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文章導讀

溫室氣體排放過量導致的全球氣候惡化已引發(fā)諸多災害問題，道路交通領域中內燃機主導下的燃油汽車已成為當前碳排放的重要來源。電動汽車 (Electric Vehicle, EV) 的出現和普及有望對減緩氣候變化做出積極貢獻，前提是電力來源必須是可再生能源。

澳大利亞昆士蘭科技大學建筑與環(huán)境學院的 Tan Yigitcanlar 教授及其團隊在 Sustainability 期刊發(fā)表文章。為研究和解決電動汽車與電網系統(tǒng)的兼容和交互缺陷，作者提出了可將移動電動汽車電池作為支持電網和支付的移動能源來源，并基于能源、交通和城市基礎設施全系統(tǒng)集成移動能源服務 (Mobile-Energy-as-a-Service, MEaaS)，以實現城市的可持續(xù)電動交通。

研究內容

1. 移動能源和交通：最先進的技術

(1) 智能雙向充電

智能雙向電動汽車充電器可以通過對電動汽車電池進行充電和放電來調節(jié)電網頻率。可再生能源行業(yè)受益于 G2V 和 V2G 充電，可以在高峰發(fā)電期間將 EV 電池用作存儲單元，并在高峰需求期間將其放電，該需求將刺激屋頂光伏、電動汽車市場的進一步繁榮，同時減少電網壓力。而智能雙向充電將使得充電時間的確定性增加，可幫助降低日常電力成本以及變壓器和導體電流額定值，并使電網的電力分布更加均衡。

(2) 城市規(guī)劃

電動汽車整合到電網后也將對城市規(guī)劃產生顯著影響。位置合理且易于交互和操作的公共雙向充電站對于促進電動汽車的應用和推廣至關重要。對于電動汽車的續(xù)航里程不足問題，許多研究在致力于最大限度地平衡用戶充電需求和有限的投資預算。然而，電動汽車雙向充電站位置的優(yōu)化必須綜合考慮站點的均勻分布以及道路/城市的容量限制。此外，當前的公共充電站定位策略尚未考慮家用充電樁的影響，這可能導致公共充電樁在居民區(qū)的不合理布置。

2. MEaaS：城市移動能源的未來

作者提倡根據社會需求確定合理的收費系統(tǒng)，并解決傳統(tǒng)收費系統(tǒng)的一些缺陷。并建議開展公眾偏好/可接受性的調查，以幫助研究人員完善收費系統(tǒng)并考慮該技術與多方面因素的相互影響，如圖 1 所示。

圖 1. MEaaS 的概念框架。

作者認為 MEaaS 作為一個新穎的概念，可解決電動汽車將在城市電網上產生的一些不良外部性，但要若要將 MEaaS 概念變?yōu)楝F實，還需開展四個方面的調查。

(1) 測量 MEaaS 的最佳實時電網操作性

關于雙向充電操作的客戶行為受以下幾個因素的影響：電價、出行目的 (包括工作、娛樂和購物等)、時間 (包括日、周和月等) 和客戶便利性。應考慮上述因素對不同的電力需求情景進行建模，并考慮一天中的不同時間。該分析通過結合可用電網數據庫中每個區(qū)域的發(fā)電分布和需求場景來調整當前或預計的每日負荷曲線。

(2) MEaaS 的交通、電力和城市基礎設施

將大型電動汽車車隊并入電網需要一種布局策略，該策略可以證明財務支出和考慮城市相關問題 (如擁堵和社會福利) 的合理性。此外，電動汽車的應用和影響被現有電網和城市基礎設施運行的不確定性和潛在后果所掩蓋。關于雙向充電器的放置策略，必須考慮幾個關鍵因素，例如出行焦慮程度、相對于所采用技術所需的充電時間以及對這些設施的公平使用。還必須考慮電網基礎設施的限制，例如電力系統(tǒng)變壓器額定值。

(3) 基于激勵的 MEaaS 靈活定價機制

隨著技術的進步，用戶將通過雙向充電和相關的智能、IT、應用程序和基于技術的解決方案積極參與 V2X 或 X2V 機制。盡管系統(tǒng)擴充在某種程度上是不可避免的，但采用合理的政策或定價機制來激勵用戶應該會有利于對電力、交通和城市基礎設施的投資。

(4) 公眾可接受的 MEaaS 合理商業(yè)模式

作者認為通過調查研究可以獲取關鍵數據，從而有利于規(guī)劃和執(zhí)行考慮客戶偏好、成本和收益的商業(yè)模式。該調查還將為需要實施的定價機制 (包括相關應用程序的開發(fā)) 提供有價值的參考，并有利于進一步了解 MEaaS 為各種利益相關者帶來的挑戰(zhàn)和機遇。

研究總結

本文圍繞測量 MEaaS 的最佳實時電網可操作性以及交通、能源和城市綜合基礎設施方面的問題進行了討論，研究結果表明，MEaaS 需要將能源、交通和城市基礎設施投入運營，以便在大都市建立可持續(xù)的電動汽車，從而解決能源和交通可持續(xù)性問題。MEaaS 系統(tǒng)可用作創(chuàng)新的需求側管理解決方案，以減少長期公共事業(yè)基礎設施投資。作者認為未來有必要對 MEaaS 進行前瞻性研究，以探索和運用新的技術成果來解決潛在的問題和風險，并爭取在經濟、社會和環(huán)境方面均取得顯著回報。

文章鏈接：https://www.mdpi.com/1520316

關鍵詞： 電動汽車 基礎設施 解決方案