電動(dòng)汽車(chē)將改變能源和自動(dòng)化市場(chǎng)，促進(jìn)對(duì)智慧城市的重大投資。這些變化與向更清潔、更分散和數(shù)字化環(huán)境的演變相吻合。電動(dòng)汽車(chē) (EV) 充電可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成局部限制和穩(wěn)定性問(wèn)題，并降低電氣化的環(huán)境效益。支持電動(dòng)汽車(chē)的投資和基礎(chǔ)設(shè)施將從一個(gè)地方到另一個(gè)地方發(fā)生重大變化。

該基礎(chǔ)設(shè)施的目標(biāo)是分配能源——結(jié)合微電網(wǎng)和智能建筑等電網(wǎng)邊緣技術(shù)——并將其整合到智能電網(wǎng)中，以充分利用電動(dòng)汽車(chē)的靈活性，同時(shí)保持能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電池市場(chǎng)將使電動(dòng)汽車(chē)效率更加便捷，智能充電服務(wù)將降低成本。數(shù)字化將有助于簡(jiǎn)化和改善客戶體驗(yàn)——支持高效的基礎(chǔ)設(shè)施管理，以及支持共享移動(dòng)性等新服務(wù)。充電站將獲得成為智慧城市服務(wù)中心的權(quán)利。

電動(dòng)汽車(chē)電池

需要考慮的主要因素之一是電池的容量和效率。車(chē)輛的性能，最重要的是，它的自主性取決于它們。衡量效率的參數(shù)由每公里使用的能量給出，通常以 kWh/100 km 或 km/kWh 表示。另一方面，電池的容量表示它可以容納的能量，等于傳統(tǒng)汽車(chē)油箱中的全部燃料。它的價(jià)值和消耗之間的關(guān)系表明了車(chē)輛的平均理論自主性。

相同尺寸單位的電池容量增加是主要市場(chǎng)參與者關(guān)注的焦點(diǎn)，他們希望在不大幅修改車(chē)輛的情況下宣布更大的自主權(quán)。彭博社的一項(xiàng)研究基于對(duì) 50 家汽車(chē)行業(yè)和蓄電池公司的調(diào)查，指出 2010 年鋰電池的價(jià)格遠(yuǎn)高于每千瓦時(shí) 1,000 美元，到 2025 年將達(dá)到每千瓦時(shí) 100 美元。現(xiàn)在，與采用鎳金屬氫化物 (Ni-MH) 技術(shù)的電池相比，鋰離子電池可保證在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)(平均 8 年)保持 80% 的效率。

智能充電

電池是電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行的主要挑戰(zhàn)。幾項(xiàng)研究通過(guò)強(qiáng)調(diào)電池和智能充電如何成為減少能源部門(mén)排放從而提高效率的關(guān)鍵來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。主要問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)充電，因?yàn)檫@是一個(gè)電力和網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，電池仍然是一個(gè)難以解決的問(wèn)題，因?yàn)楣こ處焸冊(cè)噲D開(kāi)發(fā)一種方法來(lái)延長(zhǎng)電池的使用壽命并以最佳方式管理其末端。

“大型電動(dòng)汽車(chē)可以提供充足的電力存儲(chǔ)容量，但如果所有用戶都在早上或晚上同時(shí)給汽車(chē)充電，那么電網(wǎng)就會(huì)受到壓力，”創(chuàng)新中心主任 Dolf Gielen 解釋道。 IRENA 技術(shù)?！耙虼?，充電時(shí)間至關(guān)重要?！?

電動(dòng)汽車(chē)的自主性不僅取決于安裝的電池容量，還受到其運(yùn)行環(huán)境溫度、車(chē)載輔助服務(wù)消耗以及駕駛員駕駛類(lèi)型的影響。

一種先進(jìn)的智能充電方法是車(chē)輛到電網(wǎng) (V2G)，已經(jīng)在英國(guó)、荷蘭和丹麥進(jìn)行了測(cè)試;該技術(shù)允許專(zhuān)欄與網(wǎng)絡(luò)“對(duì)話”，使用與其相連的汽車(chē)電池，就像存儲(chǔ)系統(tǒng)一樣。

借助 V2G 應(yīng)用，電動(dòng)汽車(chē)?yán)硐氲爻蔀榇笮鸵苿?dòng)電池，由雙向生產(chǎn)和管理的可再生能源供電。根據(jù)需求，可用能源從房屋轉(zhuǎn)移到汽車(chē)或網(wǎng)絡(luò)，為提供能源的人帶來(lái)經(jīng)濟(jì)回報(bào)。在這些未來(lái)的智能電網(wǎng)中，汽車(chē)也將成為清潔能源價(jià)值鏈中必不可少的一環(huán)。

V2G 的應(yīng)用還帶來(lái)了其他優(yōu)勢(shì)：除了減少污染和間接環(huán)保外，對(duì)運(yùn)營(yíng)商和車(chē)主都有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。存儲(chǔ)在電池中的能量可用于滿足部分本地能源需求——降低負(fù)載曲線的峰值。這減少了發(fā)電廠的壓力，減少了配電系統(tǒng)中的能量，從而減少了損失。因此，峰值的降低允許在最大負(fù)載期間降低電力成本。V2G 發(fā)展的關(guān)鍵方面之一是為與智能電網(wǎng)的通信創(chuàng)建和傳播穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)的超時(shí)。電動(dòng)汽車(chē)必須與電氣系統(tǒng)完美結(jié)合，

各種研究已經(jīng)調(diào)查了車(chē)輛和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之間通信的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)。各種項(xiàng)目已經(jīng)研究了使用 IEC 62056 DLMS/COSEM 的機(jī)會(huì)，利用協(xié)議的技術(shù)方面將信息轉(zhuǎn)發(fā)到智能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) - 例如負(fù)載平衡控制器。

另一種方法是使用 IEC 61850 協(xié)議來(lái)支持變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通信，以實(shí)現(xiàn)可再生能源之間的能量流管理等目的。已經(jīng)提出了一個(gè)特定的擴(kuò)展，以允許與各種 V2G ISO/IEC 15118 接口進(jìn)行交互。圖 4 顯示了該參考項(xiàng)目如何提出 ISO/IEC 15811 和 IEC 61850 協(xié)議的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)端到端 V2G 通信。

STMicroelectronics 的 ST2100 STreamPlug 集成了一個(gè)可配置的 Arm9 內(nèi)核，能夠支持多個(gè) HomePlug AV 或 HPGP 端口。該器件旨在為各種智能用例(如電動(dòng)汽車(chē)充電)提供單芯片解決方案。Arm 內(nèi)核提供了足夠的處理能力來(lái)托管智能充電應(yīng)用程序和協(xié)議棧，例如 IEC 61850 或 DLMS/COSEM，建議用于與智能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信(圖 5)。

電動(dòng)汽車(chē)場(chǎng)景涵蓋了許多技術(shù)。目前，市場(chǎng)正在將其資源用于支持網(wǎng)絡(luò)容量的基礎(chǔ)設(shè)施，而不是增加整體電力生產(chǎn)。使用光伏能源作為能量收集來(lái)為電池供電的汽車(chē)提供動(dòng)力有助于使汽車(chē)旅行更加實(shí)惠。電動(dòng)汽車(chē)為新產(chǎn)品和服務(wù)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，包括車(chē)輛的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)、充電站的安裝、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和服務(wù)，以及能源管理的軟件解決方案。