<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669688526830/1669688526830.jpg" width="808" height="454" /></p> <p>電動汽車(EVs)的車主習慣于在家里或工作時插入充電站，并從電網(wǎng)中充電。但不久的將來，當這些司機插上電源時，他們的汽車也將有能力逆轉(zhuǎn)電流，將電子送回電網(wǎng)。麻省理工學院的一個團隊在《能源進展》雜志上發(fā)表的一篇新論文稱，隨著電動汽車數(shù)量的攀升，電動汽車的電池可能成為一種具有成本效益的大規(guī)模能源來源，對能源轉(zhuǎn)型具有潛在的巨大影響。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在規(guī)模上，汽車到電網(wǎng)(V2G)可以促進可再生能源的增長，取代對固定能源存儲的需求，并減少對穩(wěn)固的(永遠在線的)發(fā)電機的依賴，如天然氣，傳統(tǒng)上用于平衡風能和太陽能的間歇性，&rdquo;該研究的第一作者、麻省理工學院化學工程系的博士生吉姆&middot;歐文斯說。其他作者包括Emre Gen&ccedil;er，麻省理工學院能源計劃(MITEI)的首席研究科學家，Ian Miller，該研究期間MITEI的研究專家。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該小組的工作是第一次對未來電力系統(tǒng)進行全面的、基于系統(tǒng)的分析，采用了一種全新的計算模型組合，綜合了碳排放目標、可變可再生能源(VRE)發(fā)電、建設能源儲存、生產(chǎn)和傳輸基礎設施的成本等因素。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Gen&ccedil;er說:&ldquo;我們不僅探索了電動汽車如何向電網(wǎng)提供服務&mdash;&mdash;把這些汽車想象成車輪上的能量儲存&mdash;&mdash;還探索了V2G應用在整個能源系統(tǒng)中的價值，以及電動汽車是否可以降低電力系統(tǒng)脫碳的成本。&rdquo;&ldquo;結(jié)果令人驚訝;我個人不相信我們在這里會有這么大的潛力。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>取代新的基礎設施</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>隨著美國和其他國家追求限制碳排放的嚴格目標，交通工具的電氣化已經(jīng)起飛，電動汽車的采用速度迅速加快。(一些預測顯示，電動汽車將在未來30年取代內(nèi)燃機汽車。)然而，隨著無排放駕駛的興起，對能源的需求將會增加。Gen&ccedil;er說:&ldquo;挑戰(zhàn)在于既要確保有足夠的電力給汽車充電，又要確保這些電力來自可再生能源。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是太陽能和風能是間歇性的。如果這些能源沒有足夠的后備，例如使用鋰離子電池的固定儲能設施，或大規(guī)模的天然氣或氫燃料發(fā)電廠，實現(xiàn)清潔能源目標將被證明是難以實現(xiàn)的。更令人煩惱的是，建設必要的新能源基礎設施的成本高達數(shù)千億美元。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員報告說，這正是V2G可以發(fā)揮關鍵和受歡迎作用的地方。例如，在他們對一個符合嚴格碳限制的理論新英格蘭電力系統(tǒng)的案例研究中，該團隊發(fā)現(xiàn)該地區(qū)800萬輛輕型(客運)電動汽車中只有13.9%的參與取代了14.7千兆瓦的固定儲能。這總共節(jié)省了7億美元，即建設新存儲容量的預期成本。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們的論文還描述了電動汽車電池在需求高峰時期的作用，比如炎熱的夏天。Owens說:&ldquo;V2G技術(shù)能夠?qū)㈦娏ψ⑷氲较到y(tǒng)中，以覆蓋這些問題，所以我們不需要安裝或投資額外的天然氣渦輪機。&rdquo;&ldquo;電動汽車和V2G汽車影響未來電力系統(tǒng)的方式是我們研究中最令人興奮和新穎的方面之一。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>建模能力</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>為了調(diào)查V2G對他們假設的新英格蘭電力系統(tǒng)的影響，研究人員將他們的電動汽車出行和V2G服務模型與MITEI現(xiàn)有的兩個建模工具整合在一起:可持續(xù)能源系統(tǒng)分析建模環(huán)境(SESAME)，用于預測車隊和電力需求增長，以及GenX，用于建模發(fā)電、存儲和傳輸系統(tǒng)的投資和運營成本。這些數(shù)據(jù)包括不同的電動汽車參與率、傳統(tǒng)和可再生能源供應商的發(fā)電成本、充電基礎設施升級、車輛出行需求、電力需求變化和電動汽車電池成本等投入。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們的分析發(fā)現(xiàn)，在所有碳排放限制級別的電力系統(tǒng)(就取代儲能和固定發(fā)電而言)中，V2G的應用都有好處，包括完全沒有排放上限的電力系統(tǒng)。然而，他們的模型表明，當碳限制最嚴格時(每千瓦時負荷排放10克二氧化碳)，V2G為電力系統(tǒng)提供了最大的價值。由于電動汽車的參與率在5%到80%之間，V2G系統(tǒng)節(jié)省的總金額在1.83億美元到13.26億美元之間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>歐文斯說:&ldquo;我們的研究已經(jīng)開始揭示V2G對未來電力系統(tǒng)的內(nèi)在價值，證明我們可以節(jié)省大量的錢，而不是花在存儲和企業(yè)發(fā)電上。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>利用V2G</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>對于正在尋找經(jīng)濟脫碳方法的科學家來說，數(shù)百萬輛電動汽車停放在車庫或辦公場所，并在其使用壽命的90%時間內(nèi)接入電網(wǎng)的愿景是不可抗拒的刺激。Gen&ccedil;er說:&ldquo;所有這些存儲都擺在那里，一個巨大的可用容量只會增長，除非我們充分利用它，否則它就會被浪費。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這不是一個遙遠的前景。初創(chuàng)公司目前正在測試允許電動汽車與電網(wǎng)運營商或其他實體雙向通信的軟件。通過正確的算法，電動汽車可以根據(jù)每個車主的需求，從電網(wǎng)充電并向電網(wǎng)分配能源，而不會耗盡電池，從而危及通勤。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Gen&ccedil;er說:&ldquo;我們不認為所有的車輛都能在同一時間將能源發(fā)送回電網(wǎng)，例如在下午6點，大多數(shù)通勤者在傍晚早些時候回家。&rdquo;他認為，電動汽車司機的各種各樣的日程安排將提供足夠的電池電量，以應對平均24小時內(nèi)的用電高峰。路上還有其他潛在的電池能源，比如只在白天使用短時間的電動校車，然后就閑置了。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學院的研究團隊承認V2G消費者購買的挑戰(zhàn)。雖然電動汽車車主喜歡清潔、綠色的駕駛，但他們可能不會那么熱心地將汽車電池的使用權(quán)交給公用事業(yè)公司或與電力系統(tǒng)運營商合作的聚合商。政策和激勵措施會有所幫助。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Gen&ccedil;er說:&ldquo;因為你是在為電網(wǎng)提供服務，就像太陽能電池板用戶一樣，你的參與可以獲得報酬，當電價非常高的時候，你會獲得額外的報酬。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>歐文斯補充說:&ldquo;人們可能不愿意&lsquo;24小時參與&rsquo;，但如果我們遇到像去年德克薩斯州那樣的停電情況，或輸電線路在大熱天阻塞，也許我們可以開啟這些車輛24到48小時，將能量發(fā)送回系統(tǒng)。&rdquo;&ldquo;如果停電了，人們向你揮舞著一堆錢，你可能會愿意交談。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;基本上，我認為這要回到我們所有人都在一起，對吧?&rdquo;Gen&ccedil;er說。&ldquo;當你通過為電網(wǎng)提供這種服務為社會做出貢獻時，你將從降低系統(tǒng)成本中獲得充分的好處，也將在更大程度上更快地幫助系統(tǒng)脫碳。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>可行的見解</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>歐文斯正在撰寫關于V2G研究的論文，他現(xiàn)在正在研究重型電動汽車在電力系統(tǒng)脫碳方面的潛在影響。&ldquo;亞馬遜(Amazon)和聯(lián)邦快遞(FedEx)等公司的最后一英里送貨卡車可能是電動汽車最早的采用者，&rdquo;歐文說。&ldquo;它們很有吸引力，因為它們在白天有固定的路線，在晚上返回車站，這使它們在電力系統(tǒng)中提供電力和平衡服務非常有用。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Owens致力于&ldquo;為系統(tǒng)規(guī)劃者、運營商以及一定程度上的投資者提供可操作的見解，&rdquo;他說。他的工作可能會在決定應該在哪里建造什么樣的充電基礎設施方面發(fā)揮作用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Gen&ccedil;er表示:&ldquo;我們的分析非常及時，因為電動汽車市場還沒有發(fā)展起來。&rdquo;&ldquo;這意味著我們可以與汽車制造商和系統(tǒng)運營商分享我們的見解&mdash;&mdash;潛在地影響他們投資V2G技術(shù)，避免建設公用事業(yè)規(guī)模存儲的成本，并實現(xiàn)向更清潔的未來過渡。這是一場巨大的勝利，在我們的掌控之中。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究的研究是由經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的未來能源系統(tǒng)中心資助的。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>