Analysis of Energy Saving and Environmental Characteristics of Electric Vehicles in Regionally Disaggregated World Energy Model

This paper investigates the impact of an extensive introduction of electric vehicles (EV) and plug‐in hybrid vehicles (PHEV) into the global energy system by 2050. The significant growth of automobile ownership in emerging countries is likely to increase world oil demand and the associated carbon dioxide emissions. In order to address these energy, security, and environmental concerns, the deployment of clean energy vehicles, such as EV and PHEV, is expected to play a crucial role due to their high fuel efficiency. Consequently, we develop both a global energy system model and a world vehicle penetration model, which can explicitly analyze the impact of EV introduction into the seasonal daily electric load curve, with consideration of the specific electricity charging profile through 2050. The simulation results confirm that EV deployment contributes to energy conservation, because oil demand reduction outstrips the growth in electricity demand and the associated fuel input into the power generation mix. Concerning carbon dioxide abatement, the magnitude of the impact relies on the carbon intensity of the power generation mix. If the intensity is low enough to guarantee a carbon mitigation effect due to EV fuel saving, emissions reduction is well assured. It should be noted, however, that in regions with high carbon intensity in the power generation mix, carbon emissions per mileage of EVs is almost equivalent to that of efficient gasoline vehicles such as hybrid vehicles, and the figure for PHEV is slightly higher than for hybrid vehicles. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(4): 20–36, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22373     

Transient Magnetic Fields and Current Distributions in an Electric Vehicle Caused by a Lightning Stroke

An electric vehicle has more electronic parts than a gasoline‐powered vehicle. Not only the control circuits but also the driving circuits of electric vehicles are electrical, in contrast to those of gasoline‐powered vehicles. This means that there is a higher possibility of malfunctions in an electric vehicle due to electromagnetic disturbances caused by a lightning stroke. Therefore, it is important to establish lightning protection methodologies for electric vehicles. To clear up with the mechanisms whereby the lightning current following through the vehicle body and some other parts causes the malfunctions, it is important to clarify the transient magnetic fields and current distributions in electric vehicles. In this paper, the transient magnetic fields and the current distributions in an electric vehicle are simulated by the FDTD method, and the probability of lightning damage is discussed.     

电动汽车在河南的发展

随着能源危机和节能减排的影响,电动汽车作为新能源汽车发展的主流方向之一,越来越受到社会各界的关注。本文对电动汽车和传统汽车进行了对比,从电动汽车在国内外的发展出发,立足河南,对电动汽车产业发展和充换电设施建设进行了介绍。     

电动汽车充电对区域电网电能质量的影响

随着全球变暖、臭氧层破坏、酸雨以及能源危机所带来的影响日益显著,能源和环境问题已经逐步成为全球关注的焦点,低碳节能已经成为共识。在交通运输方面,汽车尾气排放成为了越来越需要解决的问题,从而推动了新能源汽车的发展,特别是电动汽车的发展。大量电动汽车从电网充电,必然会对电网产生影响。研究大规模电动汽车充电对区域电网电能质量的影响,主要包括谐波影响和电网电压影响。     

Modeling power consumption by electric vehicles and its impact on power demand

Electric vehicles are expected to be one of the means to level the difference between the peak time and off-peak time electric loads. From a global point of view, increasing environmental concerns make us recognize the necessity of replacing conventional gasoline cars by electric vehicles. Due to problems with the efficiency and life time of a battery, it will take time before electric vehicles are in general use. Electric vehicles are used only in specialized small fields. Automobile makers are cooperating to invent advanced batteries for use in electric vehicle. Thus, it is timely to develop appropriate infrastructure standards and technologies to make electric vehicles attractive to consumers. In this paper, we investigate the impact of electric vehicle on electricity demands by assuming analytical models of EV consumption. The charging characteristics of a battery, the running performance, and the practical driving distance of each type of car are used in this analysis. According to the scenario analysis, the simulations clearly presented the impact of EV introduction using the practical day load duration curve for the Tokyo cosmopolitan area. The authors conclude that electric vehicles are effective for load leveling under some sort of market regulations. If there is no regulation in the EV market, power shortage will occur on both nighttime and daytime because of the concentration of the nighttime charge and the quick charge. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(4): 40–47, 1997     

基于V2G技术的电动汽车实时调度策略

随着电动汽车逐渐普及,其对电网的影响也不断扩大。为加强电动汽车与电网间协作,充分利用电动汽车在电网能量调度中的高度灵活性,提出一种基于V2G技术的电动汽车实时调度策略。首先以降低充电成本和网损成本为目标,建立电动汽车调度模型。然后通过构建网损灵敏度指标分析电网节点性能,基于电网负荷制定分时电价,通过潮流计算和凸优化算法实时求解得到电动汽车充放电策略。最后以IEEE 33节点配电网为例验证了所提策略可以有效降低充电成本与网损成本,同时分析了电动汽车渗透率、V2G占比对车网协作效果的影响。     

银川市电动汽车市场响应行为影响因素识别与分析

银川市为汽车保有量迅速增长的地区,为提高电动汽车在银川的普及率,需对银川市电动汽车市场响应行为进行统计分析,对其影响因素进行识别与评价。在分析可能影响电动汽车市场响应行为的因素后,设计了银川市电动汽车市场响应行为调查问卷,并进行分析,总结出影响银川市电动汽车市场响应行为的关键因素主要是国家政策、个人因素以及电动汽车特性。该方法可为电动汽车在银川的推广提供决策依据。     

基于广义纳什议价的V2V能量交易研究

为解决大量电动汽车(electric vehicle, EV)接入电网或微电网产生额外负荷冲击的问题，提出了一种基于广义纳什议价(generalized Nash Bargaining, GNB)理论的电动汽车交易模型。在市场中选择将配电网络(distribution network, DN)运营商作为代理，并在配电网络中安装变压器和并联电容器。DN运营商可通过变压器和电容器上的有载分接开关来管理网络上的电压和无功功率(voltage and reactive power, Volt -VAR)。同时，市场中允许两种交易方式，一种是EV直接与DN进行交易，另一种是电动汽车之间以点对点(peer to peer, P2P)的方式进行能源交易。最后，将GNB问题分为两个子问题，即社会福利最大化问题(P1)和能源交易问题(P2)，通过调用遗传算法对P1和P2进行求解。结果表明，加入Volt-VAR后，社会福利得到了增加，参与市场的各个代理也获得更公平的利润分配。所提出的模型促进了电动汽车之间的能量交易，降低了电动汽车无序充电对电网的冲击。     

计及电动汽车和柔性负荷的微电网能量调度

针对近年来电动汽车(electric vehicle, EV)数量的不断增加和分布式发电的快速发展对电网造成巨大冲击的问题，提出了综合考虑电动汽车和柔性负荷等可控资源的优化调度方案，降低微电网运行成本并减少了对电网的冲击。首先建立考虑电动汽车和各种柔性负荷的“源-网-荷-储”微电网典型拓扑结构。然后对微电网中可调节资源进行建模，并考虑不同渗透率及电动汽车数量下峰谷平时段的重新划分，求解不同渗透率、储能容量及电动汽车数量下微电网的最低运行成本，同时确定最优微电网配置方案。最后通过仿真验证表明，所提优化方案可以在微电网运行成本降低8.1%的同时，将联络线功率波动维持在50 kW以内并且保持较高的柔性负荷用户满意度。     

Energy‐saving Technologies for Automobiles

Since entering the 21st century, we have been facing a globally urgent need for all nations, without exception, to deal with environmental concerns such as global warming and energy issues arising from the depletion of fossil fuels. As a countermeasure, next‐generation vehicles for a recycling‐based society that are energy‐efficient, compact, light, low‐cost and reliable need to spread in the society. In this study, we will explain the basic philosophy of how to approach next‐generation energy‐saving technologies for automobiles, the current status and technological issues of internal combustion engines (ICE), hybrid electric vehicles (HEVs), electric vehicles (EVs), and fuel cell vehicles (FCVs) with the latest examples. Copyright © 2008 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

考虑冷负荷冲击影响的电动汽车辅助孤岛复电方法

提出了一种考虑冷负荷冲击影响的电动汽车辅助孤岛复电方法。该方法中,首先提出对任意给定的冷负荷变化模型和电动汽车放电衰减模型进行离散化,进而在混合整数线性规划的框架下,以缺失电量最小化为目标,建立了考虑离散冷负荷模型和电动汽车放电模型的最优孤岛复电规划方法。所提方法在IEEE RBTS-BUS6系统上进行了测试,分析了冷负荷冲击对孤岛供电的影响,以及电动汽车放电对增强孤岛供电恢复的辅助作用。同时,研究了电动汽车场总放电功率利用率和失电负荷能量恢复率之间的量化关系。     

满意度和清洁度优先的电动汽车与新能源双层多目标优化调度

电动汽车和以风电、光电为代表的新能源的引入改善了电力系统对环境的影响,然而电动汽车入网的随机性和新能源出力的不确定性给系统运行和调度带来了新问题。针对此背景,建立了考虑用户满意度的电动汽车与新能源联合调度的双层多目标优化模型,用户的满意度指标、排污量作为上层决策,火电机组的发电成本、电动汽车和新能源出力的波动作为下层决策,用改进的NSGA2算法对上下层问题同时求解,得到Pareto非劣解集,用基于粗糙集的不确定决策确定最优折中解。将上述模型应用到实际算例,结果不仅验证了所提出模型的合理性,而且对电力系统在新环境下的调度决策提供了参考。     

含电动汽车的交直流混合微网优化调度

为减少电动汽车充电对电网的影响和提高新能源的消纳率,将电动汽车纳入交直流混合微网,根据电动汽车时空特性,建立其无序充电模型。基于分时电价机制,建立了电动私家车不同响应度和电动出租车充电站不同响应模式下的有序充电模型,结合充电方式和交直流混合微网结构特性建立了以日前发电成本最小为目标的微网优化运行模型,通过算例对比了电动汽车无序充电和有序充电对微网调度经济性的影响,证明了有序充电的经济性。算例比较了直流侧同一分时电价响应模式下不同响应度情况对调度目标的影响,以及同一响应度下不同响应模式的结果。通过结果对比,验证了所提出模型的经济性和有效性。     

国外电动汽车发展机制

选取电动汽车发展迅速的典型国家,从不同角度分析国外电动汽车发展机制,并结合甘肃省风电发展及其他具体情况,提出甘肃省电动汽车发展的几点启示,拟为甘肃风电消纳和电动汽车推广政策的制定提供理论上的支持与参考,也为其他地区新能源消纳和电动汽车的发展机制提供新思路。     

电动汽车对电力系统的影响研究

在能源紧缺的今天,电动汽车的发展已成必然,大量电动汽车的出现,不仅加重了用电高峰的负荷,而且还存在着谐波污染,必然会对电力系统造成冲击,本文研究了电动汽车对电力系统的影响,包括当前系统电力容量需求以及充电对电网造成的谐波污染等问题。之后提出了问题的多种解决方案,并对电动汽车的未来发展前景进行了展望。     

车网互联（V2G）支持高峰电力的技术经济分析

针对城市高峰电力负荷大、持续时间短的特点,采用车网互联（V2G）模式,通过电动车集群晚间低谷充电,白天停驶时反馈给电网以支持高峰电力负荷,有利于城市电网削峰填谷,并提高能源利用效率。以带有30 kW·h动力电池的电动车集群集中放电来支持上海地区12 h的800 MW高峰电力为例,通过V2G模式中成本和收益的经济核算,发现电动车主和电网企业都能从V2G模式中受益。与风能、太阳能一样,V2G模式是一种节能、环保、可持续发展的模式。     

基于电动汽车负荷预测的台区变压器选型策略

电动汽车凭借其特殊的能源驱动方式,可以有效地降低污染排放和提高能源利用效率,但作为一种新型负荷在带来社会效益的同时,也给电网的运行带来了诸多挑战。电动汽车渗透率的提高将引起电力系统整体负荷的增长,进而推动配电网提前改造。因此在进行配电网的扩容与升级时,有必要充分考虑电动汽车的影响。首先分析了电动汽车发展对电力系统的影响以及工程实际中配电网扩容需要考虑的因素。然后分析了电动汽车充电负荷的影响因素,并建立相应的预测模型,基于分析过程选择既可以反映模型参数,又方便采集的可观测量,从而为实现区域内电动汽车的负荷预测提供方向。在此基础上,进一步建立区域的配电网经济模型,指导供电台区内的变压器选型和评价指标的调整,在满足供电可靠性的前提下,提高电网的适应性和经济性,进一步促进电动汽车与电网的协同发展。     

电动汽车快充对配电网的风险研究

电动汽车快速充电行为将会对电网产生巨大的影响,探讨电动汽车快充对电网的安全风险具有重要意义。考虑电动汽车接入对电网的影响,从多方面风险指标体系出发,建立立体化的风险指标。通过K-L变换进行信息融合,并运用基于多属性决策的节点重要性综合评价方法进行综合评价,得到各电动汽车占有率下的电网综合风险排序。研究结果表明:通过综合风险评估方法得到,不考虑电动汽车带来的经济收益时,电动汽车随着占有率的增大,对电网带来的风险越来越大;当考虑电动汽车带来的经济收益后,电网的风险会在某个区间相对更大,对某一区域的快充电动汽车容纳数量具有一定的指导意义。     

混合动力汽车复合储能技术

通过剖析混合动力汽车(HEV)存在的主要问题,指出单一储能技术在某些情况下已不能满足车辆的需求,要解决HEV电源存在的问题,可采用复合储能技术。该技术现已成为HEV动力电源的一种发展趋势。结合复合储能开发的实例,给出目前复合储能技术的典型组合方式、应用场合及发展趋势。     

基于实测数据的多类型电动汽车充电负荷分析

本文基于某电动汽车公司的实测数据,对多类型电动汽车跟踪数据进行统计分析。首先设定条件对数据进行预处理,删除异常数据并采用拉格朗日插值法补充部分数据;然后,文中借助K–S检验和J-B检验等方法,验证电动汽车集群数据是否符合规律分布;再采用蒙特卡洛法对电动汽车充电负荷进行仿真,形成多类型电动汽车充电负荷曲线;最后,结合日用电负荷,分析了无序充电情况下电动汽车负荷对电网的影响。结果表明,电动私家车与电动出租车具有较大的负荷调度潜力,但无序充电下会产生“峰上加峰”现象。