公路運輸的電氣化將能源需求從汽油轉向電力系統。這可能會給我們的電網帶來壓力，使電網面臨超負荷的風險，為此，我們要進行具體的規劃和相應的投資。
我們模擬了各種情景，以瞭解可能產生的影響，結果顯示道路運輸佔全球二氧化碳排放量的18%左右，這是必須進行減排的關鍵部分。從碳氫化合物轉向可再生能源驅動，是交通行業減少大氣污染的關鍵。目前，世界各國政府均已制定了相應目標，支持加速交通電氣化。其中一些國家已經出台了到2030-2040年禁止使用汽油和柴油車的禁令。
使用可再生能源而不是化石燃料，將把能源需求從加油站轉向電力系統。為此，我們需要考慮越來越多的電動汽車需求，它們需要定期充電以補充車載電池。
在沒有任何特殊技術或市場應對措施的情況下，電網企業是如何處理日益增長的電動汽車充電需求?什麼時候會達到極限？什麼樣的軟件和硬件設施可以適應越來越多的電動汽車(EV)?
為了展示未來的汽車充電場景，我們將下列通用建模方法應用於個人(乘用車)汽車，如下圖所示。基於這些假設，世界任何地區的乘用車完全電氣化都可能使其總電力需求增加約10-20%。
我們利用公開資料收集和調查了全球各國普遍性駕駛行為數據，並在各個地區觀察了類似的情況。考慮到充電器的功率額定值、充電位置和充電頻率，這些駕駛行為特徵可以轉換成電動汽車充電特徵。
在建模方法中，我們假設所有的電動汽車在停好並接入電網後立即開始充電；也就是説，從電網管理的角度來看，充電過程是不受控制的。在此基礎上，我們發現了下列問題：
一、國家層面的挑戰
在國家層面上，新電動汽車使用需求在早晚出現高峯，再加上傳統發電方式的退出，會在一定的時段和天數內造成電量不足。例如在冬季多雲、風量低的日子。
對此，各國保持生產和需求平衡的能力，將取決於它們未來與鄰國跨境互聯的能力。
電動汽車的空間分佈、不同的駕駛習慣以及變化的可再生能源產量對於量化這些需求非常重要。以2040年的英國為例，英國可再生能源發電可以彌補其特定日期80%以上的電力缺口，但根據目前的水平，西歐西北部的輸電網容量還需要擴大。即使在太陽能發電量高的白天，電動汽車數量增加也會對太陽能發電量形成挑戰，同時夜晚也會出現用電需求高峯，所以在未來幾年電動汽車將會對傳統火電廠發電量提出更高的要求，儲蓄能量的能力也將受到新的挑戰。對太陽能發電在日照時段的剩餘電量進行儲蓄，以滿足電動汽車充電的晚高峯時段需求，這可以在一定程度上緩解火電廠的壓力。
二、分佈層面的挑戰
雖然電力資源的跨境連接可能會有足夠的電能，但由於個人電動汽車的滲透率不均勻，將電力分配到各個地區將變得具有挑戰性(見下圖)。
事實上，電動汽車在一些地區的使用量，已經遠高於全國範圍內的平均水平。
當考慮一個地區出現100%電動汽車市場情景時，配電電纜和變壓器可能會面臨過載的風險。特別是當這種情況發生在夜晚，無法通過當地的太陽能發電來緩解時。在電動汽車充電造成的需求高峯期，電壓將會持續降低，這在沒有電壓控制設備的配電網中會產生問題。
三、解決方案
對抗電動汽車不受充電引起的電壓和熱過載問題影響的求解矩陣如下圖所示。
它包括各種數字技術和智能設備，需要現場和控制室的準確控制與安放，以成功過渡到道路運輸的完全電氣化。
通過策略性地將電動汽車充電時間推遲到清晨，可以減少個人電動汽車配電變壓器過載。這可以可以解決20-25%的電動汽車能源需求。
電池存儲可用於消除電動汽車充電高峯，並推遲重大基礎設施投資。一個典型配電網的電池需要在變壓器額定功率50-75%的範圍內，放電時間為2-4小時。
柔性電壓和潮流控制裝置嵌入在配電網的戰略位置，可以使可用的變壓器和饋線能力得到最佳利用，並將提高配電網供電的整體質量。
我們相信，從技術角度來看，在不威脅現有和未來電力系統安全運行的情況下，實現100%公路運輸電氣化所需的完整技術手段已經存在或正在開發中，供電問題不再是電動汽車發展的絆腳石。
文章轉譯自格哈德（日立ABB電網有限公司首席技術長）、亞歷山大（日立ABB電網有限公司未來電力系統經理）圖片來自安德魯·羅伯茨
【來源：娛樂德主】
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