وسایل نقلیه خودکار (AVs) آینده حمل و نقل را تغییر می دهند و با تمدید، کل اکوسیستم انرژی را به عنوان ناوگان ماشین های خود راننده، کامیون ها و شاتل ها از پروژه های آزمایشی به تصویب اصلی، برنامه ریزان توزیع انرژی باید تجدید نظر کنند که چگونه برق تولید، انتقال و مصرف می شود.این مقاله به بررسی تاثیر چند وجهی AV ها در برنامه ریزی توزیع انرژی، پوشش تغییرات در الگوهای مصرف، و فرصت های پیش رو به روز رسانی و فرصت های دروغ می پردازد.

درک وسایل نقلیه مستقل و انرژی آنها

وسایل نقلیه مستقل به مجموعه ای از فن آوری های پیشرفته متکی هستند - لید، رادار، دوربین ها، GPS و هوش مصنوعی - برای درک محیط خود و تصمیم گیری رانندگی بدون دخالت انسان است، در حالی که وعده اولیه AVs امن تر، تحرک کارآمد تر است، رد پای انرژی آنها به طور عمیقی با وسایل نقلیه معمولی متفاوت است، اکثر AV ها انتظار می رود الکتریکی باشند، که انرژی از سوخت های مایع به مصرف برق، و سیستم های الکتریکی، کاهش می تواند یک سیستم واحد برق را کاهش دهد.

چگونه AVs مصرف انرژی

فراتر از پروکاری، سیستم های مستقل نیاز به قدرت مداوم برای درک، محلی سازی و تصمیم گیری دارند.این بار کمکی، در حالی که در مقایسه با موتور، در سراسر میلیون ها وسیله نقلیه اضافه می شود.مطالعات از وزارت انرژی ایالات متحده [FLT 1] نشان می دهد که انرژی اضافی مورد نیاز برای استقلال می تواند مصرف کل انرژی را با 10 اتوماسیون افزایش دهد و میزان مصرف دقیق در این شرایط توزیع انرژی است.

Shift از سوخت های فسیلی به برق

همگرایی استقلال با الکتریکی سازی به این معنی است که ناوگان AV بیش از هر زمان دیگری به شبکه متصل می شود.این انتقال هر دو فرصت و خطرات را به ارمغان می آورد: انتشار گازهای گلخانه ای در صورت استفاده از انرژی تجدید پذیر، اما همچنین افزایش متمرکز در تقاضای برق نزدیک به depot، هاب شارژ و مراکز توزیع شهری باید برای این مشخصات جدید و بسیار متغیر بار حساب.

عوامل کلیدی در مصرف انرژی

وسایل نقلیه مستقل بر مصرف انرژی در سه روش اولیه تاثیر می گذارند: بهره وری رانندگی، تحرک مشترک و خود محرک الکتریکی.

بهینه سازی قابلیت رانندگی

AV ها می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و با زیرساخت ها برای حفظ سرعت های بهینه، کاهش ترمز و شتاب غیرضروری، و انتخاب مسیرهای کمتر پر پیچ و خم شده، این پتانسیل "راننده" می تواند استفاده از انرژی را در هر مایل به 15 تا 20 درصد در مقایسه با رانندگان انسانی کاهش دهد، با توجه به شبیه سازی های مرده از آژانس بین المللی انرژی ، با این حال، خالی است - که در آن مسافران باید به حداقل رساندن آنها بروند و یا به حداقل رساندن آنها، زمانی که نمی توانند سیستم های طراحی را به حداقل برسانند.

اشتراک گذاری تحرک و کاهش اندازه ناوگان

خدمات اشتراک گذاری ماشین و ماشین که توسط وسایل نقلیه مستقل ساخته شده است می تواند تعداد کل وسایل نقلیه را در جاده کاهش دهد.یک AV منفرد می تواند تا 10 اتومبیل خصوصی را جایگزین کند، کاهش تقاضای انرژی کلی برای تولید خودرو و عملیات روزانه، با این حال استفاده بالاتر از ساعت در هر وسیله نقلیه AV بیشتر سفر می کند، انتقال مصرف انرژی از بسیاری از وسایل نقلیه به طور فشرده کمتر استفاده می شود این غلظت از زمان شارژ و شارژ کردن در هنگام بازگشت به اوج سرعت اتفاق می افتد.

وسایل نقلیه الکتریکی و شارژ

بسیاری از نمونه های خودرو مستقل الکتریکی هستند و تقریبا تمام توسعه دهندگان بزرگ AV (Waymo، Cruise، Tesla و غیره) متعهد به ناوگان الکتریکی هستند. الکتریکی سازی تحرک اضافه می کند یک بار جدید بزرگ به شبکه. ناوگان از 100،000 برق AVs، هر کدام با یک باتری 100 کیلووات ساعت، نشان دهنده یک تقاضای بالقوه شارژ روزانه معادل یک شهر کوچک بدون برنامه ریزی دقیق، بدون این توزیع فیدر محلی، توزیع فیدر و زیر نور محلی، می تواند تبدیل شود.

مفاهیم برای زیرساخت های توزیع انرژی

برنامه ریزی توزیع انرژی باید تکامل یابد تا ویژگی های منحصر به فرد ناوگان خودرو الکتریکی خودکار را در خود جای دهد. زیر بخش ها مناطق اصلی تاثیر را جزئیات می کنند.

ظرفیت شبکه و ارتقاء

افزایش تقاضای برق از شارژ AV نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی در ظرفیت توزیع شبکه دارد. تاسیسات توزیع باید سناریوهای بارگذاری اوج را ارزیابی کنند: اگر یک ناوگان بزرگ AVs به طور همزمان پس از رفت و آمد شبانه به یک انبار بازگردد، قرعه کشی برق حاصل می تواند از ظرفیت محلی بالا رفتن، فیدرها و زیر ایستگاه ها گران و برنامه ریزان زمان بر باشد.

شارژ هوشمند و تعادل بار

یکی از قوی ترین ابزارهای برنامه ریزان توزیع، شارژ هوشمند است – توانایی کنترل زمان و سرعت AVs شارژ با الگوریتم های شارژ هوشمند، شرکت های ابزار می توانند بارهای شارژ را به ساعاتی که از ساعت های خارج از حد پایین می آیند، منحنی تقاضای صاف و جلوگیری از اضافه کردن زیرساخت های پیشرفته و ارتباطات زمان واقعی بین AV ها و شبکه را قادر به تغییر قیمت گذاری پویا و بار برای مثال، یک برنامه جمع آوری کربن بالا و کاهش هزینه های شارژ می کند.

ادغام منابع انرژی تجدید پذیر

تصویب AVs الکتریکی یک هم افزایی طبیعی با انرژی تجدید پذیر فراهم می کند. [۵] انرژی خورشیدی و باد متغیر است و شارژ الکتریکی انعطاف پذیر می تواند به عنوان یک منبع تقاضای بالا برای جذب نسل اضافی خدمت کند.برنامه ریزان توزیع باید قطب های شارژ مشترک را با تاسیسات انرژی تجدید پذیر یا توسعه نیروگاه های مجازی که از باتری های ناوگان برای ذخیره سازی استفاده می کنند، در نظر بگیرند.

منابع انرژی توزیع شده (DERs) و وسایل نقلیه به-Grid (V2G)

وسایل نقلیه الکتریکی خودکار می توانند به عنوان واحد ذخیره سازی باتری تلفن همراه عمل کنند.از طریق تکنولوژی وسایل نقلیه به شبکه (V2G) ، AVs پارک شده می تواند برق را در طول دوره های تقاضای اوج تغذیه کند.این خودرو را از مصرف کننده انرژی خالص به یک منبع انرژی توزیع شده تبدیل می کند.برای برنامه ریزان توزیع ، V2G یک راه برای تجزیه و تحلیل زیرساخت های گران قیمت با استفاده از باتری های ناوگان برای مدیریت وسایل نقلیه محلی ، به طور موثر نیاز به اتصال و تنظیم هزاران وسیله نقلیه شارژر ، و تنظیم می دهد.

چالش های آینده و فرصت ها

در حالی که مزایای بالقوه قابل توجه است، مسیر ادغام AV ها به برنامه ریزی توزیع انرژی با چالش هایی که نیاز به اقدام هماهنگ در سراسر صنایع و دولت دارند، بسیار ناچیز است.

سرمایه گذاری زیرساختی و سیاست

ارتقاء شبکه برای رسیدگی به تقاضای شارژ AV نیازمند میلیاردها دلار سرمایه گذاری است.آشکار، قانون گذاران و اپراتورهای ناوگان باید در تخصیص هزینه و طرح های نرخ برای جلوگیری از سیاست های دارایی های سرگردان همکاری کنند که موجب جذب هزینه های خارج از محدوده، پاسخ تقاضا و مشارکت V2G می تواند سرعت بخشیدن به استقرار در حالی که حفظ هزینه های قابل مدیریت بدون سیگنال های سیاست های روشن، عدم اطمینان ممکن است سرمایه گذاری های شبکه های لازم را کند.

ذخیره سازی انرژی و انعطاف پذیری

باتری های ناوگان یک منبع ذخیره سازی توزیع شده عظیم را نشان می دهند، اما دسترسی آنها به خدمات شبکه بستگی به الگوهای استفاده از وسایل نقلیه و نیازهای دامنه دارد.برنامه ریزان باید نیاز به انعطاف پذیری شبکه در برابر عملکرد تحرک اولیه AVs را متعادل کنند. کار آینده باید الگوریتم های تجمع قوی و مکانیسم های بازار را توسعه دهد تا اطمینان حاصل شود که خدمات V2G هر دو قابل اعتماد و از نظر اقتصادی قابل اعتماد هستند.

محیط زیست و ذهنیت پایداری

افزایش تقاضای برق از AVs باید با انرژی پاک برای تحقق اهداف پایداری روبرو شود.اگر بار اضافی توسط سوخت های فسیلی تامین شود، انتشار گازهای گلخانه ای حتی با کارآمد رانندگان توزیع برق باید تدارکات انرژی تجدید پذیر و حسابداری کربن را به برنامه ریزی شبکه ادغام کند. تجزیه و تحلیل چرخه زندگی از تولید AV و دفع مسائل - سنسورها و سخت افزار محاسباتی در AV نیاز به فلزات کمیاب زمین و تولید انرژی فشرده دارد که باید به طور کلی به ارزیابی عوامل زیست محیطی تبدیل شود.

نقش داده ها و AI در برنامه ریزی انرژی

وسایل نقلیه مستقل مقدار زیادی از داده ها را در مورد الگوهای سفر، مصرف انرژی و وضعیت باتری از سلامت تولید می کنند. Utilities می تواند از این داده ها استفاده کند - با حفاظت از حریم خصوصی مناسب - برای ساخت مدل های پیش بینی دقیق تر بارگیری ماشین آلات یادگیری ماشین می تواند پیش بینی تقاضا شارژ در سطح محله، بهینه سازی برنامه های شارژ و شناسایی محدودیت های شبکه.

نتیجه گیری: راه برای آینده انرژی هوشمند

ظهور وسایل نقلیه مستقل فقط یک انقلاب حمل و نقل نیست - آن یک نیروی تحول آفرین برای برنامه ریزی توزیع انرژی است.با درک اینکه چگونه AVs انرژی مصرف می کنند، الگوهای مصرف جدید ایجاد می کنند و ارتقاء زیرساخت های مورد نیاز، طراحان می توانند به طور فعال یک شبکه ایجاد کنند که از تحرک پایدار، کارآمد و انعطاف پذیر پشتیبانی می کند.چالش های هزینه، سیاست و ادغام تکنولوژی واقعی هستند، اما فرصت های شارژ هوشمند، همکاری های انرژی پاک کننده و خدمات توزیع برق آینده را تضمین می کند.