电动交通：与智能电网相关主要方面概述（范文推荐）

下面是小编为大家整理的电动交通：与智能电网相关主要方面概述（范文推荐）,供大家参考。

　电动交通：与智能电网相关的主要方面概述

　抽象 电动汽车变得越来越突出，不仅因为有可能减少温室气体排放，还因为在电力和运输领域经过验证的实施。本文从智能电网的角度出发，重点研究与车辆到建筑（V2B）、车辆到家庭（V2H）和车辆到电网（V2G）技术中的电动汽车（EV）管理相关的财务和经济效益。还接近车辆到一切。通过这些技术，电动汽车的所有者可以从参与各种辅助服务和其他服务中获得收入。同样，提供这些服务可以提高电网的服务质量、可靠性和可持续性。本文还重点介绍了上述不同技术，并给出了其应用的解释和一些示例。同样，它提供了当今经过验证的最常见的辅助服务，例如频率和电压调节，谷填充，调峰以及可再生能源支持和平衡。此外，还强调了电动汽车可以为智能电网的能源管理带来的不同机会。最后，重点介绍了 V2G 技术的 SWOT 分析。

　关键字：

　电动汽车; 车辆到建筑物; 车辆到一切; 车辆到电网; 车辆到家; 智能电网 1. 引言 温室气体（GHG）排放一直是运输部门中一个非常相关的问题，其外观主要来自化石燃料的过度消耗，从而对气候造成不利影响[1]。根据欧盟委员会的数据，2016 年，“交通几乎占欧洲温室气体排放量的四分之一，是城市空气污染的主要原因”[2]。因此，为了缓解这个问题，最合适的方法之一是在社会中集成电动汽车（EV）[3]，与内燃机汽车（ICEV）不同，这些汽车具有不依赖化石燃料的优点，从而可以减少温室气体排放，并且它们更节能[4].在电动汽车市场中，有不同类型的电动汽车可以分为四种类型：电池电动汽车（传统电动汽车）;燃料电池电动汽车;混合动力汽车;和插电式混合动力电动汽车。就 ICEV 而言，它们分为具有压缩点火发动机和火花点火发动机的车辆[5]。

　自巴黎条约签署以来，一些国家为了促进减少温室气体排放，已采取措施鼓励采用电动汽车，从而减少对 ICEV 的依赖[6]。根据[7]，已经有几份关于禁止 ICEV 的声明，预计到 2025 年，挪威将成为第一个开始禁令的国家。许多其他国家打算在 2030年左右开始禁令，如丹麦，荷兰，爱尔兰，印度，以色列和瑞士，而法国仅在 2040 年左右。最近，英国宣布有意将 ICEV 的禁令从 2040 年推进到 2030 年，以帮助触发绿色经济从 COVID-19 中复苏[8]。

　目前，已经可以看到电动汽车的采用在全球范围内一直在增加。根据国际能源署的数据，2019 年，全球电动汽车存量达到 720 万辆，与 2018 年相比增长了约 40%，其中中国，欧洲和美国是主要贡献者[9]。同样，同样重要的是要强调，根据 2020年的初步销售数据，可以看出全球电动汽车销量并未受到 COVID-19 的影响，其中电动汽车销量超过 1000 万辆，相当于与 2019年相比增长了 43%[10]。换句话说，在 COVID-19 引起的全球危机期间取得了新的记录。

　然而，与 ICEV 相比，电动汽车在自主性、充电时间、充电基础设施和高制造成本方面存在一些劣势[11]。根据欧洲汽车制造商协会的数据，到 2020 年，欧盟现有充电基础设施的总数不足以应对电动汽车日益一体化的局面[12]。此外，电动汽车的价格仍然是消费者的基本障碍。此外，由于电动汽车的充电随机性和广泛的渗透性，电动汽车可能会对电网造成一些负面影响，如果在电网负载需求较高的特定情况下，如果有大量的电动汽车以不受控制的方式充电，则可能会失去性能，或者， 在更极端的情况下，甚至遭受电源故障[13]。因此，有必要实施控制机制来减轻这些负面影响。智能电网（SG）是一个一直在使能源部门现代化的概念，因为它允许建立双向通信基础设施，从而改善电力系统的控制，效率和服务质量[14]。此外，SG 概念允许最终用户（如消费者，电动汽车用户，生产商甚至产消者）通过需求响应（DR）和交易能源等技术积极参与，从而支持能源资源的管理[15]。

　考虑到之前所说的，聚合电动汽车用户和 SG 之间协作的概念是车联网（V2X），它允许电动汽车通过充电/放电过程与不同的实体进行交互，以实现经济或可靠性目的。换句话说，V2X 是一种确保正确实现电动汽车的技术，允许电动汽车和给定电网实体之间的双向电力流动[16]。

　在文献中，有几篇综述探讨了与电动汽车相关的不同主题，例如[4，17 ，18，19，20，21，22]。例如，在[17]中，特别关注 EV 电池和充电方法的技术进步。在[18]中，作者研究了电动汽车使用的双向车载充电的最新解决方案。在[19]中介绍的工

　作中，强调了能源，连接和通信系统的不同技术，这些技术对于未来 SG 中电动汽车的集成至关重要。此外，[4，20]等研究详细介绍了电动汽车的各自整合可能给电网带来的影响。在[20]的案例中，它还分析了其他主题的现状，例如电动汽车市场，电动汽车充电基础设施及其标准。另一个回顾的例子是[21]，这项研究仔细研究了欧洲六个智能城市中电动汽车的发展和发展。这项研究本身比较并评估了与每个智慧城市中用于管理电动汽车的政策和战略相关的文件。在[22]中，研究了影响消费者采用电动汽车的因素的现状。

　表 表 1 突出了所分析的综述论文对本综述论文中涉及的主要主题的贡献。

　Table 1. Contributions of related review papers and comparison with present paper.

　从上面提到的评论中可以看出，每个人都对与电动汽车相关的各种主题进行了一些深入的探讨。然而，上述综述并没有像本文那样深入探讨具体主题，涉及车辆到建筑（V2B），车辆到电网（V2G）和车辆到家庭（V2H）技术，电动汽车可以为 SG提供的可能辅助服务，EV 充电以及 SGs 的能源管理。]，仅突出显示双向车载充电器，V2G 接口以及充电级别，模式和方法的上下文。在[4]中，对电动汽车的影响进行了研究，其中提出了 V2G 在减轻 RES 不确定性方面的好处，突出了辅助服务，例如频率和电压调节以及旋转储备。然而，本研究没有详细研究 V2B，V2G 和 V2H 技术，也没有提供 SWOT 分析以了解 V2G 的影响。此外，在[17]中，强调了不同的电动汽车充电方法，连接器，模式和级别，而忽略了 V2B，V2G 和 V2H 技术或辅助服务的细节。考虑到所说的内容，本文并未致力于关注电动汽车的所有方面。相反，本文重点讨论了 SG 视角中最相关的方面，包括V2X，充电和放电，辅助服务和 SG 中的能源管理。

　因此，本综述文件的主要贡献是调查和讨论可持续发展目标中电动汽车的当前方法，即：

　

　V2B，V2G 和 V2H 方法; 

　

　参与辅助服务的机会; 

　

　充电水平、模式和方法; 

　

　协助 SG 能源管理系统（EMS）的机会; 

　

　V2G 的 SWOT 分析。

　

　本文分为七个部分。第 第 1 节介绍了本文的主题。

　第 2 节介绍了 V2X 技术，重点介绍了它支持的一些应用。第 第 3 部分介绍了 EV 的不同充电水平，模式和方法。

　第 4 节重点介绍了不同的辅助服务，以及一些应用示例。第 第 5 节强调了 EV 在 SG 中EMS 中的影响，第 第 6 节更侧重于 V2G 技术，其中强调了其 SWOT 分析。最后，第 第 7 节介绍了这项工作的结论以及未来可能的投资。

　2. 车辆到一切

　电动汽车在一天中的不同时期改变其位置，其中出现了不同的能量交换机会[29]。V2X 概念支持不同的应用，如[16，30]所示，是最常见的车对车，V2H，V2B 和 V2G。V2X 概念代表了一种考虑所有这些相互作用以及支持它们的技术手段的策略。本文重点介绍 V2H、V2B 和 V2G，因为这些在今天更为突出[16]。

　事实上，向电动汽车的转变可以为社会提供一些机会，即减少温室气体排放和能源消耗[21]。然而，电动汽车涉及许多方面，如通信，计算，架构，协议，电池建模，充电和放电等。这种转变是一个复杂的过程，因为电动汽车系统依赖于几个层的互操作性，即组件，通信，信息，功能和业务[31]。本文重点讨论 SG 视角中最相关的方面，这符合 V2X 的范围。

　图 图 1 显示了 V2X 系统架构的框架，其中聚合器负责与家庭、停车场和能源资源进行交互，而配电系统操作员 （DSO）/独立系统操作员 （ISO）

　则与相应的电网进行交互。

　Figure 1. Proposed Vehicle-to-Everything framework. 通过这种方式，DSO/ISO 可以与聚合器交互，根据其电网中的最佳能源管理请求车辆充电和放电行为。例如，如果 DSO / ISO 验证需要额外的能源，它会与聚合器通信，然后聚合器与建筑物和停车场进行交互以减轻过载，同时考虑到可用的能源资源。如果电网有多余的能量，它会与聚合器通信，以安排电动汽车的充电，以充分利用多余的能量。

　根据图 图 1，可以确定 V2X 支持的不同技术，例如 V2B、V2H 和 V2G，将在以下小节中详细探讨这些技术。

　车辆到电网

　关于 V2G 技术，这包括能量的双向转移，其中 EV 可以将电池中存储的能量放电到电网，从而用于调节能量系统，如[14，23]所示。这项技术很复杂，要使其正常工作，需要多个组件共存，这只能通过充电和通信协议来实现。因此，聚合器对于这项技术至关重要，因为它根据电动汽车所有者的利益创建了商业模式[32]。通过这种方式，聚合器允许保持电动汽车所有者和能源市场参与者之间的联系。该技术的另一个值得注意的方面是辅助服务，可以保持电网的质量和效率[33，34]。

　图 图 1 还说明了展示 V2G 系统结构的另一种方式，该结构更多地关注了从停车场通过充电站的 EV 与电网之间的相应连接。通常，根据 EV 是否充电/放电，必须进行电压转换以将进入或离开 EV 电池的电压调平。如果 EV 正在充电，则来自电网的电压首先通过 AC / DC 转换过程，然后通过向下转换器降低电压。如果 EV 正在放电，则首先通过向上转换器增加从 EV 电池出来的电压，然后进行 DC / AC 转换以与电源电压保持水平。在上述两种情况下，无论转换方向如何，相应的转换器都由参考信号辅助，该参考信号使其能够准确地执行相应的转换[24]。

　In the context of V2G systems, there are several works of literature where they report that these systems can contribute in various ways. For example, ref. [35] uses a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model that supports the bidirectional capabilities of V2G to reduce the degradation of EVs’ batteries and increase the participation payoff. In [36], the study on the optimization of EVs at small charging stations was elaborated. Through the V2G technology, the respective optimization

　model allows the improvement of the EV charging/discharging processes, consequently reducing the energy costs of the respective EVs and minimizing the charge–discharge cycles of the EV batteries. There are also studies that focus on energy resource management, as can be seen in [37,38]. In [37], a linear optimization model is studied, where it combines V2G with other technologies, such as smart charging, to control the penetration of EVs and PV production into electric systems. The respective simulations have shown that the respective linear optimization model can provide flexibility to deal with the uncertainty resulting from the penetration of EVs and PV production. In [38], a model was proposed to minimize the operating cost of the distributed energy resources available in a grid that benefits from V2G through a hybrid metaheuristic algorithm. This study considers different energy resources, such as biomass, PV, wind, mini-hydro, and others, as well as a fleet of 2000 EVs, where the requirements of the EV owners were taken into account. The results show that, with EVs’ help, the operating cost of the distributed energy resources decreased by 1.94%. Other works focused more on ancillary services, giving the participants of these systems the possibility to be remunerated. One example is the reference [34], where the simulation of frequency regulation services carried out in Italy was analyzed. Three types of frequency regulation simulation were highlighted, each of which has its remuneration model. These regulations were influenced by the types of users used and the capacity of the batteries, and EV specifications. EV owners can also be compensated if they participate in V2G programs that have the scope of coordinating their charging/discharging processes. In the case of [39], a model was developed that allows the development of an optimized charging/discharging schedule that maximizes the respective participant’s remuneration. V2G technology can also cooperate with other systems, as shown in [40]. In this study, a control system was developed to be applied to a bidirectional inductive power transfer charger. This charger can operate either in G2V mode or V2G mode, where the respective simulations performed on this charger have shown that it works well in both modes. Energy providers can also benefit from V2G. In [41], a hybrid computing architecture is highlighted to be applied in 5G-based V2G networks, which improves the quality of service of energy providers through the bidirectional flow of energy and information between the SG and the schedulab...

推荐访问:电网 概述 智能 电动交通:与智能电网相关的主要方面概述 一般将智能电网技术归纳为智能电网基础技术