دانلود رایگان ترجمه مقاله مروری بر تکنولوژی های وسیله نقلیه به شبکه و تکنیک های بهینه سازی (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۶)

یکپارچه سازی وسایل نقلیه برقی در شبکه هوشمند: مروری بر تکنولوژی های وسیله نقلیه به شبکه و تکنیک های بهینه سازی

Integration of electric vehicles in smart grid: A review on vehicle to grid technologies and optimization techniques

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F2147

با این حال، سرویس های V2G یک جهته با توجه به توانایی جهت ارائه سرویس های فرعی در شبکه انرژی محدود می باشند. شرایطی همچون اصلاح بیشینه بار، پشتیبانی از توان راکتیو، تنظیم ولتاژ و تنظیم فرکانس به عنوان خدمات اصلی محسوب می شوند که تنها به وسیله V2G دو جهته به دست می آیند.

۳-۲ V2G دو جهته

 V2G دو جهته در ارتباط با جریان انرژی دو جهته بین EV و شبکه انرژی جهت دستیابی به مزیت های متعدد است. یک شارژر باتری EV دو جهته معمولی شامل مبدل AC/DC و مبدل DC/DC مطابق شکل ۲ است. مبدل AC/DC جهت جبران انرژی AC از شبکه انرژی به شبکه DC در طی فرآیند شارژدهی EV و تبدیل DC به انرژی AC پیش از تزریق به شبکه انرژی در حالت تخلیه استفاده می شود. به عبارت دیگر، مبدل DC/DC مسئول کنترل جریان انرژی دو جهته با استفاده از تکنیک کنترل جریان است. مبدل DC/DC به عنوان یک مبدل باک یا تقویت کننده در طی فرآیند شارژ دهی یا تخلیه عمل می کند.

V2G دو جهته موجب ایجاد انعطاف پذیری و امکانات بیشتر جهت بهبود عملیات سیستم انرژی می شود. مزیت های اصلی شامل پشتیبانی از توان فعال (اکتیو)، پشتیبانی از سیستم راکتیو، تنظیم عامل انرژی و پشتیبانی از یکپارچه سازی منابع انرژی تجدید پذیر است. پشتیبانی از توان فعال با استفاده از V2G دو جهته می تواند به اصلاح بیشینه بار و تعدیل بار دست یابد. این خدمات با شارژ دهی EV در طی ساعات خارج از اوج و تزریق انرژی EV اضافی به شبکه انرژی در طی ساعات اوج حاصل می شوند. به جز پشتیبانی از انرژی فعال، V2G دو جهته از قابلیت لازم جهت تامین انرژی راکتیو برای تنظیم ولتاژ شبکه برخوردار است. این سرویس را میت وان با اندازه مناسب خازن اتصال DC شارژر و سوییچ کنترل مناسب اجرا کرد. همچنین تنظیم عامل انرژی به عنوان یکی از خدمات مهم ارائه شده توسط تکنولوژی V2G دو جهته محسوب می شود که می تواند موجب کاهش تلفات انرژی در شبکه انرژی شود. علاوه براین، V2G دو جهته نیز موجب کمک به یکپارچه سازی منابع انرژی تجدید پذیر در شبکه انرژی می شود. تولید انرژی از منابع انرژی تجدید پذیر مانند توربین بادی و سیستم فتوولتیک خورشیدی چندان قابل پیش بینی و مناسب نمی باشند، زیرا این منابع انرژی تجدید پذیر به شدت وابسته به شرایط آب و هوایی خواهند بود. V2G دو جهته از جابجایی EV به عنوان تامین کننده و ذخیره کننده انرژی جهت حل مسئله تناوب منابع انرژی تجدید پذیر استفاده می کند.

در حال حاضر، اجرای V2G دو جهت با چالش های زیادی مواجه است. یکی از موانع، مسئله استهلاک باتری ناشی از سیکل های شارژ دهی و تخلیه متعدد مورد نیاز با اجرای V2G دو جهته است. پیچیدگی شارژر باتری دو جهته نیازمند سخت افزار اضافی بوده و منجر به ارائه سرمایه های اضافی می شود. علاوه براین، مسئله مانع اجتماعی به عنوان یک چالش مهم دیگر برای اجرای V2G دو جهته محسوب می شود. به دلایل امنیتی، مالکان EV به طور معمول در پی بهره گیری حداکثری از شارژ ماشین برای حرکت و سفر غیر قابل انتظار می باشند. این موضوع موجب ممانعت از آنها جهت مشارکت فعال در سریس های V2G دو جهته می شود.

اجرای موفق آمیز V2G نیازمند پیشرفت های تکنولوژیکی بیشتر است. در حال حاضر، V2G یک جهته در بسیاری از کشور ها جهت کاهش مسئله محدودیت اجتماعی به منظور نفوذ EV در بازار مورد استفاده قرار می گیرد. V2G دو جهته دارای قابلیت و ظرفیت لازم در آینده هنگام آماده سازی در بازار و تکنولوژی می باشد. جدول ۱ نشان دهنده مقایسه بین V2G یک جهته و V2G دو جهته به شکل های مختلف مانند زیر ساخت نرم افزاری، سطوح انرژی، هزینه ها، خدمات موجود، مزیت ها و موانع است. 

• مزیت ها و چالش های V2G

۴-۱ خدمات و مزیت های V2G

تکنولوژی V2G می تواند خدمات زیادی را جهت دستیابی به مزیت های مختلف ارائه کند. اجرای V2G می تواند موجب تنظیم فرکانس، فیلترینگ هارمونیک و حتی بازیابی شکست در سیستم انرژی در طی دوره خاموشی شود. مزیت های V2G تنها شامل مزیت برای تاسیسات انرژی نیست، بلکه شامل مالکان EV است. تکنولوژی V2G می تواند موجب ارائه پشتیبانی انرژی بی وقفه برای ذخره انرژی ذخیره و خانگی برای منابع انرژی تجدید پذیر خانگی شود.

مزیت های اصلی V2G نیز به صورت دقیق مورد بحث قرار خواهند گرفت که شامل سرویس های جانبی، پشتیبانی از انرژی فعال، جبران توان راکتیو و حمایت از منابع انرژی تجدید پذیر می باشند.

۴-۱-۱ خدمات جانبی

 V2G یک جهته موجب ایجاد خدمات جانبی شار بار در شبکه انرژی با کنترل نرخ های شارژ دهی EV ها بر اساس درخواست اپراتور های شبکه انرژی می گردد. جمع کننده طیف وسیعی از EV ها را به منظور دستیابی به خدمات جانبی کنترل و مدیریت می کند. می توان خدمات جانبی را به دو دسته تقسیم کرد که شامل تنظیم شبکه انرژی و ذخیره چرخشی است. تنظیم شبکه انرژی موجب ارائه تنظیم فرکانس جهت مطابقت تولید و تقاضای بار می گردد. اپراتور های شبکه معمولا کنترل واقعی مستقیم بر این تنظیم جهت واکنش به تقاضای شبکه با افزایش یا کاهش تولید دارند. با این حال، می توان به توازن انرژی با استفاده از تکنولوژی V2G یک جهته جهت تنظیم تقاضای بار EV تحت دو حالت عملیاتی که حالت تنظیم رو به بالا و تنظیم رو به پایین می باشند، دست یافت.

شکل ۳ نشان دهنده مفهوم خدمات جانبی با استفاده از V2G یک سویه مطابق با [۴۴] است. دو حالت بار در [۴۴] در نظر گرفته شده اند که شامل بارهای ثابت و بارهای دینامیکی است. EV های متصل به شبکه به عنوان بارهای دینامیکی در تکنولوژی V2G یک جهته در نظر گرفته می شوند که طی آن نرخ های شارژ دهی EV ها جهت برآورده کردن نقطه اجرایی مورد نظر به بالا و پایین تنظیم می شوند.

شکل ۳(a) نشان دهنده حالت اصلی جهت بیان مفهوم خدمات جانبی است. با افزایش بارهای ثابت، مود تنظیم رو به پایین با کاهش نرخ شارژ دهی EV ها جهت ماندن در POP مشابه مطابق شکل ۳(b) اجرا می شود. از سوی دیگر، شکل ۳(c) نشان می دهد که نرخ های شارژ دهی EV ها جهت انجام حالت تنظیم رو به بالا با توجه به کاهش بار ثابت افزایش می یابند