電動車日漸普及 對傳統電網是負荷還是生機?

在一個高度依賴個人交通設備的現代社會,大規模使用電動車能降低碳排放,但從燃油汽車到電動車的轉變,不僅是交通產業的顛覆,同時對電力網路也是非常大的挑戰。

電動車是許多未來出遊方式的必備選擇,在一個高度依賴個人交通設備的現代社會,大規模使用電動車能降低碳排放,但從燃油汽車到電動車的轉變,不僅是交通產業的顛覆,同時對電力網路也是非常大的挑戰,如果現在美國所有燃油汽車換成電動車,電網就會瞬間摧毀。

USC Viterbi 工程學院電氣工程系教授 Mohammed Beshir 認為,如果每個人都購買電動車,顯然會對公關事業產生重大影響,人們看到電動車的興起感到興奮,就像看到新年煙火感到興奮卻無法了解其危險和挑戰。目前電動車的普及率並不高,但如果城市的公共事業管理部門無法意識到巨大的變化正在發生,就像熱鍋上的青蛙,沒有意識到處在沸騰的水中,直接感到危險才開始防範,已經太晚了。

好消息是電動車還沒有開始大規模普及,目前電動車的使用對於電力網路而言還是有利的,透過平衡和調節日常的用電需求,甚至將可再生能源儲存在汽車的動力電池,都可以緩解電動車的普及對電力網路的壓力。

電動車大規模普及之前,公共事業部門有足夠計畫進行提前規劃,Mohammed Beshir 教授表示當電動車占總乘用車的比重超過 15% 時,才會看到對電力供應網路有實質性影響,據 Bloomberg 新能源財經部門在 2017年夏天發表的報告顯示,大約到 2035 年全球的電動車普及能到這個水準。

電動車充電給電網帶來新負荷

但對於電動車普及加快的城市而言,則需要更為謹慎,如果一個城市的某一街區每一個家庭都有電動車,但該街區的電力需求將達到其他普通街區的兩倍。急劇提升的電力負荷會給城市供電系統帶來巨大的挑戰。

目前傳統的公共用電是採用高壓電輸送方式,發電廠將電能透過高壓電線輸出,由密集的電力網路進入各家各戶,如果電動車普及的街區電力需求激增,可能會影響高壓電線傳輸的安全性,電網問題看起來像是一個全國性的系統問題,但大多數故障都是在社區開始。

當電網達到極限負荷時,會導致變壓器過載並引發爆炸,電力供應部門需要配置更多變壓器來解決這個問題,隨著越來越多人使用電動車,整個社區需要配置更多變壓器,變壓器的採購和安裝成本非常高,這意味著對於整個社區的市民來說,無論你是否購買電動車,你都需要與其他的電力用戶一起承擔這筆費用。

電動車帶來的電力成本還是非常昂貴的,電動車需要的能量非常大,甚至比一整個家庭的用電需求更高。

時段分隔降低壓力

電動車帶來的挑戰顯而易見,但由此產生的好處也非常顯著,至少可以平衡一下高昂的升級成本,但僅僅是電動車還不能夠顛覆現在社會的生活方式。 Argonne 國家研究中國車輛系統工程分析師 Jarod Kelly 認為電動車帶來的電力需求是有顯著的高峰與低谷期,高峰期主要是在下午 6 點之後,當車主回到家裡開始做晚飯,就是電動車充電的時間。電力需求在凌晨降至低谷,可以讓電動車在這個時間段充電,大多數電動車製造商都對充電系統進行了設置,根據用戶下次用車的時間合理安排充電時間,透過這種設置,能夠很大程度地緩解電動車對電力供應帶來的壓力。

錯峰充電模式是為了適應白天和夜晚不同的電力需求,供電系統還需要在不同的時間啟動或者關閉發電機。儘管如此電動車帶來的電力成本還是非常昂貴的,電動車需要的能量非常大,甚至比一整個家庭的用電需求更高。在有效地調節下,一個街區的電動車都在夜晚充電,白天使用,白天和夜間的電力需求差距越來越小,總體需求上升時,發電成本會越來越低,無論你開的是什麼車,成本的變化都會反應在你的電費賬單中。

電動車對於公共事業管理部門而言還是非常有吸引力的,有些城市還為在家中安裝充電樁的家庭提供了資金補貼,洛杉磯電力部門提供了 500 美元的補貼,如果你承諾在非高峰期充電,則可以享受優惠價。電動車的普及還會推動電力部門引入更豐富的能源系統,比如太陽能發電等。電動車可以在行駛的過程中依靠太陽能充電,在電力需求高峰期時還能把電力輸送到電網系統,或者是在夜晚利用風能發電,滿足白天的形式需求,這種儲存可再生能源的模塊化方案解決了風能和太陽能面臨的最大挑戰之一。

電動車的熱潮有機會推動電力和整個可再生能源的飛速發展。

 

本文經科技新報授權轉載《電動車的普及對傳統電網是福還是禍?

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