曲线。该方法有两个方面。首先，它将利用白天相对清洁的太阳能。它还可以减少或消除傍晚的太阳能急剧下降和其他来源的补足差额时的陡坡。

合理的场景强调需要计划

该小组基于WECC数据，开发并建模了2028年的合理情景。方案由业务负责人审核，包括轻型（客运），中型（送货卡车和货车）和重型（半卡车和货运）在路上行驶的车辆的组合–这是第一次将所有这三种车辆都包括在内在这样的分析中。PNNL还开发了公路运输的运输模型，在所有三种车辆类别中，州际高速公路上的充电站每50英里行驶一次。

方案包括网格的演进及其在州和地区级别的容量。该团队专注于对电网有最大潜在影响的方案。

由于新的电动汽车充电造成的瓶颈在加州地区最为明显，包括洛杉矶，洛杉矶计划在2030年前实现全电动化。压力来自快速充电汽车和电动卡车商业车队的增长。这些车辆可在长达45分钟的时间内通过电路汲取400安培的电流，而不是当今大多数电动汽车在6至8个小时内消耗的15至20安培的电流。

丹尼斯·斯蒂尔斯（Dennis Stiles）负责PNNL的能源效率和可再生能源研究项目。他说，快速充电的汽车和整合移动负载（移动中的车队）是当今计划人员面临的最大挑战。

Stiles说：“他们以前从未真正考虑过电动汽车，但是一些城市已经在研究智能控制和其他方式来修改其配电系统和运营。”“关键是现在就提出如何避免将来的大量资本支出。在这里添加新的变压器与变电站的检修有很大不同。”

领先于曲线

但是挑战不仅仅限于洛杉矶之类的大片地区。金特纳·迈尔（Kintner-Meyer）说，资源有限的较小城市需要帮助规划充电基础设施和托管容量。那是下一步。

在后续研究中，研究人员将仔细研究将电动汽车集成到全国范围内的本地和区域配电系统中的方法。

“我们有运行假设情景的数据和方法，” Kintner-Meyer说。“利用公用事业公司提供的有关馈线和基础设施的数据，我们可以构建模型，然后将其传递出去，以便他们能够领先于曲线。”

###

有关该研究的更多详细信息，请参见报告“电动汽车规模–第一阶段分析：由Kintner-Meyer和PNNL的同事Sarah Davis，Dhruv Bhatnagar，Sid Sridhar，Malini Ghosal和Shant Mahserejian撰写的《高电动汽车采用率对美国西部电网的影响》。

西北太平洋国家实验室利用化学，地球科学和数据分析方面的签名功能来推进科学发现，并为该国在能源弹性和国家安全方面面临的最严峻挑战提供解决方案。PNNL成立于1965年，由巴特尔（Battelle）为美国能源部科学办公室运营。美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，并且致力于解决当今时代最紧迫的挑战。有关更多信息，请访问PNNL的新闻中心。在Facebook，Instagram，LinkedIn和Twitter上关注我们。

概括：PNNL的最新报告称，到2028年，美国西部的电力系统可以处理多达2400万辆汽车的大规模汽车电气化，但超过此数量，城市可能会开始感到紧缩。

研究标签：计算研究，电网现代化，网格分析，传输，运输，车辆电气化