7
Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavić * , Tomislav Capuder * i Igor Kuzle * * Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Unska 3, 10000 Zagreb, Hrvatska [email protected], [email protected], [email protected] Sažetak - Novim smjernicama vladajućih politika te novim potrebama krajnjih korisnika mreže pojavljuju se i novi zahtjevi na vođenje i planiranje prijenosnog sustava kao krovne infrastrukture za sve elektroenergetske djelatnosti. Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora energije u mnogim zemljama se postepeno pretvara u standardni način dobave energije. Do određene razine integracije, naslijeđena fleksibilnost sustava je dovoljna da se othrva novoj varijabilnosti i nepredvidljivosti. Veliki prihvat proizvodnje na obnovljive izvore energije iziskuje odgodu dekomisije konvencionalnih jedinica i ulaganje u nove fleksibilne (konvencionalne) kapacitete. Takve investicije nisu primamljive niti investitorima niti kreatorima dugoročne energetske politike. Sa strane potrošnje može se dogoditi slična situacija kao i kod proizvodnje. Nefleksibilni potrošači stvaraju dodatne zahtjeve na ulaganja u mrežu, na potrebu za rezervom, za novim vršnim jedinicama i sl. Koncepti kao što su mikromreže, upravljiva potrošnja ili spremnici energije mogu značajno smanjiti navedene potrebe ako se ponašaju prate mrežne i tržišne signale. Električna vozila su izvrstan primjer nove potrošnje u sustavu koja može stvoriti pogodnosti za prijenosni sustav i za korisnike vozila, ali i omogućiti daljnju integraciju obnovljivih izvora. Rad će predstaviti koristi planske integracije električnih vozila u sustav te probleme koji se mogu pojaviti ako se njihova integracija tretira kao nova pasivna potrošnja. I. UVOD Dogovor u Parizu u prosincu 2015. (COP21, [1]) postavio je jasan cilj smanjenja emisija stakleničkih plinova kako bi se ograničio porast prosječne globalne temperature na 2°C do 2050. godine. Prema [2] najveći udio u emisijama CO 2 ima nekoliko sektora ljudskog djelovanja: proizvodnja električne i toplinske energije, promet, industrija i zgradarstvo. Prometni sektor zauzima 28% svjetske potrošnje energije [3] te 23% ukupnih emisija ugljičnog dioksida što se vidi na SliciSlika 1, [2]. Kako bi se uspjela održati dogovorena ograničenja na emisije ugljičnog dioksida potrebno je vršiti smanjenje emisija u svim sektorima. Na SliciSlika 2 su prikazana procijenjena potrebna smanjenje emisija CO 2 po sektorima scenarija 2 DS u odnosu na 6 DS [4]. Scenarij 6 DS prikazuje emisije u slučaju da su današnje energetske i ekološke politike održane(engl. „Business-as-usual“) pri čemu bi porast temperature bio na razini 6°C u 2050. godini. Scenarij 2 DS je scenarij ograničenja porasta temperature na 2°C do 2050. godine, odnosno scenarij usklađen s pariškim dogovorom. Jasno se vidi da je potrebno značajno smanjenje emisija kako bi se dosegli ambiciozni ciljevi borbe protiv globalnog zatopljenja. Predviđeno smanjenje emisija u prometnom sektoru je 18%. Slika 1 Udio različitih sektora u svjetskim emisijama CO 2 [2] Elektrifikacija prometa može se prometnuti kao potencijalno rješenje, no navedeno vrijedi samo za slučaj niskougljičnog elektroenergetskog sustava. U protivnome, iako se prometni sektor transformira u onaj pogonjen električnom energijom porast potrošnje električne energije bi uzrokovao dodatnu proizvodnju iz proizvodnih pogona na fosilna goriva čime bi se izgubio osnovni smisao elektrifikacije. Današnji elektroenergetski sustavi kao primarni izvor energije još uvijek u velikoj mjeri koriste fosilna goriva. Prema [5], proizvodnja iz fosilnih goriva obuhvaća oko dvije trećine ukupno proizvedene električne energije u svijetu od čega je 40% ugljenih elektrana, 22% na prirodni plin te 4% na tekuća goriva. Ostatak energetskog miksa sastoji se od 11% nuklearnih elektrana te 23% elektrana na obnovljive izvore energije (OIE) što uključuje i velike hidroelektrane. Paralelno s elektrifikacijom prometa mora se odvijati i integracija OIE. Najveći porast među OIE zadnjih godina, a predviđa se i u budućnosti, jest u solarnim i vjetroelektranama [6]. . Ovaj je rad sufinancirala Hrvatska zaklada za znanost projektom IP2014093517 EVBASS. 14 MIPRO 2017/HEP

Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava

Ivan Pavić*, Tomislav Capuder* i Igor Kuzle* * Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Unska 3, 10000 Zagreb, Hrvatska

[email protected], [email protected], [email protected]

Sažetak - Novim smjernicama vladajućih politika te novim potrebama krajnjih korisnika mreže pojavljuju se i novi zahtjevi na vođenje i planiranje prijenosnog sustava kao krovne infrastrukture za sve elektroenergetske djelatnosti. Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora energije u mnogim zemljama se postepeno pretvara u standardni način dobave energije. Do određene razine integracije, naslijeđena fleksibilnost sustava je dovoljna da se othrva novoj varijabilnosti i nepredvidljivosti. Veliki prihvat proizvodnje na obnovljive izvore energije iziskuje odgodu dekomisije konvencionalnih jedinica i ulaganje u nove fleksibilne (konvencionalne) kapacitete. Takve investicije nisu primamljive niti investitorima niti kreatorima dugoročne energetske politike.

Sa strane potrošnje može se dogoditi slična situacija kao i kod proizvodnje. Nefleksibilni potrošači stvaraju dodatne zahtjeve na ulaganja u mrežu, na potrebu za rezervom, za novim vršnim jedinicama i sl. Koncepti kao što su mikromreže, upravljiva potrošnja ili spremnici energije mogu značajno smanjiti navedene potrebe ako se ponašaju prate mrežne i tržišne signale. Električna vozila su izvrstan primjer nove potrošnje u sustavu koja može stvoriti pogodnosti za prijenosni sustav i za korisnike vozila, ali i omogućiti daljnju integraciju obnovljivih izvora. Rad će predstaviti koristi planske integracije električnih vozila u sustav te probleme koji se mogu pojaviti ako se njihova integracija tretira kao nova pasivna potrošnja.

I. UVOD

Dogovor u Parizu u prosincu 2015. (COP21, [1]) postavio je jasan cilj smanjenja emisija stakleničkih plinova kako bi se ograničio porast prosječne globalne temperature na 2°C do 2050. godine. Prema [2] najveći udio u emisijama CO2 ima nekoliko sektora ljudskog djelovanja: proizvodnja električne i toplinske energije, promet, industrija i zgradarstvo. Prometni sektor zauzima 28% svjetske potrošnje energije [3] te 23% ukupnih emisija ugljičnog dioksida što se vidi na SliciSlika 1, [2].

Kako bi se uspjela održati dogovorena ograničenja na emisije ugljičnog dioksida potrebno je vršiti smanjenje emisija u svim sektorima. Na SliciSlika 2 su prikazana procijenjena potrebna smanjenje emisija CO2 po sektorima scenarija 2 DS u odnosu na 6 DS [4]. Scenarij 6 DS prikazuje emisije u slučaju da su današnje energetske i ekološke politike održane(engl. „Business-as-usual“) pri

čemu bi porast temperature bio na razini 6°C u 2050. godini. Scenarij 2 DS je scenarij ograničenja porasta temperature na 2°C do 2050. godine, odnosno scenarij usklađen s pariškim dogovorom. Jasno se vidi da je potrebno značajno smanjenje emisija kako bi se dosegli ambiciozni ciljevi borbe protiv globalnog zatopljenja. Predviđeno smanjenje emisija u prometnom sektoru je 18%.

Slika 1 Udio različitih sektora u svjetskim emisijama CO2 [2]

Elektrifikacija prometa može se prometnuti kao potencijalno rješenje, no navedeno vrijedi samo za slučaj niskougljičnog elektroenergetskog sustava. U protivnome, iako se prometni sektor transformira u onaj pogonjen električnom energijom porast potrošnje električne energije bi uzrokovao dodatnu proizvodnju iz proizvodnih pogona na fosilna goriva čime bi se izgubio osnovni smisao elektrifikacije. Današnji elektroenergetski sustavi kao primarni izvor energije još uvijek u velikoj mjeri koriste fosilna goriva. Prema [5], proizvodnja iz fosilnih goriva obuhvaća oko dvije trećine ukupno proizvedene električne energije u svijetu od čega je 40% ugljenih elektrana, 22% na prirodni plin te 4% na tekuća goriva. Ostatak energetskog miksa sastoji se od 11% nuklearnih elektrana te 23% elektrana na obnovljive izvore energije (OIE) što uključuje i velike hidroelektrane. Paralelno s elektrifikacijom prometa mora se odvijati i integracija OIE. Najveći porast među OIE zadnjih godina, a predviđa se i u budućnosti, jest u solarnim i vjetroelektranama [6].

.

Ovaj je rad sufinancirala Hrvatska zaklada za znanost projektom IP‐2014‐09‐3517 EVBASS.

14 MIPRO 2017/HEP

Page 2: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

Slika 2 Potrebno smanjenje emisija CO2 kako bi se postiglo ograničenje od 2°C porasta prosječne temperature u svijetu do 2050. godine [4]

Porast udjela proizvodnje električne energije iz OIE, Slika 3, osim izravnih koristi poput niže cijene energije i smanjenih emisija sa sobom nosi i negativne posljedice. Zbog promjenjivosti i nepredvidljivosti proizvodnje iz OIE, raste i potreba za dodatnom fleksibilnosti u sustavu, odnosno rastu potrebe za elektranama s mogućnošću brze promijene snage i brzog paljenja/gašenja te rastu potrebe za rezervom. Budući da je izgradnja brzih elektrana na fosilna goriva (prirodni plin) protivna ekološkim politikama moraju se pronaći nova fleksibilna rješenja poput integracije spremnika energije [7], mikromreža [8], upravljive potrošnje [9] i električnih vozila [10].

Slika 3 Porast instalirane snage u OIE [6]

Način integracije električnih vozila (EV) veoma je bitan iz nekoliko razloga. Razmatranjem električnih vozila kao pasivnih potrošača stavlja se dodatni teret na prijenosni sustav zbog povećanja vršne snage te zbog povećanja potreba za rezervom. S druge strane, razmatranjem električnih vozila kao distribuiranih spremnika energije možemo ne samo otkloniti navedene probleme već se i lakše othrvati spomenutim izazovima koje donose varijabilni OIE. Drugim riječima, koristeći fleksibilnost EV može se olakšati proces transformacije elektroenergetskog sustava pogonjenog fosilnim gorivima u niskougljični elektroenergetski sustav. Ovaj rad nastavak je istraživanja o mogućnostima električnih vozila za povećanje fleksibilnosti prijenosnih sustava [11], [12]

te će na konkretan način prezentirati prednosti i nedostatke različitih načina integracije EV.

II. ELEKTRIČNA VOZILA

Kako bi se omogućila daljnja integracija električnih vozila, sa strane korisnika vozila, potrebno je razmotriti sve prednosti i nedostatke istih. Nekoliko je osnovnih motivatora za kupnju EV poput cijene, udaljenosti koju mogu preći s jednim punjenjem, dostupnosti mjesta za punjenje, mogućnosti izbora modela na tržištu i dr. Također, bitna stavka prilikom kupovine EV može biti i stvaranje ugodnije okoline unutar mjesta stanovanja jer korištenjem EV se smanjuju lokalna zagađenja te buka.

A. CijenaInicijalni investicijski troškovi (engl. „Capital

Expenditure – CAPEX“) su znatno veći za električna vozila, nego za konvencionalna vozila. Jedan od načina smanjenja investicijskih troškova jest poticanje elektromobilnosti od strane države. U Hrvatskoj su takvi poticaji pokrenuti 2014. godine od kada se u tri ciklusa natječaja (zadnji u 2015.) potaklo na kupnju preko 1400 hibridnih i električnih vozila s preko 50 milijuna kuna [13]. Za kupnju električnog vozila moglo se dobiti do 70.000 kn poticaja, hibridnih s mogućnošću priključka na mrežu (engl. „Plug-in“) do 50.000 kn te hibridnih bez mogućnosti priključka na mrežu do 30.000 kn [14]. Kao usporedbu možemo navesti poticaje u UK koji su pokrenuti 2011. godine, a u periodu od 2016. do 2018. godine iznose £4.500 za električna vozila te £2.500 za obje vrste hibridnih vozila [15]. Ako se, primjera radi, uzmu volkswagen-ovi up! modeli može se vidjeti da se cijena u Hrvatskoj, ovisno o modelu, kreće od 80-105 tisuća kuna za benzinske automobile 55 kW snage sa četvorim vratima [16]. Cijena električnog e-up! modela jest 202 tisuće kuna. Bez poticaja EV je duplo skuplji od svoje konvencionalne inačice. I uz najveći poticaj koji je bio u RH, električni model bio bi za 30% skuplji od benzinskog. Najveći udio u cijeni električnog vozila ima njegova baterija. Prema [4] cijena baterije bila je u 2015. oko 250 USD/kWh, dok je cilj tvrtke Tesla smanjiti cijenu oko 100 USD/kWh. Kapacitet baterije spomenutog e-up! EV jest 18,7 kWh što odgovara cijeni baterije od oko 33

MIPRO 2017/HEP 15

Page 3: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

tisuće kuna prema podatcima iz 2015., te cijeni od 13 tisuća kuna prema Teslinim predviđanjima.

S druge strane, električna vozila imaju znatno manji operativni trošak (engl. „Operating Expenditure – OPEX“) od konvencionalnih vozila sličnih karakteristika. Ako računamo prosječnu potrošnju benzinskog up!-a te e-up!-a koristeći alat na web stranici [17] te cijenu benzina od 10 kn/L [18] te cijenu električne energije plavog tarifnog modela opskrbljivača pod univerzalnom uslugom od 0,77 kn/kWh [19], godišnja ušteda za 15.000 prijeđenih kilometara jest preko 7.000 kn (EV pet puta jeftiniji). Također, dodatne olakšice mogu biti i manji porezi (ili uklanjanje poreza) budući da električna vozila ne emitiraju stakleničke plinove, niža cijena parkinga i cestarina i slično.

B. Stanje na tržištuElektrična vozila su, gledajući sve troškove kroz

njihov životni vijek, konkurentni konvencionalnim. Također, pružaju dodatne pogodnosti poput osiguranog parkinga u gradovima i sl. 2011. godina se može nazvati početkom značajnije integracije električnih vozila. U prosincu 2016. ukupni broj električnih vozila prešao je 2 milijuna te se pretpostavlja da je u provom kvartalu 2017. više od 3 milijuna električnih vozila na ulicama [20], Slika 4. Ovako visok broj električnih vozila može imati velikutjecaj na daljnji razvoj elektroenergetskog sustava.

Slika 4 Godišnji porast broja EV u svijetu [20]

C. Načini punjenjaPunjenje električnih vozila se često smatra glavnim

nedostatkom EV, no s dostatnom infrastrukturom punjenje se pretvara u jednu od glavnih prednosti. Način punjenja električnih vozila se generalno može podijeliti na sporo, srednje i brzo punjenje te na zamjenu baterija. Sporo i srednje punjenje podrazumijeva priključak EV na infrastrukturu za punjenje dok je EV parkiran (isključivo AC punjenje). U ovom slučaju, korisnik EV obavlja druge radnje , a vozilo mu se u međuvremenu puni. Sporo punjenje jest punjenje snagama do 3 kW i zahtjeva dugo trajanje punjenja (preko 8 sati) kako bi se baterija napunila od minimalnog do maksimalnog stanja napunjenosti (engl. „State-of-charge – SOC“). Primjeri ovakve infrastrukture su kućni punjači ili punjači na parkiralištu uz posao ili školu. Srednje punjenje je punjenje snagama 7-22 kW čime se EV može napuniti za 3,4 sata. Primjer instalacije ovakve infrastrukture mogu biti parkirna mjesta uz trgovačke centre, uz cestu, ugostiteljske objekte i sl.

Brzo punjenje može se definirati kao punjenje snagama preko 50 kW, punjenje je najčešće istosmjerno, a

trajanje predviđenog punjenja do maksimalnog SOC jest sat vremena. Tvrtka Tesla Inc. na svojim brzim punionicama omogućava punjenje snagama do 120 kW koje za trideset minuta može napuniti EV sposoban preći preko 270 km [21]. Zamjena baterija (engl. „Battery Swapping“) je inovativna metoda gdje se automatiziranim procesom mijenja ispražnjena baterija punom. Tvrtka Tesla je demonstrirala takvu stanicu koja može za nekoliko minuta izvršiti zamjenu, pri čemu korisnik EV za punjenje troši manje vremena nego korisnik konvencionalnog vozila.

U nastavku rada ćemo demonstrirati utjecaj sporog i brzog punjenja EV na prijenosni sustav kao dva krajnja slučaja koja mogu opteretiti sustav. Pretpostavka jest da postoji dovoljan broj sporih punjača kod privatnih kuća te na radim mjestima. Također, broj stanica za brzo punjenje je dovoljan za opskrbu svih EV koja se žele puniti. Stanice za brzo punjenje će se razmatrati sa i bez integriranih spremnika energije. Stanice sa integriranim spremnicima energije su, što se tiče zahtjeva za prijenosnom mrežom, istovjetne stanicama za zamjenu baterija jer oba postrojenja imaju baterijski spremnik kao posrednika između elektroenergetskog sustava i vozila.

III. UTJECAJ EV NA PRIJENOSNI SUSTAV

Za primjer utjecaja EV na prijenosni sustav uzet ćemo podatke o proizvodnji slične onima iz UK (detalji u [38]) čiji se energetski miks sastoji od 35% nuklearnih, 45% ugljenih, 15% CCGT and 5% OCGT. Za vjetar će se uzeti povijesni podatci. Postotak integracije EV u sustav gledamo kao postotak EV u današnjoj floti svih vozila u UK. Ukupna flota vozila u UK je oko 30 milijuna vozila. Razmatrat će se odvojeno sporo i brzo punjenje. Modeli korišteni za simulacije u nastavku opisani su u [11] i [12].

A. Razmatrani načini punjenjaKod sporog punjenja simulirat ćemo 3 scenarija s tim

da svaki ima i dva dodatna podscenarija:

• Scenarij A: neupravljivo sporo punjenje EV, EV sepune čim se spoje na punjač, nazivnom snagom (3kW) dok se ne napune do maksimalnog SOC:

- Podscenarij A1: UCH-NR (engl.“UncontrolledCHarging No-Reserve“) bez povećanja potreba zarezervom koju zbog stohastike donosi sporopunjenje EV;

- Podscenarij A2: UCH-YR (engl.“UncontrolledCHarging Yes-Reserve“) uzrokuje povećanjepotreba za rezervom koju zbog stohastike donosisporo punjenje EV;

• Scenarij B: upravljivo jednosmjerno punjenje, EVmogu prilagoditi svoje punjenje potrebama sustava,ne mogu se prazniti u mrežu:

- Podscenarij B1: G2V-NR (engl. „Grid-to-VehicleNo-Reserve“) gdje EV ne pružaju uslugu rezerve;

- Podscenarij B2: G2V-YR (engl. „Grid-to-VehicleYes-Reserve“) gdje EV osim upravljivog punjenjamogu pružati i rezervu OPS-u;

• Scenarij C: upravljivo dvosmjerno punjenje, EVmogu prilagoditi punjenje potrebama sustava te

16 MIPRO 2017/HEP

Page 4: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

mogu prazniti bateriju u mrežu ako je OPS-u potrebno energije;

- Podscenarij C1: V2G-NR (engl. „Vehicle-to-GridNo-Reserve“) gdje EV ne pružaju uslugu rezerve;

- Podscenarij C2: V2G-YR (engl. „Vehicle-to-GridYes-Reserve“) gdje EV osim upravljivog punjenjai pražnjenja mogu pružati i rezervu OPS-u;

Kod brzog punjenja, analogno sporom, gledamo tri scenarija svaki s dva podscenarija: • Scenarij D: neupravljivo brzo punjenje EV, EV se

pune čim se spoje na punjač punionice nazivnomsnagom (50 kW) sljedećih sat vremena, snaga sepreuzima izravno iz mreže:

- Podscenarij D1: UFC-NR (engl.“UncontrolledFast Charging No-Reserve“) bez povećanjapotreba za rezervom koju zbog stohastike donosibrzo punjenje EV;

- Podscenarij D2: UFC-YR (engl.“UncontrolledFast Charging Yes-Reserve“) uzrokuje dodatnopovećanje potreba za rezervom koju zbogstohastike donosi brzo punjenje EV;

• Scenarij E: upravljivo jednosmjerno brzo punjenjeEV preko punionica za brzo punjenje FCS (engl.„Fast Charging Station“), FCS mogu prilagoditipunjenje integriranog spremnika energije (engl.„Energy Storage System“) potrebama sustava, FCSne mogu prazniti spremnik energije u mrežu:

- Podscenarij E1: G2S-NR (engl. „Grid-to-StationNo-Reserve“) gdje FCS ne pružaju uslugurezerve;

- Podscenarij E2: G2S-YR (engl. „Grid-to-StationYes-Reserve“) gdje FCS osim upravljivogpunjenja mogu pružati i rezervu OPS-u (prekointegriranog spremnika energije);

• Scenarij F: upravljivo dvosmjerno brzo punjenje EVpreko FCS, FCS mogu prilagoditi punjenje ipražnjenje integriranog spremnika energijepotrebama sustava bez zadiranja u potrebe korisnikaEV:

- Podscenarij F1: S2G-NR (engl. „Station-to-GridNo-Reserve“) gdje FCS ne pružaju uslugurezerve;

- Podscenarij F2: S2G-YR (engl. „Station-to-GridYes-Reserve“) gdje FCS osim upravljivogpunjenja mogu pružati i rezervu OPS-u (prekointegriranog spremnika energije);

Brzo punjenje u neupravljivom načinu rada znači izravno preuzimanje energije iz mreže te punjenje EV preko punionice. Kod brzog punjenja u upravljivim načinima rada punjenje i pražnjenje EV ne uzrokuje izravno preuzimanje ili injekciju snage u mrežu, već postoji integrirani spremnik energije u stanici za brzo punjenje kao medijator. Ovakav spremnik energije osigurava mogućnost upravljivog punjenja EV bez zadiranja u potrebe korisnika. Drugim riječima, EV se pune neupravljivo na punjaču punionice, ali se punionica

(odnosno integrirani spremnik) puni upravljivo od mreže.

MIPRO 2017/HEP 17

Page 5: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

Slika 5 Utjecaj sporog ppunjenja na prijennosni sustav [11]]

B. UP

sporNo-EUkovršnbaznEV rezesusta

Ld

SdodaopteNavnačiG2VrezeosloV2Goptetrenudogopremtimekapa

C. UU

smopojepunjpokrutjecreferbrzo

NuzropotrnačipovesmanspreopteYR negotakoprem

Utjecaj sporogPrema slici Srog punjenja EEV scenarij je

oliko se EV pna snaga u susne snage. Situosim povećan

ervom što jošavom. Legend

Legend

 

Sli

Svi kontroliraatnu fleksibilerećenja koja vedeno smanjuin rada se puniV-NR puni rrvu prema dobađa termoel

G-NR i V2Gerećenja s timutaka prazni uodi. V2G-YRma gore (smane oslobađa aciteta radi pru

Utjecaj brzog Utjecaj brzog tako da smo

edinom trenutkjenje – FCS. riveno je precaja na rezervrenti slučaj b

og punjenja pri

Neupravljivi nokuju velik poeba za novimini punjenja pećavaju iskornjuju vršnu

emnik energijerećenje ili kad

ima nešto rao li G2S-NR ođer pruža gotma gore u trenu

g punjenja Slika 5, vidiEV različito ue referentni scpune neupravlstavu te se pouacija je goranja vršne snagš više poskuda za sliku 5 i

ika 6 Legend

ani načini sponost prijenosn

su bila namuje trošak radai u trenutcimaravnomjernije olje (povećanjektrane potre

G-YR se pum da se V2Gu sustav, a u

R s druge stranjenje punjenj

termoelektraužanja rezerve

punjenja punjenja na p

o pretpostavilku na cesti naOstatak potre

eko neupravlju UCH-NR. N

bez integriraniikazani su na s

načini punjenorast vršne snbrzostartajuć

ponovno donorištenost ener

snagu. Druje se većinoda ima neiskoravnomjerniju

jer uz bolje tovo svu rezerutcima vršnog

NuclearCCGTWPPFCSdEV_slcFCScDemand

i se kako rautječu na prijecenarij bez intljivo, UCH-Novećava jaz iza u slučaju Uge povećavajuupljuje upravl

7 je prikazan

da za slike 5 i 7

orog punjenjasnom sustavumetnuta termoa cijelog susta

a niskog opteretokom tjedn

je snage punjebe za pružanune u trenutG-NR u nekou V2G-YR se ane, pruža vea ili pražnjenj

ane potrebe e prema gore.

prijenosni susli da se 5% Ealazi na stani

reba za energivog načina

NO-EV slučajnih EV u susslici 7.

nja (UFC-NRnage u sustavćim elektranamose fleksibilnorgije iz vjet

ugim riječimaom puni karištene vjetroekrivulju s mpraćenje net

rvu prema dog opterećenja.

r CoOCEV_WPEV_D‐n

d

azličiti načinienosni sustav.tegriranih EV.

NR, tada rastezmeđu vršne i

UCH-YR kadau i potrebu zaljanje cijelima na slici 6.

a EV donosete smanjuju

oelektranama.ava. G2V-NRećenja, dok sena, ali pružajenja) te timenjem rezerve.tcima niskog

oliko kritičnihto nikada ne

ećinu rezerveje u mrežu) te

rezerviranja

tav razmatraliEV koje je ucama za brzoijom kod EVpunjenja bez

j jest ponovnotav. Rezultati

R i UFC-YR)vu čime rastema. Upravljiviost sustavu tetroelektrana ia, integriraniada je maloenergije. G2S-

manje skokovao opterećenja

olje te rezervu

alCGT_sldPPcurt_fcnoEV

i . . e i a a

m

e u .

R e a e .

g h e e e a

i u o V z o i

) e i e i i o -a a u

18 MIPRO 2017/HEP

Page 6: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

Unit commitment, FCS's ch/discharging

NO‐EV 

P [GW]

UFC

‐NR 

P [GW]

UFC

‐YR 

P [GW]

G2S

‐NR 

P [GW]

G2S

‐YR 

P [GW]

S2G‐NR 

P [GW]

S2G‐YR 

P [GW]

Slika 7 Utjecaj brzog punjenja na prijenosni sustav

01020304050607080

01020304050607080

01020304050607080

01020304050607080

010203040506070

01020304050607080

010203040506070

MIPRO 2017/HEP 19

Page 7: Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustavadocs.mipro-proceedings.com/hep/hep_06.pdf · Utjecaj električnih vozila na razvoj prijenosnog sustava Ivan Pavi ... na fosilna

S2G-NR krivulja je slična onoj kod G2S-NR, ali s nešto više skokova jer u nekoliko kritičnih trenutaka prazni energiju iz integriranog spremnika u mrežu. S2G-YR je najfleksibilniji način brzog punjenja koji se u nekoliko trenutka prazni u mrežu, pruža kompletnu rezervu prema gore te rezervu prema dolje u vršnim trenutcima. G2S-YR i S2G-YR su načini punjenja koji omogućuju najveću iskorištenost vjetroenergije zbog toga što oslobađaju termoelektrane usluge pružanja rezerve te one mogu bolje pratiti neto opterećenje u sustavu.

IV. ZAKLJUČAK

Integracija električnih vozila u elektroenergetski sustav bitno je otežana njihovim neupravljivim punjenjem koje ovisi samo o željama/potrebama korisnika EV. Punjenje mora biti prilagođeno i korisnicima EV, ali i operatoru prijenosnog sustava koji točnim uvidom u buduća kretanja u elektroenergetskom sektoru planira daljnja ulaganja u mrežnu infrastrukturu. Neupravljivo punjenje uzrokuje dodatna ulaganja dok upravljivo može čak i odgoditi investicije koje bi se morale ostvariti u scenariju bez EV. Neupravljivo punjenje EV/FCS povećava vršna opterećenja te zahtjeve za rezervom u istima, čime se povećavaju ulaganja i u mrežnu infrastrukturu i u nove proizvodne pogone. Upravljivi načini punjenja izbjegavaju punjenje EV/FCS u vršnim trenutcima, a pune ih u trenutcima niskog opterećenja te visoke proizvodnje u vjetroelektranama. Dodavanjem mogućnosti pražnjenja EV/FCS u mrežu dodatno padaju operativni troškovi prijenosnog sustava te potreba za ulaganjem. No ipak se veća korist ostvaruje pružanjem rezerve iz EV/FCS, nego pražnjenjem u mrežu. Pružanjem rezerve iz EV/FCS oslobađa se kapacitet u termoelektranama koje jednostavnije mogu popratiti promjenjivost opterećenja i proizvodnje iz vjetroelektrana te su operativni troškovi i zahtjevi za ulaganja najniži.

LITERATURA

[1] “COP 21 Paris France Sustainable Innovation Forum 2015 working with UNEP.” [Online]. Available: http://www.cop21paris.org/. [Accessed: 19-Apr-2017].

[2] IEA, “Key CO2 Emissions Trends,” 2016.

[3] IEA, “Key World Energy Trends,” 2016.

[4] IEA, “Global EV Outlook 2016,” 2016.

[5] IEA, “KEY ELECTRICITY TRENDS ELECTRICITY,”2016.

[6] IEA, “Energy Climate and Change World Energy OutlookSpecial Report,” 2016.

[7] T. Dragicevic, H. Pandzic, D. Skrlec, I. Kuzle, J. M. Guerrero,and D. S. Kirschen, “Capacity Optimization of Renewable Energy Sources and Battery Storage in an Autonomous

Telecommunication Facility,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 5, no. 4, pp. 1367–1378, Oct. 2014.

[8] N. Holjevac, T. Capuder, and I. Kuzle, “Adaptive control for evaluation of flexibility benefits in microgrid systems,” Energy, May 2015.

[9] G. Gross, “Key Issues and Challenges in the Deepening Penetration of Demand Response Resources,” 2014. [Online]. Available: https://meetings.vtools.ieee.org/m/32397.[Accessed: 26-Nov-2015].

[10] W. Liu, W. Hu, H. Lund, and Z. Chen, “Electric vehicles andlarge-scale integration of wind power – The case of Inner Mongolia in China,” Appl. Energy, vol. 104, pp. 445–456, 2013.

[11] I. Pavić, T. Capuder, and I. Kuzle, “Value of flexible electric vehicles in providing spinning reserve services,” Appl. Energy, vol. 157, pp. 60–74, Nov. 2015.

[12] I. Pavic, T. Capuder, and I. Kuzle, “Low carbon technologies as providers of operational flexibility in future power systems,”Appl. Energy, vol. 168, pp. 724–738, 2016.

[13] “STRUJA NIJE NA DNEVNOM REDU Država niti u 2017. nema novca za eko poticaje -Jutarnji List.” [Online].Available: http://www.jutarnji.hr/autoklub/aktualno/struja-nije-na-dnevnom-redu-drzava-niti-u-2017-nema-novca-za-eko-poticaje/5779199/. [Accessed: 21-Apr-2017].

[14] “Sufinanciranje nabave električnih i hibridnih vozila | Fond za zaštitu okoliša i energetsku učinkovitost.” [Online]. Available: http://www.fzoeu.hr/hr/energetska_ucinkovitost/cistiji_transport/sufinanciranje_nabave_elektricnih_i_hibridnih_vozila/. [Accessed: 21-Apr-2017].

[15] “Electric car buying guide - EV prices , costs , where to buy in UK.” [Online]. Available: http://www.nextgreencar.com/electric-cars/buying-guide/.[Accessed: 21-Apr-2017].

[16] “Pregled Volkswagen modela | Volkswagen.” [Online].Available:https://www.volkswagen.hr/modeli/pregled#Kompakt-Noviup%21. [Accessed: 21-Apr-2017].

[17] “Fuel cost calculator UK - Calculate and compare fuel consumption.” [Online]. Available: http://www.nextgreencar.com/tools/fuel-cost-calculator/.[Accessed: 22-Apr-2017].

[18] “Cijene goriva - Cijene goriva.” [Online]. Available:http://cijenegoriva.info/CijeneGoriva.aspx. [Accessed: 22-Apr-2017].

[19] “HEP ELEKTRA d.o.o. - Tarifne stavke (cijene).” [Online]. Available: http://www.hep.hr/elektra/kucanstvo/tarifne-stavke-cijene/1547. [Accessed: 22-Apr-2017].

[20] “EV-Volumes - The Electric Vehicle World Sales Database.” [Online]. Available: http://www.ev-volumes.com/. [Accessed: 22-Apr-2017].

[21] “Supercharger | Tesla.” [Online]. Available:https://www.tesla.com/supercharger?redirect=no. [Accessed: 15-Mar-2017].

20 MIPRO 2017/HEP