Разработка оптимального метода управления зарядкой электромобилей

В настоящее время в связи с повышением доли загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу классическими автомобилями, до 70% в крупных городах, а также неизбежным исчерпанием невозобновляемых источников энергии, все большее внимание уделяется электромобилям. В прогнозе научно-технологического развития России на период до 2030 года, который является частью плана мероприятий («дорожной карты») «Энерджинет», развитие рынка электромобилей, а также их взаимодействие с электросетью, указано в качестве одного из перспективных рынков продуктов и услуг.

Уже сейчас в Германии вызывает беспокойство ожидаемые регулярные перебои в подаче электроэнергии, которые возникнут в ближайшие 5-10 лет в связи с ростом количества электромобилей. Ожидается, что количество электромобилей в России к 2020 году достигнет 200-300 тысяч штук, в основном в крупных городах, что может создать дополнительную нагрузку на распределительную сеть. Поэтому необходима адаптация энергосети к появлению большого количества электромобилей.

Самым дешевым и простым решением является реализация системы управления зарядкой электромобилей, а также технология двустороннего использования батарей электромобилей (Vehicle-to-Grid или V2G). В данной работе предполагается реализация способа управления по схеме «valley-filling», который предусматривает использование различных тарифов на электроэнергию для стимулирования потребителей заряжать электромобили в часы минимума нагрузки, выравнивая суточный график нагрузки. Для реализации такого управления необходима достаточно точная модель электромобилей как нагрузки, при этом следует учитывать суточный график нагрузки, а также стохастический характер передвижения и подключения к сети электромобилей. В данной работе для моделирования электромобилей как стохастической нагрузки вдоль суточного графика используется метод Монте-Карло. С помощью такой модели возможно нахождение оптимальных мест установки зарядных станций, а также определение тарифов, обеспечивающих наиболее выгодное использование электроэнергии, как для потребителей, так и для распределительных сетей.

Применение управления зарядкой электромобилей поможет избежать значительных затрат на модернизацию распределительных сетей, а также будет способствовать выравниванию суточного графика нагрузки, что в свою очередь приведет к повышению стабильности работы распределительной сети и энергосистемы в целом.

Рейтинг проекта +39

Команда

+ Вступить в команду
Показать еще

Обсуждения

В чем нуждается проект

Актуальная информация об отечественных разработках зарядных станций, сотрудничество и информационная поддержка сетевых компаний, финансирование.

Комментарии

Pavel Borisov

Скажите, пожалуйста, существует ли прямая экономическая выгода от реализации данного проекта, помимо перепродажи электроэнергии системой Vehicle-to-grid?

Наталья Шкитина

Добрый день, спасибо за вопрос.
Помимо продажи электроэнергии в часы их наибольшей стоимости существует также выгода от отсутствия необходимости замены оборудования в связи со сглаживанием суточного графика нагрузки и срезания пиков нагрузки.

Ответить +1 13 июля 2018 в 11:01
Pavel Borisov

Насколько мне известно, в некоторых европейских странах, в США и в Китае количество электромобилей уже сейчас довольно велико. Применяются ли там аналоги вашего метода?

Ответить +1 13 июля 2018 в 11:25
Наталья Шкитина

Подобные нашему алгоритмы пока что массово не используются, однако в США реализована система стимуляции потребителей заряжать электромобили в определенные часы в течение суток, аналогичная двухтарифной системе учета электроэнергии, в которой в зависимости от времени изменяется стоимость электроэнергии, однако таких временных промежутков с различной стоимостью больше, чем два, что в свою очередь позволяет более гибко регулировать потребление электроэнергии. Подробнее с данной системой тарифов Вы можете ознакомиться по ссылке: https://about.bnef.com/blog/u-s-utilities-offer-m…

Ответить +2 13 июля 2018 в 11:49
Lidia Chernyakova

Технология V2G подразумевает постоянную разрядку и зарядку аккумуляторной батареи электромобиля. Это может негативно сказаться на сроке работы батареи, что в свою очередь отпугнет потребителей от данной технологии. Каким образом вы планируете убедить потребителей участвовать в вашей системе?

Наталья Шкитина

Здравствуйте, спасибо за вопрос.
Согласно последним исследованиям, снижение эффективности батареи в связи с постоянным циклом зарядка-разрядка необходимо учитывать при использовании технологии V2G, однако с использованием алгоритмов, учитывающих необходимость как можно больше продлить срок службы электромобиля, появится достаточная для потребителей выгода, стимулирующая их позволить использовать свой электромобиль как часть энергосистемы. Также при использовании последних моделей батареи было выявлено, что при правильной эксплуатации, технология V2G может не только не привести к дополнительному ухудшению батареи, но даже повысить срок ее службы. Соответствующие исследования можно подробнее изучить по ссылкам: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii…, https://chargedevs.com/newswire/new-study-v2g-may…

Ответить +1 13 июля 2018 в 14:45
Ольга Грунина

С чем связан выбор способа управления по схеме valley-filling?

Наталья Шкитина

Здравствуйте, спасибо за вопрос.
Использование этой схемы поможет выровнять суточный график нагрузки за счет повышения тарифов на покупку электроэнергии в часы пика нагрузки и более выгодных предложений по продаже, что будет мотивировать потребителей, подключенных к системе V2G, продавать электроэнергию в сеть в часы пиковой нагрузки, а заряжать электромобили в часы провалов нагрузки. Таким образом, планируется добиться выравнивания графика нагрузки, что будет способствовать оптимальной работе распределительной сети в связи с отсутствием пиков и провалов в суточном графике нагрузки.

Ответить +1 13 июля 2018 в 17:21
Андрей Иванов

В прогнозе на 2020 год указано количество электромобилей 200-300 тысяч, однако такое количество электромобилей не окажет значительного влияния на сеть в масштабах всей страны. Является ли в таком случае ваш проект актуальным как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе?

Наталья Шкитина

Здравствуйте, спасибо за вопрос.
Необходимо учитывать, что подавляющее большинство электромобилей будет сосредоточено в крупных городах, а именно в Санкт-Петербурге и Москве, то есть их концентрация в одном месте будет довольно большой. При этом на распределительные сети этих крупных мегаполисов будет возложена дополнительная крупная нагрузка, которая, при отсутствии интеллектуального регулирования, потребует масштабную модернизацию всей сети. Это в свою очередь приведет к огромным затратам на полную единовременную реконструкцию сети, в то время как с использованием системы управления зарядкой этих затрат можно избежать. Также отсутствие системы управления приведет к еще большей неравномерности суточного графика нагрузки, что приведет к уменьшению эффективности эксплуатации распределительной сети.

Ответить 0 15 июля 2018 в 00:07

Добавление комментария