交通运输是美国最大的温室气体排放源，约占所有排放量的三分之一。我们可以通过给汽车通电来迅速降低排放，但只有一个问题：我们目前发电不足。
哥伦比亚工程公司（Columbia Engineering）的电动汽车专家马蒂亚斯·普雷因德尔（MatthiasPreindl）表示：“如果所有交通工具都采用电力，我们的需求实际上会翻倍。”。“电网的建设并不能承受这种压力。”
尽管自20世纪50年代以来进行了一些投资和扩张，但美国电网的发电机大多老化，并且由于线路拥挤，输电负荷已达到最大值。更糟糕的是，热浪和野火等极端天气事件一再导致电力电缆融化。
根据2020年的一项研究，到2030年，美国将不得不投资1250亿美元，以满足电动汽车不断增长的电力需求。但是，如果电动汽车本身可以成为解决方案的一部分，为电网供电，那会怎么样？哥伦比亚新闻采访了电气工程教授Preindl和应用物理和应用数学以及工业工程和运筹学教授DanielBienstock。
车辆到电网（V2G）技术
到2030年，将有约1.45亿辆电动汽车、公共汽车、卡车和面包车上路。差不多吧。平均而言，驾驶员95%的时间都在停车。最近，联邦政府拨款近50亿美元，在州际公路沿线建设一个全国性的电动汽车充电站网络，所有闲置的电动汽车都可以通过车辆到电网（V2G）技术投入使用鈥攁n idea专家表示，这可能会改变已经不堪重负的电网。
V2G技术涉及使用双向充电器将电动汽车电池中未使用的电力输送到智能电网。当电动汽车充电时，电网的交流电转换为电池的直流电鈥攚然后使用hich运行车辆。双向充电器可以将直流电转换为交流电，并将其从电动汽车的锂离子电池传输到电网。它还可以同时控制进入或离开电池的电量。
Preindl说：“电动汽车有可能成为部署的最大分布式储能设施。”。“加在一起，它们可以提供比所有传统发电厂加起来更多的电力。”
V2G技术反馈给电网的额外电力可以为加利福尼亚等州的家庭和企业提供电力，这些州严重依赖可再生能源，24-7小时供电。通常，绿色能源工作主要集中在使用位于偏远地区的大型风力或太阳能发电厂。这些农场需要新的昂贵的输电线路，为高能源需求地区提供电力。
同时也是哥伦比亚工程公司电网动力学专家的Bienstock说，风能和太阳能可以经历很大的实时变化。
他说：“如今，由于可再生能源普及率不高，利用传统发电技术可以实时解决变化性问题。”。“功率流的大幅度实时波动可能具有挑战性，需要正确设置快速发电和充足的输电资源。”将设备升级到这种程度是一项不小的成就，这意味着可再生能源带来的可变性将继续是一个令人担忧的问题。Bienstock说：“V2G加上更全面的分布式发电，是未来最可行的解决方案之一。”。
配备V2G的汽车
到目前为止，只有四辆商用电动汽车兼容V2G鈥擭issan e-NV200、日产LEAF、三菱欧蓝德PHEV和三菱Eclipse Cross PHEV。今年，大众、福特和通用汽车也在逐步推出与双向充电兼容的电动汽车。行业专家预测，到2027年，V2G市场将增长48%。
但在系统中构建双向电源不仅仅是一场数字游戏；技术障碍也阻碍了V2G的广泛采用。例如，常规使用V2G为电动汽车的锂离子电池充电和放电可以缩短其寿命。
V2G是否会缩短电池寿命
Preindl说：“从电网的角度来看，当许多电动汽车长时间连接时，以及当它们使用低至中等充电功率时，这是最有用的。”。“这实际上对电动汽车也有好处。从技术角度来看，V2G可以做很多事情来最大限度地减少电池退化。”
除了锂离子电池受损的风险外，传统设计的双向或V2G充电器也很昂贵。V2G充电器有两种类型：车载和非车载。大多数汽车使用单向车载充电器。在过去几个月内，仅有的几款进入市场的V2G充电器才上线；这些早期的设计通常是非车载的，安装在墙上，也缺乏标准化，而行业正在追赶这项技术。
但研究人员在设计性价比更高的V2G车载充电器方面正在取得进展。Preindl的实验室正在开发一种系统，这种系统可以在每千瓦1美分的情况下实现99%的效率。他说：“这比目前的设计便宜两到五倍，能量损耗也低两到五倍。”。
V2G的可能性
虽然汽车公司正在尝试推广V2G技术，但要使其有助于电网脱碳，还有很长的路要走。据世界资源研究所（World Resources Institute）称，上个月，14个州的约15家公用事业公司宣布将推出电动校车V2G试点项目。
但尽管公用事业公司在2021的小举措证明了V2G技术在减排方面的有效性，但政策专家表示，需要更多的投资才能使这项技术成为可能。
哥伦比亚大学国际与公共事务学院环境科学与政策专家史蒂文·科恩（StevenCohen）表示：“公用事业公司不仅需要在新的输电线路和物理变压器方面升级电网，还需要投资智能电网技术，以评估何时需要排放或吸收电力。”。“V2G技术面临的政策障碍基本上是资金短缺。”
“关键的要求是一个融资计划，联邦政府可以在该计划中为最初的支出提供资金，”他继续说道。“然后，一旦技术到位，当地纳税人将支付运营和维护费用。我预测：纽约州和加利福尼亚州将首先进行投资。”
这个故事由哥伦比亚大学地球研究所转载http://blogs.ei.columbia.edu.
