Nhà phân tích lưới điện thảo luận về việc tích hợp xe điện vào hệ thống phân phối điện

Nhà phân tích lưới điện thảo luận về việc tích hợp xe điện vào hệ thống phân phối điện

    Nhà phân tích lưới điện thảo luận về việc tích hợp xe điện vào hệ thống phân phối điện

    electric car battery
    Ảnh: Unsplash/CC0 Miền công cộng
    Việc sử dụng xe điện (EV) đang gia tăng—và nhanh chóng. Tại thời điểm này, bạn có thể sở hữu một chiếc hoặc có thể biết ai đó sở hữu.

    Khi chi phí của xe điện tiếp tục giảm, ngành này trưởng thành, các ưu đãi phát triển và cơ sở hạ tầng sạc được cải thiện, xe điện có thể chiếm phần lớn các phương tiện lưu thông trên đường vào năm 2050. Chính phủ liên bang Hoa Kỳ cũng đặt mục tiêu để xe điện chiếm một nửa số tất cả doanh số bán xe mới vào năm 2030.

    Nhiều nghiên cứu đã xem xét nhu cầu điện gia tăng sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống điện lớn ở Hoa Kỳ (phần tiết lộ - sẽ không có tác động lớn trong một thời gian), nhưng phân tích công khai về tác động đối với hệ thống phân phối ít phổ biến hơn.

    Các nhà lập kế hoạch hệ thống phân phối cần thêm thông tin về những gì sẽ xảy ra để họ có thể lập kế hoạch nâng cấp hệ thống một cách chiến lược, triển khai các phương pháp kiểm soát sạc EV và phát triển các giải pháp thị trường mới, nếu cần, để đáp ứng tải EV.

    Đó là lý do tại sao tại NREL, chúng tôi đang nghiên cứu cách tích hợp tốt nhất nhiều EV trong hệ thống phân phối điện. Chúng tôi nhận thấy rằng nếu việc lập kế hoạch hệ thống phân phối được thực hiện đúng cách, thì không cần phải tạo thêm nhiều áp lực cho lưới điện và các nhà hoạch định hệ thống có thể tránh được phần lớn việc nâng cấp hệ thống tốn kém—đồng nghĩa với việc giảm tỷ lệ bán lẻ.

    Mở rộng dựa trên nghiên cứu hiện có

    Phần lớn các nghiên cứu trước đây về xe điện và hệ thống phân phối đã tập trung vào xe điện hybrid cắm điện, loại xe có pin nhỏ hơn; tuy nhiên, ngày càng có nhiều người chuyển sang sử dụng xe điện hoàn toàn. Hầu hết các nghiên cứu cũng chưa xem xét EV với các nguồn năng lượng phân tán (DER) khác hoặc mức độ chấp nhận EV trên 40%.

    Cuối cùng, phần lớn nghiên cứu chỉ xem xét các nguồn cấp dữ liệu phân phối mới hơn, nơi những người dùng đầu tiên sinh sống và nơi có sẵn tính năng sạc tại nhà. Nhưng nếu một nửa doanh số bán xe sẽ là xe điện vào năm 2030, thì chúng sẽ cần phải thu phí ở nhiều cộng đồng hơn với nhiều mạng lưới phân phối khác nhau, bao gồm cả các đường dẫn cũ hơn và vốn đã căng thẳng.

    Vì vậy, rõ ràng là chúng ta cần mô hình hóa hệ thống phân phối thực tế, quy mô đầy đủ hơn để nắm bắt đầy đủ các loại điện áp và thời đại cơ sở hạ tầng của hệ thống phân phối. Thông qua công việc của chúng tôi tại NREL, chúng tôi đang mở rộng các nỗ lực nghiên cứu cho đến nay để xem xét tỷ lệ chấp nhận EV tầm xa cao, hệ thống thử nghiệm phân phối lớn hơn với mức DER cao hơn và các phương pháp kiểm soát sạc EV tiên tiến hơn.

    Các tác động tiềm ẩn đối với hệ thống phân phối khi áp dụng EV cao

    Các công ty điện lực có các đường dẫn phân phối có kích thước truyền thống dựa trên các mức phụ tải lịch sử và dự báo về phụ tải trong tương lai. Nhiều bộ cấp nguồn phân phối không được trang bị để lưu trữ các tải bổ sung có thể được đưa vào từ quá trình sạc EV không phối hợp (sạc mọi lúc, mọi nơi) với việc áp dụng EV cao.

    Một số nghiên cứu ban đầu đã chỉ ra rằng sạc không phối hợp có thể thay đổi đáng kể kích thước và hình dạng tải và đưa ra các đỉnh cao hơn. Điều này thể hiện Tác động Tiềm tàng Số 1: Nếu sự thay đổi về tải không được xem xét trong quy hoạch phân phối, thì kết quả có thể là quá tải hệ thống—khi công suất kéo trên một đường dây vượt quá giới hạn của các thành phần của nó. Tình trạng quá tải có thể khiến máy biến áp phân phối và đường dây bị quá nóng nếu chúng không được nâng cấp để xử lý các tải trọng gia tăng. Quá nóng dẫn đến những thách thức khác.

    Tác động tiềm tàng số 2 là tắc nghẽn đường trung chuyển, trong đó cơ sở hạ tầng phân phối và truyền tải đang cũ kỹ và việc phát điện và phụ tải không được đặt cùng chỗ. Nâng cấp cơ sở hạ tầng để đáp ứng tải trọng bổ sung có thể là một quá trình tốn kém và mất thời gian.

    Tác động tiềm ẩn số 3 là chất lượng điện năng với nhiều lần sạc không đồng bộ. Nếu các tải sạc không phù hợp với các đỉnh phát điện phân tán, thì nhu cầu và việc phát điện có thể không phù hợp và có thể phát sinh các vấn đề về điện áp. Điện áp sụt giảm hoặc tăng đột biến tương đương với chất lượng điện năng thấp hơn.

    EVs phổ biến không có nghĩa là nâng cấp tốn kém hoặc căng thẳng trên lưới điện

    Chúng tôi nhận thấy rằng có nhiều giải pháp để giảm thiểu các tác động tiềm tàng của việc tăng tải từ các mức xe điện siêu cao.

    Nâng cấp cơ sở hạ tầng: Các vấn đề về chất lượng điện và quá tải cũng có thể được giảm thiểu bằng cách lập kế hoạch cẩn thận cho cơ sở hạ tầng sạc. Lập kế hoạch phù hợp có thể giảm thiểu chi phí nâng cấp để mở rộng khả năng lưu trữ EV cho cả trạm sạc lớn và bộ sạc xe cá nhân. Việc đặt các trạm sạc trên các đường dây có công suất cao hơn và đồng vị trí phát điện hoặc lưu trữ phân tán với các trạm sạc có thể tránh được việc nâng cấp đường dây tốn kém (cha-ching!)—làm giảm giá bán lẻ cho khách hàng.
    Các phương pháp kiểm soát: IEEE 1547 yêu cầu các bộ biến tần từ thế hệ phân tán có thể thực hiện một số quy định về điện áp tối thiểu để cho phép kết nối và khả năng tương tác tốt hơn giữa các hệ thống điện tiện ích và DER. Tiêu chuẩn đã thúc đẩy rất nhiều tiến bộ trong không gian này. Điều tương tự cũng có thể được thực hiện ở phía tải với EV. Nhiều sc kiểm soát EV mới được đề xuất kế hoạch 

    quản lý điện áp và tác động tắc nghẽn của việc sạc xe (quản lý sạc thông minh). Các phương pháp điều khiển sử dụng bộ biến tần tại các trạm sạc hoặc chính EV để điều phối quá trình sạc EV, giúp kiểm soát điện áp và duy trì tần số trên lưới điện tại vị trí trạm sạc và trong khu vực rộng hơn. Trong tương lai, các hệ thống này thậm chí có thể cung cấp hỗ trợ công suất phản kháng như một dịch vụ.
    Giải pháp thị trường: Cấu trúc thị trường có thể khuyến khích người lái xe điện sạc điện vào thời điểm và địa điểm phù hợp nhất với lưới điện, giảm bớt tình trạng tắc nghẽn, điện áp hoặc các hạn chế phân phối cục bộ khác. Cấu trúc thị trường bao gồm tỷ lệ thời gian sử dụng, giá theo thời gian thực, phí nhu cầu sử dụng cao điểm, v.v.
    Công việc vẫn tiếp tục

    Việc áp dụng xe điện siêu cao đặt ra nhiều câu hỏi thú vị mà chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu tại NREL. Ví dụ: nỗ lực Sạc thông minh cho xe điện ở quy mô lớn của NREL đang nghiên cứu các chiến lược sạc thông minh khác nhau để tối ưu hóa lợi ích và giảm thiểu rủi ro liên quan đến việc áp dụng EV rộng rãi. Ngoài ra còn có rất nhiều công việc đang được thực hiện tại phòng thí nghiệm để hiểu cách cho phép tiếp cận bình đẳng với xe điện. Những người thuê hoặc sở hữu nhà phố hoặc căn hộ không có quyền truy cập như nhau để sạc tại nhà. Nhiều trạm sạc hơn trong không gian thương mại có thể khuyến khích sạc tại nơi làm việc, điều này cũng phù hợp với cấu hình phát điện mặt trời.

    Zalo
    Hotline