V2G技术在智能电网中的作用

  汽车行业正慢慢的变多地转向电动汽车(EV)。虽然EV并非完全不存在环境问题，但它能够尽可能的防止碳氢化合物低效燃烧，因而能够直接应对气候平均状态随时间的变化，而且更适合使用先进的。为了尽可能发挥EV的环境效益，我们还必须转向可再次生产的能源。以太阳能和风能为首的可再次生产的能源是间歇性的：太阳并不总是照耀着，风也不会总是吹拂着。们正在开发各种解决方案，以收集间歇性的可再次生产的能源，将其储存起来，然后为最终用户持续供应。

  这些智能电网技术的目标是尽可能实现按需供电，而不过度生产电力。智能电网在全球去碳化努力中具备极其重大地位，全球智能电网市场预计将从2021年的430亿美元增长到2026年的超过1,030亿美元，复合年增长率(CAGR)达19%[1]。

  然而，要想普及智能电网，还要解决一大技术挑战，就是将原本专为输送碳氢化合物电力而建设的电网，转变为可处理可再次生产的能源的电网。此外，要在满足复合能源需求量开始上涨的同时，尽可能提高能源利用率，就必须实现电网与EV之间的双向电力流动。

  显示了智能电网的关键要素，包括可实现超高能效的车对网(V2G)充电技术。

  V2G技术使EV能够与电网通信，并按需提供和接收电力。这种灵活性非常有利于去碳化和提高能源弹性。V2G设备是一种可将电力导向所需应用的功率逆变器，是一种可实现双向电力流动的新型智能电网技术。

  本文回顾了可实现智能电网并利用EV作为移动的电源和储能载体的V2G技术。

  V2G技术是EV与智能电网合作实现高效能源流动的开创性方法。V2G技术就像阀门一样，能够准确的通过需要控制电力在电源和电网之间的流动方向。电力可以从电量充足的设备流向要充电的设备。V2G技术使EV可以充当移动的储能站，为旅行全程提供辅助电源。

  现有的电网是为实现从发电站到终端用户的单向输能而建设的。要将供电与需求负荷曲线相匹配，并不是一件容易的事情。由于发电站的数量有限，运营商历来都会过量发电以避免停电。此外，能源效率对现代电力系统也至关重要，这就促使运营商与消费者优化能源使用，以减少相关成本、提高效率。

  智能电网和V2G能轻松实现能源再利用：在能源需求高的时候，可从其他来源获取能源;当需求降低后，再将多余的能源送回电网。如果电网局部出现故障，V2G系统能感知到情况，并从远程电源(全球近10亿辆汽车)获取电力，以稳定电网。

  智能电网技术最重要的包含可以在一定程度上完成双向电力流动的电网、智能电表和其他用于报告诊断和安全保护的家用功能。它还包括双向通信支持，以提高能源利用率和自动化程度，让需求与负荷曲线更加匹配。

  智能电网能源分配网络中的“智能”是指数字控制。当某个应用需要电力时，V2G设备就会将电力导向该应用，直到不再需要为止。V2G设备就像智能电网技术的大脑，可以优化电力使用，尽可能降低消费者的成本。这种需求响应可为广大购买的人提供动态能源定价，鼓励在非高峰时段用电。能源需求的削峰填谷对电网稳定性起着至关重要的作用。

  要将可再次生产的能源并网并且尽可能充分的利用，V2G能够更好的起到很重要的作用。风能和太阳能是间歇性能源，会导致电力波动，而V2G技术能在电力生产过多时将能量储存在汽车中。当电网供应不足时，汽车就可以将储存的能量释放回电网。通过能源提供商、用户和公共机构之间的合作，V2G技术整合可再次生产的能源的方案可以轻松又有效地促进开发更具可持续性和弹性的能源系统。

  要实现电网与EV之间的电力双向流动，第一步是要有双向逆变器，它既能将电网的交流电转换为汽车电池的直流电，又能将直流电转换为交流电。这种双向传输为管理能源存储和输送以及整合可再次生产的能源创造了新的机会。例如，电网可以在白天储存来自可再次生产的能源的多余能量，并在需要时输送出来，这样即使在夜间或停电期间也能供应电力。

  V2G系统依靠智能充电算法来决定EV何时以及如何对电池充电或放电。这些算法会考虑系统状况、能源价格波动、可再次生产的能源供应情况和平均费率、EV电池电压和充电速率等因素。

  通过认真考虑这一些因素，系统设计者就能制定出满足EV充放电计划的电力传输时间表，从而缓解对电力供应的需求，防止造成停电，还能够更好的降低EV车主在非高峰时段的电池充电成本。

  采用智能充电协议，可以平衡电力需求，同时有助于整合可再次生产的能源，来提升V2G模式的有效性与影响力。

  在消费设备之间“回收”所产生的电能，可以削减能源需求峰值，使能源公司可以通过更一致的需求曲线更好地预测成本。这种削峰措施每年可为每辆EV节省多达870美元[2]。

  智能充电还能够最终靠控制充放电方式来降低电池负荷，从而延长EV电池的常规使用的寿命。这有利于EV用户减少更换电池的需求，并有助于促进环保交通网络的发展。电池需要保持约20%至80%的电量才可以做到极佳效率，而V2G能更好地控制充电水平。此外，智能充电还能节约多余的风能和太阳能，并通过解决能源供应不稳定的问题来增强电网的弹性。

  人工智能AI)、机器学习(ML)、先进传感器和无线G技术和实现更智能、更高效的电网系统而言至关重要。

  Wi-Fi、专用短程通信(DSRC)和蜂窝车联网(C-V2X)网络等各种协议在传输距离、速度和安全性方面都有其局限性和优势，必须加以整合才能实现高性能的智能电网。Wi-Fi

  信号响应灵敏度，以提高安全性。DSRC适用于1公里以内的中距离用途，如车对车和车对基础设施通信，以避免碰撞，或者引导避开交通堵塞。C-V2X网络

  参数。此外，智能电力计量传感器还为控制算法提供数据，以指导无人驾驶汽车如何以及何时使用电力。这种增强功能能优化系统性能和效率，也可以使V2G系统受益。V2G的实施

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