Интеграция зарядной инфраструктуры для электромобилей в США, Европе и Китае

Page 1
background image

Page 2
background image

14

СЕТИ

РОССИИ

Э

Л

Е

К

Т

Р

О

М

О

Б

И

Л

И

ЭЛЕК

ТРОМОБИЛИ

Интеграция зарядной 

инфраструктуры для 

электромобилей в 

США, Европе и Китае

1

РЕГИОНАЛЬНЫЙ

 

ТРАНСПОРТ

 

И

 

ДИНАМИКА

 

РАЗВИТИЯ

 

РЫНКА

 

ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

 

В

 

борьбе

 

за

 

снижение

 

выбросов

 

транспортными

 

средствами

основ

-

ными

 

из

 

которых

 

являются

 

оксиды

 

азота

двуокись

 

серы

 

и

 

двуокись

 

углерода

руководители

 

различных

 

стран

 

мира

 

поставили

 

амбициоз

-

ные

 

цели

 

по

 

внедрению

 

электро

-

мобилей

  (

ЭМ

). 

Согласно

 

целевой

 

программе

 Electric Vehicle Initiative, 

в

 

которой

 

участвуют

 

семь

 

стран

количество

 

электромобилей

 

и

 

ги

-

бридных

 

автомобилей

 

за

 

последние

 

семь

 

лет

 

должно

 

вырасти

 

в

 10 

раз

 — 

от

 2 

до

 20 

млн

 

к

 2020 

году

 (

рис

. 1). 

Эти

 

цифры

 

в

 

виде

 

доли

 

от

 

обще

-

го

 

количества

 

автомобилей

находя

-

щихся

 

в

 

эксплуатации

представляют

 

собой

 

лишь

 

незначительную

 

часть

в

 

США

 

насчитывалось

 

в

 2010 

г

более

 

230 

млн

 

легковых

 

автомобилей

 

по

 

сравнению

 

с

 

примерно

 250 

млн

 

в

 

странах

 

ЕС

 

и

 240 — 

в

 

Китае

.

ИНФРАСТРУКТУРА

 

ЗАРЯДНОЙ

 

СЕТИ

 

ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Дополнительное

 

инвестирова

-

ние

 

в

 

строительство

 

зарядных

 

стан

-

ций

 

для

 

электромобилей

 

является

 

предметом

 

нескончаемых

 

споров

 

в

 

регионах

Вложения

 

в

 

зарядные

 

станции

 

поддерживаются

 

сторон

-

Рис

. 1. 

Рост

 

рынка

 

ЭМ

 

согласно

 

целевым

 

программам

 

стран

-

участниц

 

Источник

отчёт

 

министерской

 

Конференции

 

по

 

чистой

 

энергии

 

(Clean Energy Ministerial)

1

 

По

 

материалам

 

обзорного

 

аналитического

 

отчёта

подготовленного

 M.J. Bradley 

& Associates LLC (

США

и

 

одобренного

 Regulatory Assistance Project (RAP), 

а

 

так

-

же

 International Council on Clean Transportation (ICCT).

20

16

12

8

4

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Китай

США

Индия

Нидерланды

Португалия

Япония

Франция

Испания

Германия

млн

 

ЭМ

Спонсор

 

рубрики

 

ООО

 «

ММС

 

Рус

»


Page 3
background image

15

 1 (22), 

январь

февраль

, 2014

никами

 

электромобилей

 

с

 

той

 

точ

-

ки

 

зрения

что

 

доступ

 

к

 

зарядным

 

станциям

 

послужит

 

толчком

 

к

 

мак

-

симальной

 

адаптации

 

электромо

-

билей

Другие

 

утверждают

что

 

риск

 

излишней

 

застройки

 

и

 

привязки

 

об

-

щественных

 

фондов

 

к

 

уценённым

 

активам

 

настолько

 

велик

что

 

засло

-

няет

 

собой

 

все

 

перспективы

и

 

что

 

общественные

 

зарядные

 

станции

 

необходимы

 

только

 

в

 

аварийных

 

ситуациях

Большинство

 

европейских

 

стран

 

поддерживают

 

государственную

 

по

-

мощь

 

на

 

строительство

 

зарядных

 

станций

К

 2020 

году

 

во

 

Франции

 

планируется

 

построить

 400 

тысяч

 

станций

в

 

Германии

 

компания

 RWE 

планирует

 

построить

 

сеть

 

заряд

-

ных

 

станций

а

 

компания

 Iberdrola, 

которая

 

владеет

 

сетью

 

зарядных

 

станций

 

по

 

всей

 

Испании

планиру

-

ет

 

развернуть

 

строительство

 

новых

 

коммерческих

 

станций

 

для

 

зарядки

 

электромобилей

 

различного

 

класса

.

Китайские

 

компании

 

коорди

-

нируют

 

строительство

 

зарядных

 

станций

 

с

 

городскими

 

властями

Компания

 China Southern Power 

Grid Company 

согласна

 

бесплатно

 

построить

 

для

 

каждого

 

владельца

 

столбы

 

с

 

розетками

 

для

 

зарядки

 

электромобиля

 

у

 

дома

 

или

 

недале

-

ко

 

от

 

места

 

работы

По

 

прогнозам

 

компании

 SDRC 

в

 

следующем

 

году

 

в

 

Шеньчжене

 

использование

 

источни

-

ков

 

альтернативной

 

энергии

 

для

 

за

-

рядки

 

электромобилей

 

значительно

 

возрастёт

 

и

 

будет

 

построено

 

около

 

6000 

новых

 

зарядных

 

стоек

Это

 

положительный

 

рост

 

по

 

сравнению

 

с

 

имеющимися

 

на

 

апрель

 2012 

го

-

да

 64 

станциями

В

 

Шанхае

 

на

 

се

-

годняшний

 

день

 

насчитывается

 

12 

зарядных

 

станций

 

и

 890 

отдель

-

но

 

стоящих

 

столбов

 

с

 

розетками

 

для

 

зарядки

но

 

уже

 

к

 2015 

году

 

заплани

-

ровано

 

довести

 

количество

 

станций

 

до

 50 

и

 

столбов

 — 

до

 5 

тысяч

Такая

 

инфраструктура

 

представляет

 

собой

 

лишь

 

ничтожную

 

часть

 

от

 

заплани

-

рованного

: 1000 

уличных

 

столбов

 

с

 

розетками

 

в

 

Шеньчжене

это

 

менее

 

3% 

от

 

запланированных

 40 

тысяч

В

 2012 

году

 

в

 

Пекине

 

было

 60 

за

-

рядных

 

станций

 

и

 

пунктов

 

по

 

обмену

 

аккумуляторов

 

и

 1080 

столбов

 

с

 

ро

-

зетками

К

 2015 

году

 

их

 

количество

 

должно

 

возрасти

 

до

 256 

станций

 

и

 

42 

тысяч

 

столбов

Федеральное

 

налогообложение

 

США

 

стимулирует

 

покупку

 

и

 

установ

-

ку

 

оборудования

 

по

 

зарядке

 

элек

-

тромобилей

Штатам

 

Калифорния

 

и

 

Массачусетс

 

разрешено

 

субсиди

-

рование

 

покупки

 

и

 

установки

 

обо

-

рудования

 EVSE, 

хотя

 

и

 

на

 

пилотном

 

уровне

Распределительная

 

компа

-

ния

 

Мичигана

 

предлагает

 

скидки

 

на

 

закупку

 

оборудования

 EVSE 

для

 

своих

 

жителей

.

КАК

 

ВЛИЯЕТ

 

ЗАРЯДНАЯ

 

СТАНЦИЯ

 

НА

 

СЕТЬ

?

В

 

перспективе

 

рост

 

потребле

-

ния

 

электроэнергии

 

при

 

наличии

 

электромобилей

 

будет

 

зависеть

 

от

 

того

когда

где

 

и

 

как

 

быстро

 

будут

 

они

 

заряжаться

В

 

краткосрочной

 

перспективе

 

с

 

точки

 

зрения

 

обще

-

го

 

потребления

 

владение

 

электро

-

мобилями

 

приведёт

 

к

 

небольшому

 

росту

 

потребления

выходящего

 

за

 

пределы

 

запланированного

 

в

 

мас

-

штабах

 

экономики

Приведём

 

при

-

мер

электромобилю

проходящему

 

12000 

миль

 

в

 

год

 (33 

мили

 

в

 

день

), 

необходимо

 300 

ватт

-

часов

 

на

 

милю

в

 

год

 

потребность

 

в

 

топли

-

ве

 

составит

 3600 

кВт

ч

или

 

около

 

10 

кВт

ч

 

в

 

день

В

 

США

как

 

по

-

казано

 

на

 

рис

. 2, 

электромобиль

 

средней

 

мощности

  (

при

 

увеличе

-

нии

 

числа

 

электромобилей

 

на

 16% 

в

 

год

 

при

 

менее

 

чем

 1% 

милей

пройденных

 

в

 2013, 

и

 

до

 29% — 

в

 

2040 

году

вызовет

 

рост

 

потребле

-

ния

 

электроэнергии

 

не

 

менее

 

чем

 

10% 

от

 

общего

 

объёма

 

генерации

.

Исследование

проведённое

 

Тихоокеанской

 

северо

-

западной

 

национальной

 

лабораторией

 (Pa-

ci

 c Northwest National Lab (PNNL), 

показывает

что

 

сегодня

 

энергоси

-

стема

 

США

 

может

 

выдержать

 73% 

легковых

 

гибридных

 

автомобилей

 

с

 

подзарядкой

 

от

 

электросети

Эта

 

цифра

 

снижается

 

до

 43%, 

если

 

за

-

правка

 

будет

 

происходить

 

только

 

в

 

ночное

 

время

В

 

отчёте

приведён

-

ном

 

Национальной

 

лабораторией

 

возобновляемой

 

энергии

 (National 

Renewable Energy Laboratory), 

да

-

ются

 

аналогичные

 

цифры

т

.

е

суще

-

ствующие

 

генерирующие

 

мощно

-

сти

 

США

 

могут

 

удовлетворить

 

спрос

 

на

 

ночные

 

зарядки

 

электромобилей

 

при

 

уровне

 

проникновения

 

послед

-

них

равном

 20%. 

Ещё

 

в

 

одном

 

ис

-

следовании

 

говорится

что

 

полная

 

электрификация

 

пассажирских

 

электромобилей

 

в

 

странах

 

Европы

 

может

 

привести

по

 

предваритель

-

ным

 

подсчётам

к

 

увеличению

 

спро

-

са

 

на

 

электроэнергию

 

на

 13%. 

МАГИСТРАЛЬНОЕ

 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

СТРУКТУРА

 

ТОПЛИВНОГО

 

БАЛАНСА

ЦЕНЫ

 

И

 

КРИВЫЕ

 

НАГРУЗКИ

Традиционно

 

годовое

 

планиро

-

вание

 

графиков

 

нагрузки

 

осущест

-

вляется

 

таким

 

образом

чтобы

 

су

-

ществующих

 

мощностей

 

хватило

 

с

 

запасом

 

на

 

удовлетворение

 

за

-

планированных

 

уровней

 

нагрузки

В

 

реальных

 

условиях

 

системные

 

операторы

 

запрашивают

 

произво

-

дительность

 

генерирующих

 

блоков

 

в

 

порядке

 

возрастания

 

издержек

Рис

. 2. 

Рост

 

потребления

 

электроэнергии

 

в

 

США

 

за

 

счёт

 

увеличения

 

числа

 

электромобилей

Проникновение

 

на

 

рынок

 

показано

 

в

 

процентах

 

от

 

общего

 

числа

 

пройденных

 

миль

Источник

: MJB&A

2013

2040

Прогнозируемые

 

объёмы

 

генерации

12% 

ЭМ

29% 

ЭМ

72% 

ЭМ

5212

4044

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

ТВт

·

ч


Page 4
background image

16

СЕТИ РОССИИ

Планирование

 

имеющихся

 

объ

-

ёмов

 

электроэнергии

 

производится

 

таким

 

образом

чтобы

 

потребитель

-

ские

 

запросы

 

в

 

своём

 

большинстве

 

удовлетворялись

 

в

 

течение

 

года

 

с

 

наименьшими

 

издержками

И

 

толь

-

ко

 

когда

 

уровень

 

нагрузки

 

становит

-

ся

 

пиковым

диспетчеры

 

системы

 

задействуют

 

высокозатратные

 

бло

-

ки

Такой

 

подход

 

рассматривается

 

здесь

 

на

 

примере

 

оптового

 

рынка

 

электроэнергии

 ISO-NE. 

На

 

рис

. 3 

даётся

 

кривая

 

энергоснабжения

 

для

 ISO-NE, 

которая

 

показывает

как

 

система

 

строит

 

отношения

 

с

 

различными

 

источниками

 

генера

-

ции

 

в

 

зависимости

 

от

 

того

какая

 

суммарная

 

мощность

 

требуется

По

 

мере

 

того

 

как

 

от

 

системы

 

требуется

 

всё

 

больше

 

мощности

системный

 

оператор

 

может

 

переключиться

 

на

 

более

 

высокотарифные

 

генераторы

 

и

 

стоимость

 

электроэнергии

 

возрас

-

тает

В

 

этом

 

примере

 

при

 

неболь

-

шом

 

росте

 

спроса

 — 

от

 22500 

до

 

25000 

МВт

 — 

стоимость

 

электриче

-

ства

 

возрастает

 

вдвое

На

 

графике

 

также

 

видно

как

 

меняется

 

структура

 

топливного

 

баланса

 

в

 

различных

 

точ

-

ках

 

кривой

При

 

спросе

 15000 

МВт

 

системный

 

оператор

 

полагается

 

в

 

основном

 

на

 

гидростанции

атом

-

ные

 

станции

 

и

 

станции

работаю

-

щие

 

на

 

природном

 

газе

При

 

спросе

 

25000 

МВт

 

системному

 

оператору

 

уже

 

необходимы

 

станции

работаю

-

щие

 

на

 

угле

 

и

 

биомассе

Для

 

того

 

чтобы

 

понять

как

 

ЭМ

 

могут

 

повлиять

 

на

 

структуру

 

гене

-

рирующих

 

мощностей

рассмотрим

 

летний

 

день

когда

 

пиковая

 

нагруз

-

ка

 

системы

 

составляет

 22000 

МВт

 

без

 

учёта

 

станций

 

подзарядки

В

 

это

 

время

 

стоимость

 

мегаватта

 

составит

 

52 

доллара

При

 

подключении

 

к

 

сети

 

10000 

электромобилей

каждому

 

из

 

которых

 

для

 

подзарядки

 

требуется

 

20 

кВт

нагрузка

 

на

 

систему

 

возра

-

стёт

 

на

 200 

МВт

 (

рис

. 3, «A»). 

В

 

этом

 

случае

 

рыночная

 

цена

 

электриче

-

ства

 

возрастёт

 

на

 80% (

рис

. 3, «B»).

Энергопотребление

 

меняется

 

в

 

течение

 

дня

 

и

 

с

 

учётом

 

сезона

 

в

 

зависимости

 

от

 

типа

 

потребления

который

 

подвержен

 

влиянию

 

по

-

годных

 

условий

распорядка

 

дня

 

и

 

типа

 

нагрузки

 

на

 

сеть

На

 

рис

. 4 

показаны

 

колебания

 

нагрузки

 «

в

 

уз

-

лах

» — 

конкретных

 

точках

 

сети

 

для

 

двух

 

представительных

 48-

часовых

 

периодов

 

времени

 

в

 

июле

 2012 

и

 

январе

 2013 

года

 

в

 

Массачусет

-

се

Пик

 

нагрузки

 

пришёлся

 

летом

 

на

 

самую

 

жаркую

 

часть

 

дня

когда

 

включаются

 

кондиционеры

Зимой

 

пики

 

нагрузки

 

в

 

течение

 

дня

 

прихо

-

дятся

 

на

 

середину

 

утра

 

и

 

на

 6 

часов

 

вечера

когда

 

люди

 

возвращаются

 

домой

 

и

 

включают

 

свет

 

и

 

бытовые

 

приборы

На

 

рис

. 4 

в

 

режиме

 

реаль

-

ного

 

времени

 

также

 

даны

 «

предель

-

ные

 

локальные

 

цены

» (

долл

./

МВт

), 

или

 

местное

 

ценообразование

со

-

гласно

 

которому

 

цены

 

растут

 

и

 

па

-

дают

 

с

 

уровнем

 

потребления

Эти

 

схемы

 — 

единичного

 

или

 

двойного

 

ежедневного

 

спроса

ро

-

ста

 

цен

 

при

 

повышенной

 

потреб

-

ности

 

в

 

мощностях

структуры

 

то

-

пливного

 

баланса

которые

 

зависят

 

от

 

общего

 

спроса

, — 

считаются

 

пра

-

вильными

 

независимо

 

от

 

структуры

 

рынка

 

электроэнергии

Значения

 

Источник

: Ventyx, MJB&A

Рис

. 3. 

Кривая

 

электроснабжения

 

Массачусетса

 — 

рынок

 ISO-NE

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0

Гидро

/

ветер

5000

Атом

(

А

)

(

В

)

Уголь

Уголь

Газ

Нефтепродукты

Атом

Биомасса

Гидро

Ветер

Другое

Биомасса

Нефтепродукты

/

Биомасса

Природный

 

газ

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Суммарная

 

мощность

 (

МВт

)

Предельная

 

стоимость

 (

долл

./

МВт

)

Спонсор

 

рубрики

 

ООО

 «

ММС

 

Рус

»


Page 5
background image

17

 1 (22), 

январь

февраль

, 2014

для

 

зарядки

 

электромобилей

 

следу

-

ющие

:

• 

то

как

 

заряжается

 

электро

-

мобиль

определяет

 

место

 

на

 

кривой

 

нагрузки

  (

верхний

 

или

 

нижний

 

экстремумы

). 

Вне

-

пиковая

 

интеграция

 

обычно

 

требует

 

некоторых

 

изменений

 

в

 

производительности

 

системы

поскольку

 

она

 

уже

 

рассчитана

 

на

 

рост

 

нагрузки

 

до

 

запланиро

-

ванного

 

пика

;

• 

то

как

 

зарядка

 

ЭМ

 

влияет

 

на

 

кривую

 

электроснабжения

определяет

 

колебание

 

цен

 

рын

-

ка

 

электроэнергии

 

и

 

величину

 

дополнительно

 

подключаемых

 

генерирующих

 

мощностей

;

• 

то

насколько

 

быстро

 

заряжает

-

ся

 

ЭМ

  (

т

.

е

мощность

 

зарядных

 

станций

), 

определяет

насколько

 

ЭМ

 

увеличивает

 

нагрузку

 

систе

-

мы

ЭМ

 

с

 

небольшой

 

ёмкостью

 

аккумуляторов

 

оказывают

 

меньшее

 

влияние

 

на

 

нагрузку

 

системы

• 

то

где

 

заряжается

 

ЭМ

оказыва

-

ет

 

влияние

 

на

 

стоимость

 

интегра

-

ции

поскольку

 

кривая

 

нагрузки

стоимость

 

и

 

структура

 

топливного

 

баланса

 

во

 

многом

 

обусловлены

 

местными

 

условиями

Зарядка

 

ЭМ

 

во

 

внепиковое

 

время

 

позволяет

 

существующей

 

инфраструктуре

 

выдержать

 

незна

-

чительный

 

уровень

 

внедрения

 

ЭМ

но

 

без

 

учёта

 

типа

 

зарядки

Водители

 

могут

 

заряжаться

 

от

 

розетки

 

во

 

вре

-

мя

 

послеобеденного

 

пика

 

нагрузки

на

 

что

 

потребуются

 

дополнительные

 

мощности

 

по

 

передаче

 

и

 

распреде

-

лению

увеличивая

 

тем

 

самым

 

раз

-

рыв

 

между

 

пиковой

 

и

 

внепиковой

 

нагрузками

ЦЕНТРЫ

 

НАГРУЗКИ

 

Центры

 

нагрузки

 

становятся

 

очень

 

популярными

 

зонами

и

 

в

 

них

 

отмечается

 

наибольшее

 

количество

 

автомобилей

 

и

 

низкое

 

качество

 

воздуха

Например

Агентство

 

ох

-

раны

 

окружающей

 

среды

 

из

 

десяти

 

округов

 

Калифорнии

 

выделило

 

два

 

как

 

несоответствующие

 

по

 

содер

-

жанию

 

озона

В

 

результате

 

там

где

 

ЭМ

 

могли

 

бы

 

показать

 

свои

 

пре

-

имущества

заменив

 

мобильные

 

источники

 

загрязнений

они

 

также

 

являются

 

серьёзной

 

проблемой

 

для

 

интеграции

 

в

 

сеть

 

вследствие

 

её

 

высокой

 

загрузки

Без

 

тщательного

 

планирования

 

зарядка

 

большого

 

парка

 

ЭМ

 

в

 

таких

 

центрах

 

сосре

-

доточения

 

населения

 

потребует

 

значительной

 

модификации

 

инфра

-

структуры

 

передачи

 

и

 

генерации

Отказ

 

от

 

модификаций

 

приведёт

 

к

 

резкому

 

росту

 

цен

 

на

 

электричество

 

и

 

его

 

дефициту

Подобная

 

динамика

 

наблюдает

-

ся

 

в

 

Европе

 

и

 

Китае

В

 

большинстве

 

густонаселённых

 

городов

 

обоих

 

ре

-

гионов

 

стандарты

 

качества

 

по

 

со

-

держанию

 

твёрдых

 

частиц

 

и

 

озона

 

завышены

И

хотя

 

Европейская

 

энергосистема

 

движется

 

к

 

объеди

-

нению

существуют

 

значительные

 

ограничения

 

в

 

системе

 

передачи

 

электроэнергии

 

через

 

границы

устанавливающие

 

пределы

 

перето

-

ков

 

мощности

 

между

 

источниками

 

генерации

 

и

 

нагрузками

Таким

 

об

-

разом

оценка

 

адекватности

 

систе

-

мы

 

должна

 

включать

 

необходимость

 

соблюдения

 

баланса

 

между

 

генера

-

цией

 

и

 

нагрузкой

 

и

 

ограничения

 

по

 

фактическим

 

перетокам

 

мощности

.

КОНТРОЛИРУЕМАЯ

 

ЗАРЯДКА

 

ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

 

Контролируемая

 

зарядка

 — 

это

 

когда

 

её

 

режим

 

сопровождается

 

це

-

новыми

 

сигналами

 

и

 

другими

 

меха

-

низмами

 

стимулирования

 

с

 

целью

 

ограничения

 

негативного

 

влияния

 

сети

С

 

другой

 

стороны

неконтро

-

лируемая

 

зарядка

 — 

это

 

процесс

который

 

не

 

сопровождается

 

ника

-

кой

 

информацией

 

о

 

стоимости

 

элек

-

тричества

 

в

 

том

 

месте

куда

 

решил

 

подключиться

 

владелец

и

 

зарядное

 

устройство

  «

вытягивает

» 

из

 

розетки

 

максимальный

 

объём

 

мощности

 

до

 

полной

 

зарядки

 

аккумулятора

Ис

-

следования

 

показывают

что

 

при

 

контролируемой

 

зарядке

 

ЭМ

 

мож

-

но

 

нормировать

 

общую

 

нагрузку

более

 

полно

 

использовать

 

базовую

 

нагрузку

 

генерирующих

 

блоков

 

и

 

не

 

перегружать

 

установленную

 

мощ

-

ность

И

 

наоборот

т

.

к

большинство

 

зарядных

 

устройств

 

ЭМ

 

неконтро

-

лируемы

это

 

может

 

привести

 

к

 

на

-

рушениям

 

нормирования

 

напряже

-

ния

перегрузке

 

трансформаторов

 

и

 

увеличению

 

потерь

 

в

 

линии

Не

-

правильно

 

управляемый

 

процесс

 

зарядки

 

может

 

оказать

 

негативное

 

влияние

 

на

 

работу

 

и

 

надёжность

 

сети

привести

 

к

 

увеличению

 

сто

-

имости

 

электроэнергии

 

и

 

росту

 

выбросов

Как

 

было

 

показано

контролируемая

 

зарядка

 

намного

 

выгоднее

 

для

 

сетевых

 

операторов

чем

 

неконтролируемая

.

На

 

рис

. 5 

рассматривается

 

слу

-

чай

 

на

 

основе

 

простой

 

модели

 

ЭМ

который

 

заряжается

 

исключительно

 

дома

В

 

течение

 

года

 

требования

 

по

 

мощности

 

электромобиля

 

в

 

США

 

увеличили

 

бы

 

в

 

среднем

 

общее

 

по

-

требление

 

электричества

 

на

 30%, 

в

 

ЕС

 — 

более

 

чем

 

на

 50% 

и

 

на

 170 % — 

в

 

Китае

В

 

большинстве

 

стран

 

мощ

-

ности

 

зарядного

 

устройства

равной

 

0,8 

кВт

хватит

 

для

 

полной

 

зарядки

 

ЭМ

 

в

 

ночной

 

период

 

в

 

течение

 8 

ча

-

сов

Исключение

 

составляют

 

США

где

 

более

 

дальние

 

расстояния

 

по

-

ездок

 

требуют

чтобы

 

мощность

 

за

-

Источник

: ISO-NE, MJB&A

Рис

. 4. 

Почасовые

 

цены

 

и

 

нагрузки

 

в

 

реальном

 

времени

 

в

 

узловых

 

точках

 

сети

 

восточного

 

Массачусетса

 

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

400

350

300

250

200

150

100

50

0

1:00 

5:00 9:00 13:00 17:00 

21:00 1:00 5:00 9:00 13:00 

17:00 21:00 

Время

 

суток

Январь

Июль

Нагрузка

         

Цены

МВт

долл

./

МВт

·

ч


Page 6
background image

18

СЕТИ РОССИИ

рядного

 

устройства

 

была

 

не

 

менее

 

1,2 

кВт

.

Зарядка

 

при

 

таких

 

мощностях

 

целесообразна

 

при

 

наличии

 

суще

-

ствующей

 

инфраструктуры

 

распре

-

деления

 

электроэнергии

 

во

 

всех

 

регионах

и

 

в

 

этом

 

случае

 

она

 

будет

 

оказывать

 

минимальное

 

воздей

-

ствие

 

на

 

сеть

 

напряжением

 120 

или

 

240 

В

Трансформатор

 630 

кВА

об

-

служивающий

 250 

домохозяйств

в

 

среднем

 

может

 

справиться

 

с

 

нагруз

-

кой

 

от

 

каждого

 

дома

равной

 2 

кВт

До

 

тех

 

пор

пока

 

общая

 

нагрузка

 

дру

-

гих

 

домов

 

будет

 

поддерживаться

 

на

 

уровне

 1 

кВт

энергосистема

 

должна

 

быть

 

способна

 

выдержать

 

дополни

-

тельную

 

нагрузку

 

при

 

подзарядке

Но

 

в

 

реальности

 

режим

 

подзаряд

-

ки

 

крайне

 

изменчив

Короткие

 

или

 

длинные

 

поездки

 

ведут

 

к

 

большему

 

или

 

меньшему

 

общему

 

потреблению

 

мощности

Станции

 

для

 

зарядки

 

ак

-

кумуляторов

 

большой

 

ёмкости

 

во

 

время

 

зарядки

 

увеличивают

 

кратко

-

временную

 

нагрузку

 

системы

Это

 

может

 

привести

 

к

 

возникновению

 

проблем

 

в

 

местной

 

распредели

-

тельной

 

сети

 

или

 

добавить

 

нагрузку

 

на

 

сеть

 

в

 

пиковый

 

период

вызвав

 

резкое

 

увеличение

 

спроса

и

 

за

-

ставить

 

системных

 

операторов

 

для

 

поддержания

 

устойчивости

 

системы

 

включить

 

подачу

 

электроэнергии

 

по

-

вышенной

 

стоимости

 

от

 

менее

 

эф

-

фективных

 

генерирующих

 

ресурсов

.

Как

 

было

 

рассмотрено

 

ранее

исследования

проведённые

 

как

 

в

 

ЕС

так

 

и

 

в

 

США

показали

что

 

энергосистемы

 

без

 

проведения

 

существенных

 

модификаций

 

мо

-

гут

 

выдержать

 

широкомасштабное

 

Изменения

 

характеристик

 

режи

-

мов

 

зарядки

 

можно

 

достичь

 

при

 

по

-

мощи

 

ценовой

 

и

 

других

 

стратегий

Ниже

 

приведены

 

различные

 

сцена

-

рии

 

зарядки

:

• «

в

 

последнюю

 

минуту

» — 

некото

-

рые

 

водители

 

забывают

 

подклю

-

читься

 

к

 

розетке

 

в

 

ночное

 

время

 

и

 

ставят

 

машину

 

на

 

дозарядку

 

утром

• «

дома

 

и

 

на

 

работе

» — 

водители

 

имеют

 

доступ

 

к

 

зарядке

 

во

 

время

 

рабочего

 

дня

поэтому

 

зарядка

 

разнесена

 

равномерно

 

по

 

всему

 

дню

;

• «

нет

 

времени

 

на

 

зарядку

» — 

ЭМ

 

не

 

заряжаются

 

во

 

время

 

вечер

-

них

 

пиковых

 

часов

поэтому

 

создаётся

 

период

 

повышенного

 

потребления

 

электроэнергии

когда

 

заканчивается

 

время

 

льготной

 

зарядки

• «

медленная

 

зарядка

» — 

анало

-

гична

 

основному

 

сценарию

но

 

при

 

отсутствии

 

ЭМ

использую

-

щих

 

зарядные

 

станции

 

повы

-

шенного

 

напряжения

;

• «

быстрая

 

зарядка

» — 

большин

-

ство

 

ЭМ

 

заряжаются

 

на

 

станци

-

ях

 

повышенного

 

напряжения

что

 

сокращает

 

время

 

зарядки

но

 

приводит

 

к

 

созданию

 

резких

 

скачков

 

потребления

• «

быстрая

 

зарядка

 

дома

 

и

 

на

 

ра

-

боте

» — 

большинство

 

ЭМ

 

заряжа

-

ются

 

на

 

повышенном

 

напряже

-

нии

 

в

 

течение

 

рабочего

 

дня

а

 

не

 

исключительно

 

в

 

ночное

 

время

;

• «

аккумуляторы

 

малой

 

ёмкости

» — 

общая

 

потребность

 

зарядки

 

ниже

 

основной

В

 

исследовании

посвящённом

 

изучению

 

процесса

 

зарядки

 

ги

-

бридных

 

автомобилей

 

в

 

зоне

 

об

-

служивания

 

энергокомпании

 Xcel 

в

 

Колорадо

показано

как

 

разво

-

рачиваются

 

основные

 

сценарии

 

за

-

рядки

 

на

 

самом

 

деле

На

 

рис

. 7 (a) 

и

 

(b) — 

нормальные

 

графики

 

нагрузок

 

зимой

 

и

 

летом

как

 

длительная

 

и

 

не

-

контролируемая

 

зарядки

 

влияют

 

на

 

пиковую

 

нагрузку

 

и

 

увеличивают

 

разрыв

 

между

 

пиковыми

 

и

 

внепи

-

ковыми

 

нагрузками

 

и

 

общий

 

рост

 

потребности

 

системы

 

в

 

мощности

Отложенная

 

зарядка

 

минимизиру

-

ет

 

этот

 

эффект

 

путём

 

перемещения

 

части

 

пиковой

 

нагрузки

 

в

 

сторону

 

внепикового

 

периода

в

 

то

 

время

 

как

 

внепиковая

 

зарядка

 

нивелиру

-

ет

 

базовую

 

нагрузку

 

энергосисте

-

мы

сужая

 

разрыв

 

между

 

пиковым

 

Источник

: Eurostat, EIA, MJB&A

Рис

. 5. 

Зарядка

 

ЭМ

 

в

 

сравнении

 

со

 

средним

 

потреблением

 

электричества

 

одной

 

семьей

 

18000

16000

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

Китай

Германия

Дания

Испания

Франция

США

Потребление

 

в

 2011 (

кВт

)

Один

 

ЭМ

 

на

 

семью

 (

кВт

·

ч

)

Мин

нагрузка

 

за

 8 

часов

 

зарядки

 (

кВт

)

кВт

·

ч

/

год

кВт

внедрение

 

ЭМ

 

при

 

условии

что

 

зарядка

 

производится

 

от

 

домаш

-

них

 

розеток

  (

уровень

 1 

для

 

США

 

и

 

режим

 1 

для

 

ЕС

). 

Это

 

же

 

подходит

 

и

 

для

 

модернизированных

 

городских

 

районов

 

Китая

где

 

зарядка

 

акку

-

муляторов

 

малой

 

ёмкости

 

произ

-

водится

 

на

 

существующих

 

распре

-

делительных

 

мощностях

С

 

другой

 

стороны

зарядка

 

аккумул