看动态负载管理如何优化电动汽车充电助力实现V2X
作者: Adam Kimmel，贸泽电子专稿
图源：VisualMarketplace/Stock.adobe.com；AI生成
向纯电动车过渡能否改变分布式电源生态系统？这是一个困扰大家很久的问题。
汽车系统电气化不仅将改变汽车的“加油”方式，还能确保稳定的能源供应并提高效率。而要实现这一想法，就需要借助用于电动汽车 (EV) 充电的动态负载管理 (DLM) 系统。
动态负载管理可以判断出哪些应用急需电力的能力正在改变人们对能源使用的看法。通过智能平衡多个充电器的电力负载，DLM可以更有效地利用电力，加快电动汽车充电速度。这种组合降低了能源成本和消耗。因此，DLM还能减轻电网压力，增加能源网基础设施的弹性。
随着全球电动汽车比例的不断增加，充电技术成为了下一个主要限制因素。本文将探讨电动汽车充电动态负载管理的充电策略、机制、挑战和未来。
电动汽车充电和V2G技术基础知识
为了充分了解DLM对电网和电动汽车充电的影响，我们先来回顾一些电动汽车充电和车辆到电网 (V2G) 的基本知识。
电动汽车充电器的要素
电动汽车充电系统由以下硬件和软件组成：
■ 电源和电动汽车的充电接口
■ 连接器
■ 逆变器
■ 控制板
■ 用户界面
此外，软件和充电管理系统将充电器与电网和车辆连接起来，以平衡电力。将实时电网性能与充电过程联系起来正是DLM的优势所在。
充电策略
业界规定了三个充电等级，其中三级充电速度最快。充电速度与充入电池的电量相关，速度越快，充入的电量就越多，充电功率（以千瓦为单位）也就越大。
快充和慢充
三级为快速充电，是通过增加充电功率和电压来实现的。虽然这对消费者来说更方便，但却会增加电池过热（最佳温度为25°C至35°C）受损的风险。不过，对于大多数现代电动汽车来说，这种风险较低。快速充电大约需要30分钟，而1级和2级慢速充电至少需要10小时，虽然影响到了用户体验，但却能更好地保护电池。
智能充电
智能充电是智能电网的重要组成部分，有助于实现高效的能源管理和电动汽车集成。它能根据电网条件、能源价格和用户偏好动态调整充电速率，优化能源利用率和电网稳定性。此外，智能充电还支持双向电动汽车充电，允许车辆从电网汲取电能并反馈给电网。这一功能增强了电网的恢复能力，降低了分布式电源的资本成本，并通过全面降低电力需求来减少碳排放。
动态负载管理的作用
负载管理的其中一种用途就是补充电动汽车充电器的电网电力消耗。DLM在电动汽车充电器之间分配可用或多余的电力，“回收”已产生的电荷，以减轻电网负担。
V2G如何支持负载管理
V2G技术允许电动汽车从电网获取电力并向电网供电，从而加强了负荷管理。系统实时监控电网状况，并在有电或需要充电时与中央充电点通信。
这种动态方法对充电器数量没有要求，因为系统会不断优化充电管理应用，减少出现用电高峰和低谷，从而提高电网的整体稳定性。
动态负载管理机制
DLM系统在一个持续优化的循环中运行。此系统从整个电力生态系统中收集实时能源需求，并调整能源移动的方式和位置，以便在电力传输后创造高效率的条件。此外，它还能测量电网和设备的总能耗，管理交流和直流充电器，并将可再生能源纳入生态系统。
可量化的DLM效益
能源部2018年的一项研究显示，到2050年，四分之三能源终端使用（如汽车）的电气化可将电网负荷减少高达38%。[1]由于每天会出现两次用电高峰，因此电力系统的额定值是基于最高能量阈值设定的。此外，使用DLM来“削峰填谷”可带来复合的可持续性影响，减少所需的额定电网基础设施容量，优化整体电力传输效率。
实施智能技术解决方案可以节省大量成本。DLM就是一个很好的例子，因为能以更少的能源带来更高的效率。这些优势可通过以下方式降低消费者和生产者的成本：
减少资本支出：运营商无需安装升级版电源即可满足新增需求。
降低每月能源费用：DLM减少了总体能源需求，降低了每月的经常性能源费用（目前电动汽车需求的额外费用约为每月18欧元）。[2]
电动汽车充电负载管理市场的领跑者
负载管理的重要性与日俱增，这也加剧了电动汽车充电市场的竞争。Ampeco、Etrel、Driivz和EVBox等知名企业正在加快这项技术的研发，以实现车对物 (V2X) 通信。同时，DLM主要用于住宅和商业充电，2023年电动汽车充电软件市场规模已接近12亿美元，预计到2030年将增长到75亿美元。[3]
动态负载管理的未来创新
与许多物联网应用一样，人工智能可以进一步推动智能充电和DLM系统的发展。学习和预测使用模式将使软件更快地达到最佳效率，而增加可再生能源的收集和输送将提高这些“免费”能源的效率。将部分能源转向可再生能源将提高效率、降低成本，并进一步改善可持续性。
然而，在大规模采用DLM方面还存在着一些障碍。首先，与许多新技术一样，现场技术人员的专业知识和监管部门的监督尚未跟上产品开发的步伐。此外，缺乏将充电设备与基础设施连接起来的标准化协议将限制集成选择，并可能限制系统吸收和重新分配电荷的能力。为了克服这些障碍，政府机构必须积极支持和投资智能电网技术的开发和实施，并确保DLM安全地与智能电网集成。
结语
DLM可优化分布式电源生态系统中的电动汽车充电。随着车辆成为V2X的移动电站，DLM可以带来更多重要优势：
■ 优化能源生产和分配
■ 为生产者和消费者降低资本成本和经常性成本
■ 增强电网稳定性
■ 电网弹性
■ 可持续性收益
电动汽车技术发展迅速，可再生能源的成本已接近化石燃料。[4]了解DLM的方法、技术、现状和未来，对于管理所有能源并将其引导到最需要的地方至关重要。市场领导者可以有效地发展和扩大这一重要市场，从而建设一个更加可持续发展的世界。
常见问题
什么是电动汽车充电中的动态负载管理？
动态负载管理是一种可实时调整多个电动汽车充电器电力分配的系统，能够优化可用电量，防止电网过载。此系统可测量高低功耗来源，并根据需要在电动汽车、充电站和其他设备之间进行平衡。
动态负载管理能为电动汽车充电带来何种益处？
采用DLM可以节约经常性成本和资本成本、提高可持续性和电网弹性。DLM可以帮助运营商避免升级电表，通过“回收”电力降低能源成本，并减少从电网汲取的电力。它还能在高峰和非高峰时段平衡负载，并利用车辆作为移动发电站，从而提高电网弹性。
动态负载管理能否与现有电动汽车充电基础设施配合使用？
当然可以。DLM解决方案设计的初衷就是能与同时运行的现有电动汽车充电桩集成。它还可以管理三种电源形式：直流电、交流电和太阳能直流电（来自光伏电源），所有这些都无需对硬件进行重大改动。
电动汽车充电中的动态负载管理前景如何？
DLM的普及离不开技术的进步以及宏观趋势的支持。其中之一就是利用人工智能的“智能”特性来提高其性能。而考虑到全球气候变化的影响，还需要在偏远地区增加弹性备用电源。此外，DLM可以让风能和太阳能等间歇性能源成为可能。DLM的一个重要特性是通过削峰填谷减少能源间歇性问题，进而提升可再生能源的利用率。
参考资料
作者简介
Adam Kimmel拥有近20年执业工程师、研发经理和工程内容撰稿人经验， 他编写过白皮书、网站副本、案例研究以及博客文章，内容涉及汽车、工业/制造业、科技和电子等垂直市场。 Adam拥有化学和机械工程学位，并且是工程和技术内容写作公司ASK Consulting Solutions, LLC的创始人兼总负责人。
