پایان نامه ها

شارژ، خودروهای، ولتاژ، اين، خودرو، ساعات

این امکان اتصال خودرو به شبکهV2G می‏گویند [18(3)]. زمانی‌که در شبکه، تقاضای توان اکتیو بیش از تولید آن ‌شود؛ می‌توان شارژ خودروهای الکتریکی را قطع کرد و یا از آن‌ها به‌عنوان تولیدکننده‌ی توان اکتیو استفاده نمود تا تعادل بین تولید و مصرف توان اکتیو نگه داشته شود [21].
شارژر خودروهای الکتریکی به‌صورت آنبورد و آفبورد ساخته می‏شود. به‌طوری‌که در شارژر آنبورد ساختار الکترونیکی موردنیاز در داخل خودرو قرار داده شده و احتیاج به لوازم اضافی در بیرون خودرو نیست. این شارژرها دارای سرعت شارژ کم می‌باشند. شارژرهای آفبورد جهت شارژ سریع خودرو به کار می‏روند. کلیه‌ی تجهیزات الکترونیکی این شارژرها در یک جایگاه شارژ نصب می‏شود [35]. استانداردهای چادمو ،IEEE P2030 و IEC 61851 مشخصات جایگاه‌های شارژ سریع را بیان کرده‌اند [36]. راندمان، کیفیت توان، مشخصات تکنیکی [36] و قابلیت V2X باید در طراحی جایگاه شارژ سریع مدنظر قرار گیرد. طراحی جایگاه‌های شارژ سریع در [37] انجام شده است. در مرجع [(37)38] برای بالا بردن بازده کل سیستم و صرفه‌جویی در هزینه سوخت راه‌کارهای متفاوتی ارائه شده است که از جمله آن‌ها می‌توان به تغییر تعرفه‌های برق در ساعت‌های مختلف اشاره کرد. با سیستم‌های دو تعرفه‌ای و بالاتر می‌توان قیمت برق در ساعات پیک را افزایش داده و مصرف‌کنند‌گان را به سمتی تشویق کرد که مصارف زیادشان را از ساعات پیک به ساعات غیر پیک جا به‌جا کنند. با این روش می‌توان منحنی بار روزانه را هموارتر کرده و به تبع آن بازده سیستم را بالا برد. یکی دیگر از راه‌کارهای مدیریت سمت تقاضا استفاده از بارهای مدیریت‌پذیر است. به این‌صورت که ISO این بارها را در اجرای بازار به‌صورتی دخالت می‌دهد که بتواند دره‌های موجود در منحنی بار را پر کرده و به تبع آن پیک قله‌های موجود در آن را کاهش دهد تا از این بازده سیستم قدرت بالا رود. از این طریق می‌توان در ساعات پیک بار، تراکم را مدیریت کرده و تا حدودی کاهش داد و همچنین می‌توان تأثیرات مدیریت سمت تقاضا را برای بحث اقتصادی روی مباحثی مانند بهره‌برداری بررسی کرد [38]. راه‌کار مطرح شده در مرجع [40]، استفاده از خودروهای هیبریدی متصل به شبکه (PHEV) است. در حقیقت مجموعه‌هایی از این خودروهای الکتریکی را به‌عنوان نیروگاه‌ها یا بارهای مدیریت‌پذیر کوچکی می‌توان فرض نمود، که می‌توانند بسته به نیاز شبکه با سیستم تبادل انرژی داشته باشند. در این مراجع، در زمینه داخل نمودن این خودروها در برنامه UC کار شده است. اما در این موارد قیود شبکه لحاظ نشده و فقط حالت بهینه اتصال این خودروها به شبکه برق را بررسی کرده است.
به‌طور کلی، خودروهای الکتریکی در 90 درصد اوقات متوقف بوده و در پارکینگ‌ها پارک هستند [41]. برای همین دلیل اگر فرض شود که تعداد زیادی از این خودروهای الکتریکی به‌صورت هیبریدی کار می‌کنند، می‌توان استفاده‌های متنوعی را از باتری این خودروها در این زمان‌ها داشت. در این مرجع هدف بهینه‌سازی دریافت و تزریق انرژی توسط خودروهای هیبریدی (با قابلیت اتصال به شبکه قدرت) در عملیات بهره‌برداری از سیستم‌های قدرت و بازار برق است. این بهینه‌سازی با استفاده از مسئله برنامه‌ریزی مبتنی بر قیمت مشارکت واحدها یا همان SCUC و با توجه به تعداد و محل اتصال این خودروها، انجام می‌شود. برنامه‌ریزی بهره‌برداری (فرآیند بهینه‌سازی) در دو وضعیت با و بدون حضور این خودروها انجام و تأثیر حضور این خودروها در شبکه قدرت بررسی می‌شود. همچنین تأثیر عملکرد تعداد زیادی از خودروها بر رفتار شبکه برق، در مقیاس گسترده منطقه‌ای بررسی می‌شود.
توانایی سیستم موجود برای تأمین بار اضافی ناشی از خودروهای هیبریدی می‌تواند برای صنعت برق یک نوع مشکل به وجود بیاورد. مطالعات نشان داده است که در سال 2020، با 25 درصد نفوذ این خودروها در 13 ایالت آمریکا، در صورتی‌که هر خودرو حدود ساعت 5 بعد از ظهر (درست زمانی که منحنی بار هنوز نزدیک پیک روزانه است) به شبکه برای شارژ شدن متصل شود، 160 واحد تولیدی جدید برای تأمین این بار نیاز است [42]. اگرچه با تکنولوژی شبکه‌های هوشمند [43]، می‌توان ساعت شارژ را تغییر داده و به ساعات غیر پیک منتقل نمود. در این صورت دیگر نیازی به واحدهای تولیدی جدید نیست. این وضعیت ممکن است در بعضی مناطق بهتر هم باشد. به‌عنوان مثال، نتایج تحقیقی نشان داده است که اتصال 4 میلیون از این خودروها برای شارژ به شبکه برق کالیفرنیا می تواند بدون نصب واحد تولیدی جدید و با سیستم قدرت موجود ممکن شود. در حقیقت، تغییرات کوچک در منحنی بار روزانه با وجود تمام خودروهای هیبریدی متصل به شبکه، می‌تواند با ظرفیت موجود به خوبی اداره شود [44].
يک خودرو مي‌تواند به منظور افزايش ظرفيت نصب شده با کاهش بار اوج مورد استفاده قرار گيرد. همچنين از آن مي‌توان به‌صورت ترکيبي با انرژي‌هاي ديگر مانند انرژي باد و خورشيد استفاده کرد. بدين صورت که در طول روز که انرژي توليدي توسط خورشید زياد مي‌باشد، با مديريت مناسب، انرژي اضافي را در باتري اين خودروها ذخيره نمود. مارکل [55(57)] چندين روش مختلف براي کنترل ناوگان اين خودروها ارائه نموده است. يکي از روش‌هاي شارژ براساس اين فرض پايه‌ريزي شده است که خودروهاي با قابليت اتصال به شبکه مي‌توانند به وسيله يک منبع انرژي نو شارژ شوند. اين مقاله همچنين محدوديت‌ها و فرصت‌ها را براي تغذيه خودروهاي الکتريکي از طريق منابع انرژي‌هاي نو مشخص نموده است.
شارژ سريع يک روش آسان مي‌باشد که خودرو جهت شارژ، بار بيشتري از شبکه مي‌کشد. اين نوع شارژ معمولاً در ولتاژ 240 ولت و جريان 30 آمپر انجام مي‌شود. در مرجع [63] روش شارژي ارائه شده است که در آن شارژ خودرو در خانه و در ساعات کم‌باري از 9 شب تا 11 صبح انجام مي‌شود. اختلاف کمي بين شارژ منظم و نامنظم براي طرح‌هاي شارژ در ديده شده است. در مرجع شارژ نامنظم به‌صورت شارژي تعريف شده است که در آن مقدار کمي از اطلاعات يا هيچ اطلاعاتي در رابطه با قيمت برق در دسترس نمي‌باشد. شارژ منظم شارژي است که براساس برخي از اطلاعات، صاحبان PHEV را ترغيب مي‌کند که در ساعات مشخصي از روز خودرو خود را شارژ کنند.
روش ديگر تعريف شده در رابطه با زمان شارژ در مرجع [64] ارائه شده است. در اين مرجع صاحبان PHEVها فرض مي‌کنند که PHEVها در 120 ولت به‌صورت هماهنگ (هوشمند) و در 240 ولت در ساعات بين 5 تا 7 بعدازظهر (به‌علت شارژ سريع) شارژ مي‌شوند. پيشرفته‌ترين پروفيل شارژ آن‌هائي هستند که از فناوري‌هاي هوشمند در سيستم شارژ و شبکه توزيع استفاده مي‌کنند. اين قابليت در مرجع [69] در نظر گرفته شده است. از ديگر ايده‌هاي جديد براي شارژ PHEVها، کنترل بار در ساختمان مي‌باشد. در اين روش لوازم غير ضروري از برق جدا مي‌شود. شارژ هوشمند با استفاده از فناوري هوشمند در مرجع [69] و با فناوري V2G در مرجع [41] در نظر گرفته شده است. زمان ديگري براي شارژ در مرجع [70] ارائه شده است. در اين روش عمل شارژ زماني انجام مي‌شود که تعداد زيادي از PHEVها در محل شارژ مانند پارکينگ‌ها وجود داشته باشد. در اين موارد زمان شارژ براساس الگو و عادات رانندگي به‌صورت يک روش شارژ کنترل شده، بهينه و با استفاده از سيستم مرکزي انجام مي‌شود.
پیشینه تحقیق در زمینه پروفیل ولتاژمراجع قبل مدل پخش بار DC را برای مدل رفتاری شبکه استفاده کردهاند که در این صورت مشکلات افت ولتاژ و خارج شدن پروفیل ولتاژ از حالت تخت به‌علت وجود خودروهای الکتریکی در شبکه مورد بررسی قرار نگرفته است. در مرجع ]14[، از مدل پخش بار AC برای مدلسازی رفتار شبکه استفاده کرده است. لذا در این مرجع، زمان شارژ بهینه خودروهای الکتریکی با توجه به پروفیل ولتاژ شبکه سنجیده میشود. در مرجع یاد شده از تابع هدف کمینهسازی انحراف دامنه ولتاژ باسها از مقدار مطلوب با توجه به مدل رفتاری خودروهای الکتریکی استفاده شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که زمان شروع شارژ بهینه خودروهای الکتریکی متناسب با ساعات کمباری است و همچنین با کنترل توان شارژ خودروهای الکتریکی، دامنه ولتاژ باسها در ساعات کمباری از حد مجاز پایین خود عبور نمیکنند. با توجه به نتایج مرجع یاد شده، در صورتی‌که دامنه ولتاژ برخی از باسها به‌علت بارهای پایه شبکه از حد مجاز پایین خود عبور کنند، خودروهای الکتریکی با در نظر گرفتن تنها حالت شارژ نمیتواند مشکل یاد شده را رفع کنند.
یکی دیگر از سرویس‏هایی که V2G می‏تواند فراهم کند، سرویس کنترل ولتاژ و کنترل توان راکتیو می‏باشد. کنترل ولتاژ و کنترل توان راکتیو به منظور نگهداری ولتاژ خطوط انتقال در محدوده‏ی مجاز آن انجام می‏شود. در مرجع [23] ولتاژ شبکه توسط عمل شارژ و دشارژ خودرو کنترل می‏شود، یعنی زمانی‌که ولتاژ شبکه افت می‏کند عمل شارژ باتری متوقف می‏شود و عملیات دشارژ باتری خودروهای الکتریکی در برخی موارد ضروری برای جبران افت ولتاژ ناشی از بارهای دیگر شبکه استفاده میشود. زمانی‌که ولتاژ شبکه بالا می‏رود باتری شارژ می‏شود، به‌دنبال این عمل میزان بار دریافتی از شبکه افزایش یافته و در نهایت ولتاژ شبکه به مقدار مجاز کاهش مییابد. از V2G می‌توان برای ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر [24] و کاهش‌دادن بار در ساعات پیک مصرف استفاده نمود. بهطوری‌که خودروهای الکتریکی با ذخیره انرژی تولیدی منابع تولید تجدیدپذیر مانند سیستمهای فتوولتائیک در باتریهای خود در طول روز میتوانند ذخیرهسازهای مناسبی برای منابع تجدیدپذیر باشند. همچنین با دشارژ توان در ساعات پیک مصرف کمک فراوانی به شبکه خواهند کرد. با وجود کاربردهای فراوان V2G، استفاده از آن احتیاج به زیرساخت‏های فراوان، تعداد خودروی زیاد و سیستم کنترلی پیچیده دارد [(27)25].
در صورتی‌که خودروی الکتریکی قابلیت تبادل انرژی با منزل را داشته باشد، به این قابلیت V2H می‌گویند. از V2H برای کاهش پیک بار منزل استفاده می‌شود [26]. در زمان پیک بار، خودرو به منزل انرژی تزریق می‌کند و باعث کاهش پیک بار منزل می‌شود. همچنین از V2H در زمان قطعی برق منزل نیز استفاده می‌شود [27]، به طوری که اگر برق منزل از طرف شبکه برای مدتی قطع شود، از آنجا که خودروی الکتریکی برای شارژ و دشارژ باتری به پریز منزل وصل است، لذا با استفاده از حالت دشارژ باتری میتوان انرژی مورد نیاز منزل را توسط باتری خودروی الکتریکی تأمین کرد. در [28] یک خانه‌ی هوشمند در حضور یک خودروی الکتریکی طراحی شده است. این خانه‌ی هوشمند در زمان قطع برق، انرژی منزل را توسط خودروی الکتریکی تامین می‌کند و همچنین می‌تواند باعث کاهش پیک بار منزل شود.
قابلیت تبادل انرژی بین دو خودرو را V2V می‌نامند. از V2V در زمان قطع شدن برق شبکه و پیک بار استفاده می‌شود [29]. قابلیت انتقال انرژی از خودرو به یک ساختمان بزرگ را V2B می‌نامند. V2B می‏تواند برای کاهش پیک بار، بهبود پروفایل ولتاژ و کاهش تلفات مورد استفاده قرار می‌گیرد [30]. یکی از استفاده‌ها‏ی V2B کاهش هزینه‏ی شارژ و به‌دست آوردن سود از طریق دشارژ باتری می‏باشد. به‌طوری‌که خودرو در زمان کمباری که قیمت انرژی ارزان است، عملیات شارژ صورت میگیرد و ساعات پیک بار که قیمت انرژی گران است، عملیات دشارژ صورت میگیرد. البته شایان ذکر است که در مرجع یاد شده صحبتی از تأثیرات عملیات دشارژ باتری برروی عمر مفید باتری نشده است.
V2G احتیاج به تعداد خودروی زیاد و سیستم کنترلی پیچیده دارد [31]؛ ولی V2H سیستم کنترلی پیچیده‌ای ندارد. در V2G احتیاج به یک شبکه‌ی هوشمند است. اجرای V2H نیز نیاز به یک خانه‌ی هوشمند دارد [32]؛ ولی V2B احتیاج به یک ساختمان هوشمند ندارد [33]. در V2B احتیاج به تعداد خودروی زیاد مانند V2G نیست؛ ولی مانند V2H نیز فقط از یک خودرو استفاده نمی‌کند.V2B و V2H می‌توانند تا فراهم شدن زیرساخت‌های V2G جایگزین مناسبی برای آن باشند؛ ولی مزایای V2B نسبت به V2Hبیشتر است [34].
دايك تاثير افزايش تبديل خودروهاي معمولي به برقي و تأثير آن بر روي بارهاي محلي را در شبكه برق كشور انگليس مورد ارزيابي قرار داده است[51]. سپس پتانسيل‌هاي موجود در تجميع بارهاي اين خودروها با استفاده از تكنولوژي V2G مورد بررسي قرار گرفته است. براساس آن، خودرهای الکتریکی تجمیع قادر به تنظیم فرکانس، قابلیت رزرو و … را دارند. بروك در مرجع [52] نشان داده است كه درآمد ناخالص خودروهاي الکتریکی در بازار تنظيم توان كاليفرنيا در حدود 3038 تا 5038 دلار در سال مي‌باشد. وايت [53] با استفاده از داده‌هاي بهره‌بردار مستقل نيويورك براي شرق نيويورك، يك برنامه با دو كاربرد همزمان را براي تنظيم V2G جهت كاهش بار پايه و پيك روزانه در طول روزهايي كه تقاضا بالا مي‌باشد، ارائه نموده است. ميترا در مرجع [54] يك كنترل‌کننده با كاربرد وسيع را براي فراهم نمودن ميرايي سه ژنراتور در يك سيستم 12 شينه و با حضور خودروهاي قابل اتصال به شبكه طراحي کرده است.
تأثير PHEVها در شبکه توزيع شهر استکهلم در مرجع [71] بررسي شده است. در اين مطالعه PHEVها به‌عنوان يک بار منظم مدل شده‌اند. ميزان نفوذ PHEVها با توجه به جمعيت و تراکم تجاري در هر منطقه متغير مي‌باشد و مدل‌سازي براي دو حالت شارژ هماهنگ و ناهماهنگ با استفاده از PSS/E و Python صورت گرفته است. از PSS/E براي انجام پخش بار و از Python براي تغيير بار در هر شبيه‌سازي استفاده شده است. نتايج به‌دست آمده در اين مقاله نشان مي‌دهد که:
با استفاده از شارژ منظم ( هماهنگ)، تعداد خودروهاي بيشتري مي‌توانند از طريق شبکه شارژ شوند.
در صورت افزايش تعداد PHEVها، بايد شبکه موجود در اين منطقه توسعه يابد.
در مناطق مسکوني در صورتي‌که تعداد افراد يا PHEVها افزايش يابد، مشکل به‌ وجود خواهد آمد.
تأثيرگذاري PHEVها در شبکه کاليفرنيا در مرجع [72] مورد بررسي قرار گرفته است. اساس اين مطالعه جمع‌آور

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *