北京市可再生能源與電動汽車協(xié)同效應(yīng)研究-報告

i 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 5 5 6 7 7 8 8 10 10 10 10 12 13 13 13 14 15 17 19 20 21 21 21 22 234.4.1充電模式下電動汽車用能需求時 234.4.2換電模式下電動汽車用能需求時 245北京市電動汽車有序充換電與可再生能 24 24 25 26 27 28 29 32 34 36 38 38 39 40 41 421續(xù)八年居全球首位。2020年10月國務(wù)院辦公廳頒布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃利用提供空間與機遇。北京市“十四五”規(guī)劃強調(diào)未來將切實轉(zhuǎn)變城市能源發(fā)展方式，2對可再生能源的消納作用是北京市及我國其他城市綠色低碳轉(zhuǎn)型以及實現(xiàn)碳達峰與碳究方法難以準確定量刻畫可再生能源與城市電力交通之間的協(xié)同利用機制及環(huán)境影響。（2）研究成果將能夠有效支撐未來高比例風光可再生能源供電系統(tǒng)建設(shè)，提高可（3）研究結(jié)果將有效論證高比例風光可再生能源情景下電動汽車全生命周期碳減（4）研究將為北京市及其他城市推進電動汽車充換電站、充電樁等電動汽車基礎(chǔ)3針對快速充電、慢速充電、換電模式三類電動汽車充換電模式開展調(diào)研。在技術(shù)層面，4充電功率5同時期我國對不同充換電模式發(fā)展政策導向的多次調(diào)整一方面表明了我國電動汽車產(chǎn)67展的實施方案》提出：深入挖掘需求響應(yīng)潛力，提高負80目均高于慢充樁。從區(qū)域分布來看，快充樁與慢充樁均主要分布于朝陽、海淀、豐臺、09化系統(tǒng)（DAS）提供的氣象場數(shù)據(jù)開展風力發(fā)電資源動態(tài)供應(yīng)潛力與變化特征模擬[14]。V(z)=V50a發(fā)電功率(MW發(fā)電功率(MW)3210VCOTTeCted=?VOTiginal(2)被雪或冰川永久覆蓋的地區(qū)以及城市和已開發(fā)地區(qū)[24,25]，同時參考全球數(shù)字高程模型CP=∑(Areai×LURi×Dmax)(4)GP=∑(Areai×LURi×Dmax×CFi×Hour)(5)土地利用率（LandUtilizationRate其取值綜合考慮了網(wǎng)格內(nèi)∑iCFi,t×(Areai×LURi)∑(Areai×LURi)1021324256170光伏陣列的土地利用率及裝機容量。光伏陣列最為廣泛應(yīng)用的為固定式傾角，因其建sinΣtanβnsinΣtanβncosΣ+cosφsPF=1cosΣ+cosφs光伏本研究將分別計算光伏陣列直射、散射、反射三種輻射量并加總計算總輻射。Ibc_coef=cotβ×cosφs×sinΣ+cosΣ(10)IDθ=IDH×Ibc_coef(11)Idc_coef=(12)Idθ=IdH×Idc_coef(13)Irc_coef=PG(14)IRθ=IH×Irc_coef(15)Iθ=IDθ+Idθ+IRθE?=ATea×PF×PwP×Iθ×(1?sHDcoef)×(1?TEMcoef)×syscoef(17)積與土地利用系數(shù)的乘積；syscoef—系統(tǒng)效率，本分析取80.96%；sHDcoef—遮擋效率損失；TEMcoef—溫度效率損失。CP=ATea×PF×PwP1，光伏電池表面溫度每升高1℃,光伏發(fā)電出力水平與峰值功率相比將下降0.41%。D=sinΣ×cotβ×cosφsβtmp=atan(tanβ/cosφs)(22)SHDcoef=(D?d)× sinβtmpsin(π?βtmp?Σ)∑iCFi,t×(Areai×LURi)∑(Areai×LURi)筑輪廓；同時根據(jù)獲取的北京市路網(wǎng)數(shù)據(jù)，進行北京市街區(qū)空間的繪制，并利用AOI、下圖進一步從單位土地面積光伏潛力與街道層面人均光伏潛力揭示了北京市屋頂全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織（GEIDCO）對華北電網(wǎng)可再生能源發(fā)展狀況的預測[34]，本研究根據(jù)電動汽車的交通模式將北京市電動汽車劃分為不同電動汽車車隊集群，電動車隊f在區(qū)劃i的日均用電需求Df,i的計算方法如下式所示。Df,i=NfEV××f×PTopf,i(25)fEV、和f分別代表車隊f的電動汽車保有量、日均行駛距離和平均電耗率；PTopf,i是電動汽車車隊f在區(qū)劃i的用電需求占北京市內(nèi)電動汽車車隊f總用電公交車的充電需求較前二者分布更加均勻，在中心城區(qū)外圍亦存在用電需求高值區(qū)域。物流車往往需要在特定時間段內(nèi)進行電能補給4.4.2換電模式下電動汽車用能需求時間規(guī)律模擬補給服務(wù)設(shè)施，并且傳統(tǒng)燃油車的加油行為與電動汽車的換電行為具有一定的相似性，故研究利用北京市加油站的測時寫實數(shù)據(jù)確定電動汽車前往換電站進行電池更換的時5北京市電動汽車有序充換電與可再生能源協(xié)同消納多維動態(tài)效益評估本部分研究內(nèi)容結(jié)合4.2節(jié)中確定的北京市風光可再生能研究基于電力系統(tǒng)機組組合模型構(gòu)建考慮電動汽車有序充換電的電力系統(tǒng)優(yōu)化模minOFsys=∑g,tFcg(pi,t)×Fpg+∑g,tcsgug,t(1?ug,t?1)×Fpg(27)研究中構(gòu)建的考慮電動汽車有序充換電的電力系統(tǒng)優(yōu)化模型態(tài)變量約束、爬坡約束、最小開關(guān)機時間約束以及供熱季電力系統(tǒng)調(diào)度下以系統(tǒng)最小發(fā)電成本為目標分別進行單向有序充電與雙向有序充放電。研究進一步利用電動汽車發(fā)展基準情景下北京市電動汽車用能需求空間分布以及區(qū)位研究基于電力系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度方案系統(tǒng)評估了不同電動汽車優(yōu)化調(diào)度模式場景車基準發(fā)展情景為例展示了不同優(yōu)化調(diào)度場景下電動汽車充電負荷分布以及對棄風棄））并網(wǎng)的支撐作用隨著電動汽車滲透率的提高而更為顯著。在電動汽車基準發(fā)展情景下，棄風棄光率從BAU場景中的5.22%下降到V1G場景下的4.37%和V2G場景下的3.30%，北京地區(qū)電動汽車優(yōu)化調(diào)度帶來的電網(wǎng)效益同時也體現(xiàn)于對京津唐電網(wǎng)凈負荷特圖5-62025年電動汽車基準發(fā)展情景下（a）相對增長水平b）絕對增長水平究考量的能源系統(tǒng)中二氧化碳排放由電力部門能耗主導且尚不考慮碳捕集技術(shù)的直接減排效應(yīng)，數(shù)值與無序充電場景相對BAUNOX減排量c）年SO2減排量圖5-9分時電價機制與實時電價機制的比較（a）冬季典型周b）夏季價機制間接引導電動汽車優(yōu)化調(diào)度也能夠有效支撐風光并網(wǎng)并緩解無序充電帶來的發(fā)現(xiàn)行面向經(jīng)營性集中式充換電設(shè)施用電的分時電價并不能準確反映未來風光可再生能本研究調(diào)研并總結(jié)了北京市目前不同充換電模式的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及基礎(chǔ)設(shè)施布信息數(shù)據(jù)與土地利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)評估了北京市和周邊地區(qū)的光伏發(fā)電和風力發(fā)電供應(yīng)潛移至午間與深夜等高棄風棄光時段，能夠有效緩解無序充電對電網(wǎng)的沖擊，（4）電動汽車充放電優(yōu)化調(diào)度模式對北京市本地配電網(wǎng)運行的影響存在顯著空（5）系統(tǒng)優(yōu)化的電動汽車充放電調(diào)度模式具有顯著的環(huán)境效益與氣候效益。在理的電價機制設(shè)計能夠在有效支撐風光并網(wǎng)的同時降低電動汽車車主用能體驗，促進電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于其用戶友好性與電網(wǎng)友好性，電動汽車推廣的氣候效益與環(huán)境效益。具體而言，在單向有序充電應(yīng)鼓勵電動汽車儲能資源以負荷聚合商和虛擬電廠等新型態(tài)參與電力市場1.M.Shi,X.Lu,H.Jiang,Q.Mu,S.Chen,R.M.Fleming,N.Zhang,Y.Wu,andA.M.Foley.2022.Opportunityofrooftopsolarphotovoltaicasacost-efriendlypowersourc[3]王楠,張黎明,滿玉巖.計及換電站電池充放電優(yōu)化的機組組合模型[4]李鑫.黑龍江地區(qū)電動汽車充換電站需[9]薛志英.基于風險理論的含風電電力系統(tǒng)短期[11]工業(yè)和信息化部辦公廳.關(guān)于啟動新能源汽車換電模式應(yīng)用試點工作[13]中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟.2022年全國電動汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施運行情況[R],DocumentationofVersio[16]ARCHERCL,JNICOLASFICHAUX.Theglobalwindatlas:thenewworldwidemicroscalewindresource[19]BOSCHJ,STAFFELLI,HAWKESAD.Temporallye[22]GlobalWTechnicalUniversityofDenmark(DTU).TheGlobalWindAtSectorManagementAssistanceProgram(ESMAP).For[DS].2019,[23]Windturbines.PowerperformancemeasurementsofelectricityproducingwindtInternationalElectrotechnicalCommission,2ProceedingsoftheNationalAcademyattributedtoanincreaseinsspatialcorrelationofwindpow