為了減少地球上的碳排放和減緩氣候變化，世界各地的政府和公司一直在投資公共交通和私人車輛的電氣化。中國是最早開始探索交通電氣化的國家之一，首先推出電動公車（EB）。

儘管它預計有減少碳排放，從燃油轉向電動大眾運輸可能會對電網帶來巨大壓力，因此應先仔細考慮此轉變的影響。

在最近的一篇論文中發表在自然能源北京航空航天大學和其他機構的研究小組著手調查將中國的公共交通樞紐改造成再生能源樞紐的可能影響。

該論文的合著者馬曉蕾告訴 Tech Xplore：“近年來，我們觀察到交通電氣化作為應對氣候變遷的策略取得了快速進展。”

「例如，根據國際能源總署的數據，2023 年電動車銷量將接近 1,400 萬輛，這使得全球道路上的電動車總數達到4000萬。然而，充電需求的激增給電網帶來了新的挑戰，例如運營和擴建成本增加以及過載風險。

如果這種轉變沒有伴隨著向公共交通的轉變，那麼電氣化公共交通的正面影響最終將受到限制。再生能源生產。雖然過去的一些研究已經調查了整合光伏發電 (PV) 和電動車充電站的可能性，但尚未徹底探討在城市環境中引入 EB 後的影響。

「我們的主要目標是提出一個通用框架，結合數據驅動和模型驅動的方法，為太陽能光電和太陽能的廣泛採用提供見解。儲能馬雲說：“我們設計的通用框架結合了數據驅動和模型驅動的方法。”

作為研究的一部分，馬雲和他的同事專門預測了北京從燃油公車轉型為電動公車可能產生的影響。為此，他們分析了北京整個公共交通網絡收集的數據，包括 GPS 軌跡、車輛資訊和公車站詳細資訊。他們的分析也考慮了記錄的天氣狀況和太陽輻照度近年來在北京。

「我們的研究模擬了一種基準情景，即 EB 取代北京公車車隊中的所有其他燃料類型，」馬解釋道。「透過估算 EB 能耗、優化 EB 電池容量以及以完美的遠見優化 EB 充電時間表來模擬整個車隊電氣化。

「要將公車場站轉型為能源樞紐，我們首先估算太陽能光電發電量，然後透過優化太陽能光電裝置容量、儲能容量、公車充電時程以及太陽能的使用，使太陽能光電和儲能的經濟效益最大化。

研究人員的案例研究跨越從 2050 年開始的未來 25 年。 他們的分析旨在預測從 2021 年開始將北京的公共交通站點轉變為再生能源中心，將如何影響碳排放。

「案例研究表明，太陽能光伏在發電期間可降低電網淨充電負載23%，降低淨充電峰值負載8.6%。」馬雲說。「整合儲能可將這些降低幅度分別擴大至 28% 和 37.4%。

「無補貼太陽能光電發電的利潤比成本高出 64%，而增加電池儲存則將利潤削減至 31%，儘管它提供了電網效益。二氧化碳的邊際減排收益為負₂排放強調了經濟的可持續性。

總體而言，馬雲和同事的分析結果表明，透過將交通樞紐轉變為能源樞紐來實現北京公共交通電氣化對於減少碳排放是可行且有效的。

未來，該團隊的工作可能會激勵中國和其他國家的其他研究人員和政策制定者開始製定旨在減輕電網脆弱性的策略，以支援EB的有效部署。

馬補充道：“我們的研究結果還可以促進政策措施的實施，以加快在其他大型能源消費中心（例如公共電動車充電站和火車站）部署太陽能光伏和儲能。”

“我們未來的工作將側重於綜合交通能源系統的長期運行耐久性，並考慮能源市場動態和儲能技術進步等外部因素。”

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