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电动汽车普及增加电网负荷 我们的日常用电会受影响吗? ...

在许多关于交通工具的美好畅想之中,电动汽车是必备之物。电动汽车承载了这么多的梦想是有充分理由的。在一个仍然依赖私人运输的世界,他们什么包票都敢打:低污染、高扭矩不一而足。然而,至少有一点是可以肯定的,那就是如果全美国的交通工具立即转为靠电力运行,今天的电网很可能就全盘崩溃了。


这种大规模的、完全同步的电动汽车升级替换一定蔚为壮观。“如果每个客户都开始购买电动汽车,显然这会对现有基础设施造成很大的压力,”南加州大学维特比工程学院的电气工程教授Mohammed Beshir如是说。电影《变形金刚》引燃了对汽车的新一轮关注。不过,目前的电动汽车的替换率和应用率都还很低。当然,如果公共基础设施不注意的话,它们就会像温水煮的青蛙一样在炖锅里挣扎,而不是意识到它们已经被煮熟了,根本来不及跳到安全的地方去。


好消息是,如果电动汽车不是立即大规模投入使用的话,将会给电网带来好处,因为它可以使原本用电高峰和低谷差距非常大的日常用电量在一整天的分布趋平,甚至可以将可再生能源储存在汽车动力电池中,在需要的时候能够用得上。


1. 削平低谷


公共基础设施有足够的时间来提前计划。Beshir一直致力于研究电动汽车在未来十年内可能会对电网产生怎样的影响,他说,除非有大约15%的车辆是依靠电力来行驶的,电动汽车对电网的影响才会比较显著。彭博新能源财经在去年夏天发布的一份报告显示,到2035年,使用电动汽车的比例将会进一步上升。


即使公共基础设施部门已经关注关注到了这一大趋势,他们也需要注意电动汽车的投入使用对城市,城镇或社区的潜在影响,尤其是那些电动汽车的增长比其他地方的都要快的城市。让我们把这种情况称为“时刻与马斯克保持一致”。“如果一个街区的每个家庭都有一辆电动汽车,这可能相当于该街区现有电力负荷的两倍”,Beshir说。


这确实是个大问题,因为公共基础设施部门传统上以轮毂方式发电,然后发电厂用高压电线输电,给你的电灯、冰箱和特斯拉Model 3供电的线路同样给你邻居供电。如果某个社区的电动汽车需求激增,它可能会在附近地区造成电压不稳甚至更糟。就像政治一样,电网的问题可能看起来是全国性的,但大多数都是从本地开始的。


当地电网已经达到极限的第一个信号是变压器不堪重负,在炎热的夏天大家都打开空调尽享凉爽的时候,你可以听到这些圆柱形的金属制品发出嗡嗡的声音。它们把从高压线上输送过来的电降压到相对不那么可怕的120V和240V,以方便用户使用。


与棘手的政治那种拐弯抹角不同,需求剧增从来都是直截了当的。公共基础设施部门可以开始安装更多的变压器,因此更多的高压电力可以降至民用水平。最终,随着越来越多的人用电力汽车取代内燃汽车,电力的需求量也将与日俱增。


这种情况下的解决办法是增加能够输送更多电力的新电线。说起来容易,做起来太贵。顺便说一下,不管你是不是电动汽车的用户,这些费用你都得摊。


但Beshir和其他专家认为,电动汽车会提供足够的好处,至少可以平衡这些升级的部分成本。只要电气化还没有完全改变美国人的日常生活。这么说是基于经济学家的老生常谈:供求关系。


Argonne国家实验室运输研究中心的汽车系统分析工程师Jarod Kelly说:


每天清晨,用电需求通常会比较低,在人们开始去上班和做家务的时候,用电需求就逐渐升高了。”需求高峰一般在下午6点左右,那时候人们回家了,做晚饭,看电视…


……然后用电需求逐渐下降,在夜间降至最低。而这个时候——电动汽车可以停在车库和路边摊充电——是充电的最便宜的时间。


你可以给汽车系统设定说‘好吧,我早上8点动身’,这样电脑就能计算出它需要充电的速度,然后在你需要动身的时候电就完全充好了,这样,晚上的时候就可以降低一部分用电负荷了。


这种收费模式对公共基础设施来说是理想的。为了满足电力需求的昼夜用电高峰和低谷,公共基础设施通常不得不忙得团团转。理想的情况下,在一个特定的街区或城市里,汽车会错开过夜充电的需求——夜间用电量会接近白天的用电量。随着需求的增加以及用电波动的平均化,电费会变得更便宜。


电动汽车对公共基础设施部门非常有吸引力,甚至有人向在家中安装充电桩的用户提供折扣补贴。洛杉矶的水电部门发放了高达500美元的补贴。美国各地的其他公共基础设施部门也提供类似的补贴,比如如果你承诺在非高峰时段充电就会有特殊折扣。


引进新能源


更棒的是,电动汽车可以帮助公共基础设施部门引进可再生能源的使用。尽管美国政府最近宣布对进口光伏电池征收30%的关税,但太阳能的使用仍在增长。考虑到这种显而易见的情况——太阳在白天会发光——这可能会缓解发电厂的一些压力。


司机可以在阳光明媚的白天充电,然后错开需求高峰,还能收到点补贴优惠。“风通常在晚上刮得更厉害”,Kelly说,所以夜间电动汽车充电器能多吸收和储存一些能量,然后错开早晨的用电高峰。这种以模块化方式储存可再生能源的方法解决了风能和太阳能产业面临的最大问题之一。


最后,电动汽车和可再生能源的发展势头依然可观,而全国公共基础设施正在采用所谓的智能电网技术——传感器和其他反馈机制,以实现构建实时的需求模型。这在一定程度上是对过去事故的补救,比如2013年东北部大停电。因此,如果电动汽车确实对电网造成了一定压力,那也是因为公共基础设施部门已经在关注这一领域了。



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