插入式电动汽车到电网的整合

1.插入式电动汽车到电网的整合

这里的插入式电动汽车，包括电动汽车和混合动力汽车，涉及到市场接受度、对能源和环境目标的影响，以及加强它们在智能电网中的集成使用。电动汽车是完全由电力动力传动系统带动的。混合动力车可以插到插座上进行充电，并且具有内燃机（当电池需要充电时被激活）。

1理解插入式电动汽车到智能电网的整合

智能电网通过实时定价装置、双向电流、双向电能表和车辆到电网的应用程序支持插入式电动汽车的部署。实时定价鼓励客户在非峰值时段进行车辆充电以降低成本。双向电能表使客户在非峰值时段购买电能，并在峰值时段以高价向电力服务供应商卖出存储的电能。智能充电使车辆能够优化充电时间，以尽量减少对电网的影响。这些要素通过提高客户投资的回报，最小化为满足电网需求基础设施投资的需求以鼓励更大的市场普及。

在没有智能电网技术的情况下，插入式电动汽车的部署只会增加电网整体的负荷。具有智能电网技术，插入式电动汽车能够作为分布式储能和需求响应的一个电网资源。这些资源可以惠及其它环境可持续发展的技术，尤其是变化的可再生能源发电，如风力和太阳能。

1.1插入式电动汽车的市场接受

未来50年APEC中插入式电动汽车的接受依赖于各经济体成员的电网适应大规模的插入式电动汽车的普及带来的额外的负荷的适应能力。其它影响市场接受的因素包括：汽车燃料价格、电池技术的进步和电动汽车制造商的能力（为消费者推出高效率的、能够替代传统内燃机汽车的电动汽车）。虽然目前市场普及的速度比较低，据美国能源部能源信息管理局（EIA）估计，目前道路上有24265辆插入式电动汽车，占轻型车辆的0.01%（美国能源部2010c），科研院所和行业的几个最近的预测表明在未来的10至30年内，插入式电动汽车的普及将显著增长。

1.2插入式电动汽车对能源、价格和环境的影响

许多研究估计了在APEC经济体中插入式电动汽车对能源系统、电价和环境的影响。EPRI和国家资源保护委员会（NRDC）使用了三个截然不同的模型来预测九个假设场景中混合动力汽车对温室气体排放量的影响；橡树岭国家实验室（ORNL）研究了在美国13个NERC地区未来一段时间内（2020至2030年）混合动力车带来的影响；Hori（2008）估计了混合动力汽车的引进对日本二氧化碳排放量的影响；Karplus（2009）使用了美国麻省理工学院排放量预测和政策分析（EPPA）模型研究混合动力汽车对日本和美国发电量、成品油消费量、二氧化碳排放量和碳价格的影响；Huo（2010）研究了中国电动汽车对环境的影响；Simpson （2009）研究了澳大利亚100万辆电动汽车对环境带来的影响。这些影响推动了插入式电动汽车技术发展并带来了相关的整合到现存的电网中的相关问题。

这些研究的结果表明，插入式电动汽车的应用对电价和环境的影响在各经济体之间变化很大，即使是在一个经济体内部，各个地区也有许多不同的特征—发电组合、负荷能力因素、市场渗透、存在的激励机制、充电要求、现存的智能电网资产。在美国，研究的插入式电动汽车的采用对电价的影响是多样化的。然而，对于插入式电电动汽车的采用对排放量的影响，每项研究都表示二氧化碳的排放量将减少，因为内燃机汽车的数量减少了，据政府的假设估计，减少约10%到75%。然而，在中国，在高的插入式电动汽车采用的假设下，碳排放量将增加，因为其经济体严重依赖煤发电厂。澳大利亚进行的一项研究发现，当使用插入式电动汽车结合车辆到电网的配套服务以提高可再生能源的使用时，减少的温室气体的排放量将增长11倍。因此，尽管插入式电动汽车对各经济体的电价、能源系统和环境的影响程度各不相同，研究突出了通过智能电网的整合高的插入式电动汽车的采用率减轻负面影响（比如，电价、电网运行干扰）的潜力，同时扩大了其积极的影响（比如，积极的环境影响、提高的需求响应，可再生能源的整合）。

1.3智能电网整合插入式电动汽车

由于插入式电动汽车对汽车市场渗透，通过智能电网应用，包括智能充电技术、双向信息流基础设施和AMI实现其到电网的整合将成为可能。这种整合存在着挑战，但同时将提供益处。下图阐明了插入式电动汽车与智能电网之间的双

向互动。

交通电气化

插入式电动汽车将增加电网负荷，对电网负荷提出了挑战。比如，插入式电动汽车能够通过大量车辆的持续充电或相对小数量车辆的快速充电使配电系统超负荷。插入式电动汽车对电网的影响是一个重要的研究课题，近期已经在一些APEC经济体中进行了广泛的研究。一项研究表明，插入式电动汽车的高普及率，使得美国大多数地区将需要增加额外的电力以适应晚上充电（Hadley 2008）。另一项研究表明一些智能电网的应用，比如动态电价、需求响应和充电管理程序将有助于自我调节和应对这些挑战（Masiello 2010）。

未来的车辆到电网的通讯软件可用于：1）调整充电的时机和步伐，以在满足客户需求的同时，最大限度地减少对电网的需求；2）上传实时恨不能数据和车辆信息，比如汽车电池大小、目前的收费状态、上次充电到现在经过的时间以及车辆日程数（VMT）；3）使车辆在电网低负荷的时候充电，并在峰值时段将存储的电量归还给电网。上面列出的第二点，能够被用来实施车辆里程税或一个基于使用的养路费。

为支持插入式电动汽车，智能电网和智能充电技术的使用，能够提高电厂设备利用率，并使发电机调度具有更大的灵活性。这些技术还能够减少电厂的循环，这将反过来减少维护的费用并延长电厂的运行寿命。最后，智能充电还能够最小化电网对环境的影响（Simpson 2009）。

2插入式电动汽车整合到电网的例子

与其它的智能电网元素已经大规模地部署了，插入式电动汽车部署带来的益处更具有投机性并且是未经考验的。因此，这里将介绍在APEC中进行的几个试点。

2.1美国的智能充电试点项目

在美国部署了几个用来研究各种充电管理策略的测试试点。这些测试包括：

●爱达荷国家实验室主导的一个从华盛顿、俄勒冈、加利福尼亚和夏威夷

捕获的57辆混合动力车的实时数据的实地测试。

●西雅图市正在进行13辆丰田普锐斯的实地测试，以评估在城市环境中

部署混合动力车带来的影响。

●杜克能源、Progress Energy公司和先进能源公司正在主导一个涉及12辆

丰田普锐斯的实地测试，以研究它们在服务领域间漫游的车辆配置要求

（Sustainable Business 2008）。

这些试点项目旨在为提高插入式电动汽车的设计、车辆到电网的充电策略和技术收集性能数据。

2.2西澳大利亚大学的可再生能源汽车项目

西澳大利亚大学正在对10辆已经转变为电动汽车的车辆进行测试。该项目涉及到来自于本地区10个最大的政府和工业的汽车为期两年的测试。到目前为止，珀斯市、Swan市、环境和自然保护部、运输部、西澳大利亚皇家汽车俱乐部、Telstra公司、Water Cop公司已经同意参加该测试。该测试将受到珀斯10个快速充电站的支持。

数据将通过与充电站间的无线连接收集，车辆通过黑匣子记录。该项目作为一个小规模的示范，但应用大型的充电网络和车辆到电网的能力。基于试点测试中收集到的数据，研究小组将评估插入式电动汽车的充电行为，并研究插入式电动汽车的采用对电网容量需求的影响。