دانلود پایان نامه با موضوع تاثیر شارژ خودرو الکتریکی در کنترل فرکانس ریز شبکه در حالت جزیره ای

خودرو الکتریکی

در این بخش ابتدا، به تعریف و معرفی انواع خودروهای الکتریکی، تعریف اتصال خودرو به شبکه و کاربردهای آن پرداخته می شود، سپس فرصت­ها و چالش­های اتصال خودروی الکتریکی به شبکه و در نهایت مدل باتری و خودروی الکتریکی گفته خواهد شد.

.

۲-۱۰-۱ تعریف و معرفی انواع خودروهای الکتریکی

فناوری خودروهای الکتریکی اولین بار توسط گروه پورشه ابداع گردید اما اولین خودروی هیبرید با قابلیت اتصال به پریز برق را شرکت جنرال-موتورز در اواخر دهه ۱۹۶۰ معرفی کرد و بدین ترتیب آغاز (PHEV)[1] را می توان به آن زمان مربوط دانست. خودرو الکتریکی به خودرویی اطلاق می شود که از موتور الکتریکی برای تامین همه یا بخشی از توان مکانیکی لازم برای حرکت خودرو استفاده نماید. مرجع [۳۵] سه نوع خودروی الکتریکی را معرفی می­کند که برای بحث اتصال خودرو به شبکه به کار می آیند: خودروی باتری دار[۲]، خودروی پیل سوختی[۳] و خودروی هیبرید[۴].

خودروهای باتری­دار انرژی را به صورت الکتروشیمیایی در باتری­ها ذخیره می نمایند. از آنجایی که این خودروها باید برای شارژ به شبکه وصل شوند، هزینه های اضافی برای پیاد سازی (V2G)[5] در مورد این خودروها ناچیز است [۳۶].

خودروی باتری­دار فاقد آلایندگی است و بازدهی بسیار بالایی دارد. اما قیمت تمام شده خودرو بالا بوده و مسافت اندکی را با یک بار شارژ طی می نماید. به دلیل وزن بالای باتری، باید از آلیاژهای سبک در ساخت آن استفاده گردد و در ضمن نیاز به نصب سیستم شارژ باتری در منازل یا محل­های پارک این خودرو وجود دارد.

خودروهای پیل سوختی انرژی را در قالب هیدروژن ذخیره می­نمایند که از طریق ترکیب با اکسیژن جو در یک پیل سوختی، تولید برق می نمایند. مشکلاتی مثل ذخیره هیدروژن و تلفات تبدیل انرژی باعث پرهزینه­شدن این نوع خودروها گردیده است.

برای استفاده در بحث V2G، برق تزریقی به شبکه از پیل سوختی به دست می آید که توسط ادوات الکترونیک قدرت به برق متناوب ۵۰ یا ۶۰ هرتز تبدیل می گردد [۳۶]. آلایندگی این خودرو نیز در حد صفر است و بازدهی ۵۰ تا ۶۰ درصدی و طی مسافت زیاد از سایر مزایای این نوع خودروها محسوب می شود. هر چند قیمت تمام شده این خودرو نیز بالاست و نیاز آن به ایجاد جایگاه های تامین سوخت هیدروژن نیز از جذابیت­های استفاده از این خودرو کاسته است.

خودروهای هیبرید از یک موتور احتراق داخلی استفاده می­کنند که محور آن یک ژنراتور را         می گرداند. یک باتری کوچک، انرژی ژنراتور و انرژی ترمز را ذخیره می نماید. باتری و ژنراتور، برق مورد نیاز یک یا چند موتور الکتریکی را که چرخ­ها را می گردانند، تامین می­کنند. توان موتور احتراق داخلی نیز به همین محور تزریق می شود [۳۶] قیمت این خودرو در مقایسه با خودروهای متعارف اندکی بالاتر است، اما کاهش مصرف سوخت به میزان تقریبی ۴ لیتر در هر صد کیلومتر و کاهش آلودگی هوا از مزایای اصلی آن به حساب می­آید. مزیت این خودرو به خودروی پیل سوختی عدم نیاز به زیر ساخت ویژه برای تامین منبع انرژی بوده و مزیت آن نسبت به خودروی باتری­دار طی مسافت زیاد است.

در آینده نزدیک، الکتریکی کردن ناوگان حمل و نقل راه کار مهمی برای کاهش آلودگی محیط زیست خواهد بود. با اتخاذ استراتژی­های مختلف بهره­برداری از خودروهای الکتریکی، پارکینگ این خودروها در دو نقش بار و یا منبع تولید انرژی برای شبکه توزیع عمل می­کند. این استراتژی­ها شامل شارژ کنترل نشده، شارژ کنترل شده و شارژ و دشارژ هوشمند می­باشند. بنابراین مکان قرار گرفتن این پارکینگ­ها برای شرکت­های توزیع برق از نقطه نظر تلفات و ولتاژ شبکه بسیار حائز اهمیت است. مشخصه توان پارکینگ خودروهای الکتریکی ماهیتی غیر قطعی و احتمالاتی دارد.

از دیگر سو توان تزریقی پارکینگ­ها می تواند، موجب جابجایی ساعات پیک بار سیستم گردد. بنابراین مکان یابی پارکینگ بر اساس بار پیک سیستم پاسخ حقیقی این مسأله را در بر نخواهد داشت.

با پیشرفت تکنولوژی باتری، استفاده از خودروهای الکتریکی(EV)[6] در برخی کشورها به سرعت در حال رشد می باشد. بر اساس مطالعه­ای از سازمان مهارت و نوآوری انگلستان انتظار می رود ۳۷% از ناوگان خودروها تا سال ۲۰۳۰ خودروهای الکتریکی باشند[۳۷].

با افزایش نفوذ خودروهای الکتریکی، به دلیل ماهیت تصادفی شارژ باتری و حضور در مکان­های مختلف این خودروها، به شبکه توزیع، بار تحمیل می گردد. اگر این تحمیل بار در زمان پیک اتفاق بیفتد باعث تاثیرات نامطلوب بر شبکه توزیع از جمله افزایش تلفات و افت ولتاژ می گردد [۳۸]. از طرفی با رشد شبکه­های هوشمند می توان با کنترل آنلاین، از قابلیت تبادل دو جهته توان خودروهای الکتریکی و به خصوص قابلیت دشارژ V2G خودروها استفاده کرد. از این رو می توان از پارکینگ خودروهای الکتریکی (EVP)[7] به عنوان نمونه­ی جدیدی از منابع تولید پراکنده در آینده استفاده کرد [۳۹]. با اتخاذ استراتژی هوشمند شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی در محدوده پارکینگ­های اداری و مسکونی می توان انرژی ذخیره شده در باتری خودروها را در بار پیک دشارژ و در دره­ی بار شارژ نمود و سبب اصلاح منحنی بار شد.

مرجع [۳۹] مکان یابی چند هدفه EVP را به منظور بهبود ولتاژ، قابلیت اطمینان و کاهش هزینه، بدون در نظر گرفتن مدل شارژ باتری خودروها انجام داده است. در [۴۰] نیز به تعیین ظرفیت و مکان EVP برای شارژ باتری خودروهای الکتریکی پرداخته شده است. در صورتیکه مدل سازی دقیق EVP، نیازمند در نظر گرفتن همزمان اثر شارژ و دشارژ و رفتار احتمالاتی خودروهای الکتریکی می باشد. میزان بار در طول روز متغیر است و مقدار تلفات در ساعات مختلف متفاوت می­باشد. علاوه بر این، با اعمال استراتژی کنترلی هوشمند، به سبب دشارژ باتری خودروها در ساعات پیک، امکان جابجایی ساعت پیک در سیستم توزیع وجود دارد. در نتیجه نتایج واقعی با آنچه از مطالعه با بار پیک حاصل شده متفاوت خواهد بود.

[۱] Plug- in Hybrid Electrical Vehicle

[۲] Battery Electric Vehicle

[۳] Fuel Cell Electric Vehicle

[۴] Hybrid Electric Vehicle

[۵] Vehicle to Grid

[۶]Electric Vehicle

[۷] Electrical Vehicles Parking