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文章导读

温室气体排放过量导致的全球气候恶化已引发诸多灾害问题，道路交通领域中内燃机主导下的燃油汽车已成为当前碳排放的重要来源。电动汽车 (Electric Vehicle, EV) 的出现和普及有望对减缓气候变化做出积极贡献，前提是电力来源必须是可再生能源。

澳大利亚昆士兰科技大学建筑与环境学院的 Tan Yigitcanlar 教授及其团队在 Sustainability 期刊发表文章。为研究和解决电动汽车与电网系统的兼容和交互缺陷，作者提出了可将移动电动汽车电池作为支持电网和支付的移动能源来源，并基于能源、交通和城市基础设施全系统集成移动能源服务 (Mobile-Energy-as-a-Service, MEaaS)，以实现城市的可持续电动交通。

研究内容

1. 移动能源和交通：最先进的技术

(1) 智能双向充电

智能双向电动汽车充电器可以通过对电动汽车电池进行充电和放电来调节电网频率。可再生能源行业受益于 G2V 和 V2G 充电，可以在高峰发电期间将 EV 电池用作存储单元，并在高峰需求期间将其放电，该需求将刺激屋顶光伏、电动汽车市场的进一步繁荣，同时减少电网压力。而智能双向充电将使得充电时间的确定性增加，可帮助降低日常电力成本以及变压器和导体电流额定值，并使电网的电力分布更加均衡。

(2) 城市规划

电动汽车整合到电网后也将对城市规划产生显著影响。位置合理且易于交互和操作的公共双向充电站对于促进电动汽车的应用和推广至关重要。对于电动汽车的续航里程不足问题，许多研究在致力于最大限度地平衡用户充电需求和有限的投资预算。然而，电动汽车双向充电站位置的优化必须综合考虑站点的均匀分布以及道路/城市的容量限制。此外，当前的公共充电站定位策略尚未考虑家用充电桩的影响，这可能导致公共充电桩在居民区的不合理布置。

2. MEaaS：城市移动能源的未来

作者提倡根据社会需求确定合理的收费系统，并解决传统收费系统的一些缺陷。并建议开展公众偏好/可接受性的调查，以帮助研究人员完善收费系统并考虑该技术与多方面因素的相互影响，如图 1 所示。

图 1. MEaaS 的概念框架。

作者认为 MEaaS 作为一个新颖的概念，可解决电动汽车将在城市电网上产生的一些不良外部性，但要若要将 MEaaS 概念变为现实，还需开展四个方面的调查。

(1) 测量 MEaaS 的最佳实时电网操作性

关于双向充电操作的客户行为受以下几个因素的影响：电价、出行目的 (包括工作、娱乐和购物等)、时间 (包括日、周和月等) 和客户便利性。应考虑上述因素对不同的电力需求情景进行建模，并考虑一天中的不同时间。该分析通过结合可用电网数据库中每个区域的发电分布和需求场景来调整当前或预计的每日负荷曲线。

(2) MEaaS 的交通、电力和城市基础设施

将大型电动汽车车队并入电网需要一种布局策略，该策略可以证明财务支出和考虑城市相关问题 (如拥堵和社会福利) 的合理性。此外，电动汽车的应用和影响被现有电网和城市基础设施运行的不确定性和潜在后果所掩盖。关于双向充电器的放置策略，必须考虑几个关键因素，例如出行焦虑程度、相对于所采用技术所需的充电时间以及对这些设施的公平使用。还必须考虑电网基础设施的限制，例如电力系统变压器额定值。

(3) 基于激励的 MEaaS 灵活定价机制

随着技术的进步，用户将通过双向充电和相关的智能、IT、应用程序和基于技术的解决方案积极参与 V2X 或 X2V 机制。尽管系统扩充在某种程度上是不可避免的，但采用合理的政策或定价机制来激励用户应该会有利于对电力、交通和城市基础设施的投资。

(4) 公众可接受的 MEaaS 合理商业模式

作者认为通过调查研究可以获取关键数据，从而有利于规划和执行考虑客户偏好、成本和收益的商业模式。该调查还将为需要实施的定价机制 (包括相关应用程序的开发) 提供有价值的参考，并有利于进一步了解 MEaaS 为各种利益相关者带来的挑战和机遇。

研究总结

本文围绕测量 MEaaS 的最佳实时电网可操作性以及交通、能源和城市综合基础设施方面的问题进行了讨论，研究结果表明，MEaaS 需要将能源、交通和城市基础设施投入运营，以便在大都市建立可持续的电动汽车，从而解决能源和交通可持续性问题。MEaaS 系统可用作创新的需求侧管理解决方案，以减少长期公共事业基础设施投资。作者认为未来有必要对 MEaaS 进行前瞻性研究，以探索和运用新的技术成果来解决潜在的问题和风险，并争取在经济、社会和环境方面均取得显著回报。

文章链接：https://www.mdpi.com/1520316

关键词： 电动汽车 基础设施 解决方案