除非電力部門準備好應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，否則，總有一天，電動汽車日益增長的充電需求將使電網(wǎng)不堪重負。

隨著路上的電動汽車越來越多，電網(wǎng)的規(guī)劃者開始依靠對充電模式的準確估計來計算電力的需求。斯坦福大學(xué)的一個研究小組建立了一個可擴展的充電需求概率模型，這一模型可應(yīng)用于不同的人口數(shù)量，并應(yīng)對各種其他因素。該模型預(yù)測，至2030年，美國加州大多數(shù)電動汽車車主選擇在每天晚上回家時為他們的車輛充電的情況下，高峰期的充電需求將是全天分散在家、工作場所和公共站點的兩倍以上。到2030年，電動汽車的充電需求將在發(fā)達國家的電力需求中占有相當大的比例，因此，盡可能地使峰值需求降低，可以降低對新發(fā)電機和輸電線路的需求。

該研究的作者，斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程系的副教授Ram Rajagopal說：“我們想建立一個長期的模型框架，它能夠考慮到不確定因素，從而采集到駕駛員真正的充電模式?！痹撗芯堪l(fā)表于3月1日的Applied Energy上。

今天，全球有約700萬輛電動汽車，預(yù)計到2040年，這個數(shù)字將達到4億。為了支撐接近60倍的增長，世界必須對電動汽車基礎(chǔ)支持設(shè)施進行大幅更新，這其中包括發(fā)電能力、輸電和配電、智能電網(wǎng)技術(shù)以及約3億個隨時可用的充電站。

從燃油動力汽車到電動汽車的轉(zhuǎn)變是人類活動去碳化的關(guān)鍵。駕駛員為電動汽車充電必須是方便且快捷的，這樣才能實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換。未來的政策決定可以促進簡單可靠并負擔(dān)得起的充電。

這項研究的聯(lián)合首席研究員、斯坦福大學(xué)機械工程系的博士生Siobhan Powell說：“我們可以預(yù)見，公共事業(yè)領(lǐng)域的人以及政府都在使用這個方法，他們希望用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法來探究電動汽車在未來的情況?！?/p>

研究人員的模型旨在為電網(wǎng)規(guī)劃者和政策制定者提供這些信息：駕駛員何時、何地、用何種方法充多少電，以及多久充一次電。研究人員指出，在一臺普通的筆記本電腦上，該模型10分鐘左右就可以模擬出1億輛電動汽車的充電數(shù)據(jù)。

目前加州大部分的電動汽車充電都是在獨棟住宅中進行的。然而，研究人員預(yù)測，那些如公寓租戶和公寓業(yè)主等在家中充電機會較少的人也將過渡到電動汽車，家用充電的比例會下降。同時，電力公司可以在工作場所安裝更多的充電站并且鼓勵人們在一天中的不同時段進行充電。該模型可以考慮到多個因素的變化。

“在模型中，我們采集駕駛員的行為，包括他們何時充電，充電的時長，以及他們充了多少電。我們同樣采集充電的地點，比如家庭或工作場所。”另一位聯(lián)合首席研究員，土木與環(huán)境工程專業(yè)的博士生Gustavo Cezar說道。Cezar同樣也是斯坦福大學(xué)SLAC國家加速器實驗室的一名工程師。

一些司機還使用自動定時器來決定他們的汽車何時充電。定時器會跟蹤電價，并在其最便宜的時候為車輛充電。然而，如果大量使用定時器，可能會導(dǎo)致電網(wǎng)的電力需求激增。在2030年，加州的電動汽車充電需求在晚上11點可能會達到8.725GW的峰值。而目前加州所有電力的正常日峰值需求在25GW左右，由此可見，電動汽車的充電將占所有電力需求的很大比例。

這可能會產(chǎn)生一些問題，尤其是在電網(wǎng)不滿足這種需求的情況下。相比之下，在沒有定時器控制的情況下，如果充電分布在一整天，則峰值需求較小，在4GW以下。

Powell說道：“電網(wǎng)運營商須要關(guān)注到可靠性和成本的問題。如果沒有相對應(yīng)的計劃，在最壞的情況下，他們可能會采取停電的手段，亦或者用高昂的電力成本去滿足所有的需求?！?/p>

考慮到這一點，我們可以制定相應(yīng)的政策決定以鼓勵人們分時充電，這可以在保證電網(wǎng)可靠性的同時，減少電力基礎(chǔ)設(shè)施的投資。研究人員創(chuàng)建的框架還涵蓋了如一周中的某一天、某個季節(jié)、假期或地區(qū)等其他因素。

但是Cezar說道，僅僅從燃油汽車、摩托車和小型卡車轉(zhuǎn)向電動汽車可能還不足以使輕型汽車脫碳。他說，在所有關(guān)于改用電動汽車的討論中，獲得電動汽車充電所需的電力所帶來的污染鮮有人關(guān)注。

“在加州，我們白天主要使用太陽能，所以我們需要采購、使用化石燃料發(fā)電，以供應(yīng)夜間的充電負荷，特別是獨棟的充電需求?！彼f：“下一步是弄清楚如何可持續(xù)地增加電動汽車的數(shù)量。”

Cezar說，他們的團隊正在努力分解他們的模型，并將其應(yīng)用于更小的地點，如社區(qū)和校園，用以幫助規(guī)劃者避免出現(xiàn)當?shù)嘏潆娤到y(tǒng)不堪重負的情況。

關(guān)鍵詞： 電動汽車