除非電力部門(mén)準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，否則，總有一天，電動(dòng)汽車(chē)日益增長(zhǎng)的充電需求將使電網(wǎng)不堪重負(fù)。

隨著路上的電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越多，電網(wǎng)的規(guī)劃者開(kāi)始依靠對(duì)充電模式的準(zhǔn)確估計(jì)來(lái)計(jì)算電力的需求。斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組建立了一個(gè)可擴(kuò)展的充電需求概率模型，這一模型可應(yīng)用于不同的人口數(shù)量，并應(yīng)對(duì)各種其他因素。該模型預(yù)測(cè)，至2030年，美國(guó)加州大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主選擇在每天晚上回家時(shí)為他們的車(chē)輛充電的情況下，高峰期的充電需求將是全天分散在家、工作場(chǎng)所和公共站點(diǎn)的兩倍以上。到2030年，電動(dòng)汽車(chē)的充電需求將在發(fā)達(dá)國(guó)家的電力需求中占有相當(dāng)大的比例，因此，盡可能地使峰值需求降低，可以降低對(duì)新發(fā)電機(jī)和輸電線(xiàn)路的需求。

該研究的作者，斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程系的副教授Ram Rajagopal說(shuō)：“我們想建立一個(gè)長(zhǎng)期的模型框架，它能夠考慮到不確定因素，從而采集到駕駛員真正的充電模式?！痹撗芯堪l(fā)表于3月1日的Applied Energy上。

今天，全球有約700萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)，預(yù)計(jì)到2040年，這個(gè)數(shù)字將達(dá)到4億。為了支撐接近60倍的增長(zhǎng)，世界必須對(duì)電動(dòng)汽車(chē)基礎(chǔ)支持設(shè)施進(jìn)行大幅更新，這其中包括發(fā)電能力、輸電和配電、智能電網(wǎng)技術(shù)以及約3億個(gè)隨時(shí)可用的充電站。

從燃油動(dòng)力汽車(chē)到電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)變是人類(lèi)活動(dòng)去碳化的關(guān)鍵。駕駛員為電動(dòng)汽車(chē)充電必須是方便且快捷的，這樣才能實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換。未來(lái)的政策決定可以促進(jìn)簡(jiǎn)單可靠并負(fù)擔(dān)得起的充電。

這項(xiàng)研究的聯(lián)合首席研究員、斯坦福大學(xué)機(jī)械工程系的博士生Siobhan Powell說(shuō)：“我們可以預(yù)見(jiàn)，公共事業(yè)領(lǐng)域的人以及政府都在使用這個(gè)方法，他們希望用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)探究電動(dòng)汽車(chē)在未來(lái)的情況。”

研究人員的模型旨在為電網(wǎng)規(guī)劃者和政策制定者提供這些信息：駕駛員何時(shí)、何地、用何種方法充多少電，以及多久充一次電。研究人員指出，在一臺(tái)普通的筆記本電腦上，該模型10分鐘左右就可以模擬出1億輛電動(dòng)汽車(chē)的充電數(shù)據(jù)。

目前加州大部分的電動(dòng)汽車(chē)充電都是在獨(dú)棟住宅中進(jìn)行的。然而，研究人員預(yù)測(cè)，那些如公寓租戶(hù)和公寓業(yè)主等在家中充電機(jī)會(huì)較少的人也將過(guò)渡到電動(dòng)汽車(chē)，家用充電的比例會(huì)下降。同時(shí)，電力公司可以在工作場(chǎng)所安裝更多的充電站并且鼓勵(lì)人們?cè)谝惶熘械牟煌瑫r(shí)段進(jìn)行充電。該模型可以考慮到多個(gè)因素的變化。

“在模型中，我們采集駕駛員的行為，包括他們何時(shí)充電，充電的時(shí)長(zhǎng)，以及他們充了多少電。我們同樣采集充電的地點(diǎn)，比如家庭或工作場(chǎng)所?！绷硪晃宦?lián)合首席研究員，土木與環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的博士生Gustavo Cezar說(shuō)道。Cezar同樣也是斯坦福大學(xué)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的一名工程師。

一些司機(jī)還使用自動(dòng)定時(shí)器來(lái)決定他們的汽車(chē)何時(shí)充電。定時(shí)器會(huì)跟蹤電價(jià)，并在其最便宜的時(shí)候?yàn)檐?chē)輛充電。然而，如果大量使用定時(shí)器，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電力需求激增。在2030年，加州的電動(dòng)汽車(chē)充電需求在晚上11點(diǎn)可能會(huì)達(dá)到8.725GW的峰值。而目前加州所有電力的正常日峰值需求在25GW左右，由此可見(jiàn)，電動(dòng)汽車(chē)的充電將占所有電力需求的很大比例。

這可能會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，尤其是在電網(wǎng)不滿(mǎn)足這種需求的情況下。相比之下，在沒(méi)有定時(shí)器控制的情況下，如果充電分布在一整天，則峰值需求較小，在4GW以下。

Powell說(shuō)道：“電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商須要關(guān)注到可靠性和成本的問(wèn)題。如果沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的計(jì)劃，在最壞的情況下，他們可能會(huì)采取停電的手段，亦或者用高昂的電力成本去滿(mǎn)足所有的需求?！?/p>

考慮到這一點(diǎn)，我們可以制定相應(yīng)的政策決定以鼓勵(lì)人們分時(shí)充電，這可以在保證電網(wǎng)可靠性的同時(shí)，減少電力基礎(chǔ)設(shè)施的投資。研究人員創(chuàng)建的框架還涵蓋了如一周中的某一天、某個(gè)季節(jié)、假期或地區(qū)等其他因素。

但是Cezar說(shuō)道，僅僅從燃油汽車(chē)、摩托車(chē)和小型卡車(chē)轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)可能還不足以使輕型汽車(chē)脫碳。他說(shuō)，在所有關(guān)于改用電動(dòng)汽車(chē)的討論中，獲得電動(dòng)汽車(chē)充電所需的電力所帶來(lái)的污染鮮有人關(guān)注。

“在加州，我們白天主要使用太陽(yáng)能，所以我們需要采購(gòu)、使用化石燃料發(fā)電，以供應(yīng)夜間的充電負(fù)荷，特別是獨(dú)棟的充電需求?！彼f(shuō)：“下一步是弄清楚如何可持續(xù)地增加電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)量?！?/p>

Cezar說(shuō)，他們的團(tuán)隊(duì)正在努力分解他們的模型，并將其應(yīng)用于更小的地點(diǎn)，如社區(qū)和校園，用以幫助規(guī)劃者避免出現(xiàn)當(dāng)?shù)嘏潆娤到y(tǒng)不堪重負(fù)的情況。

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