Стратегии управления энергией для парковок электромобилей на солнечных фотоэлектрических панелях с учётом стоимости деградации батарей

Почему умная зарядка электромобилей важна

По мере того как электромобили становятся всё более распространёнными, простое подключение машины к сети может незаметно создавать нагрузку на электросети и увеличивать расходы. В этом исследовании рассматривается, как парковки с солнечными панелями — места, где многие автомобили стоят по несколько часов в день — могут интеллектуально обмениваться энергией друг с другом. Координируя время зарядки, обмен избыточной солнечной энергией и допустимый уровень дополнительного износа аккумуляторов, авторы показывают, что можно снизить затраты на зарядку и эффективнее использовать чистую энергию.

Преобразование парковок в мини-энергетические узлы

В работе предлагается представить городской район с несколькими крупными парковками, покрытыми солнечными панелями и заполненными припаркованными электромобилями. Вместо того чтобы каждая стоянка просто покупала электроэнергию у сети и продавала лишнее солнце обратно по низкой цене, каждая парковка действует как небольшой энергетический узел. Она может заряжать автомобили за счёт собственной солнечной генерации, покупать или продавать энергию в общую сеть и напрямую обмениваться избыточной солнечной энергией с другими парковками. Ключевая идея — управлять всем этим через рынок с ценами, чтобы энергия естественным образом направлялась туда, где она наиболее ценна в каждый час.

Давая покупателям и продавцам возможность торговаться

Для координации такого локального рынка авторы разрабатывают систему «двусторонних ставок». Парковки, которые нуждаются в энергии, подают заявки на покупку; те, у кого есть избыточная солнечная энергия или энергия от подключённых автомобилей, подают заявки на продажу. Центральный программный агент собирает эти заявки и проводит клиринг рынка: заявки с более высокими предложениями на покупку обслуживаются первыми, а более дешёвые предложения на продажу сопоставляются, если обе стороны получают выгоду по сравнению с простым использованием главной сети. Такая схема удерживает согласованные цены в диапазоне между обычной розничной ценой на электричество и более низкой ставкой, выплачиваемой за экспорт солнечной энергии в сеть, так что и покупатели, и продавцы выигрывают от локальной торговли.

Планирование с учётом облачности, трафика и износа батарей

Реальная жизнь непредсказуема: солнечное излучение меняется с погодой, а водители приезжают и уезжают в разное время. Исследование решает эту проблему, проводя расчёты по множеству возможных «а если» сценариев. Используется специализированная нейросеть для прогноза солнечной генерации, затем строятся несколько вариантов суток с чуть большим или меньшим количеством света и спросом на зарядку. Модель также оценивает, насколько каждая итерация зарядки и разрядки изнашивает батареи автомобилей, и присваивает этому денежную стоимость. Все эти факторы поступают в математический оптимизационный движок, который ищет сочетание сделок и расписаний зарядки, позволяющее сохранить заряд автомобилей при минимизации общих затрат.

Что показывают симуляции

Авторы тестируют свой подход на стандартной модели городской электросети, содержащей шесть крупных парковок для электромобилей, каждая из которых обслуживает около ста машин. Они сравнивают свою стратегию торговли с более традиционной схемой, в которой каждая парковка просто использует собственные солнечные панели и докупает необходимую электроэнергию в сеть. При разрешении локальной торговли общие затраты на зарядку заметно снижаются: примерно на 11,8% при динамическом ценообразовании, когда тарифы меняются в течение дня, и почти на 2% при фиксированной цене. Даже если предполагаемая стоимость износа батареи увеличивается до 30%, подход с торговлей остаётся дешевле, чем традиционный вариант. Система также демонстрирует устойчивость при изменении солнечной генерации и моделей вождения вверх или вниз на 10%.

Что это значит для будущей зарядки

Проще говоря, исследование показывает, что превращение парковок с солнечными панелями и подключённых автомобилей в активных участников локального энергетического рынка окупается. Позволяя парковкам торговаться между собой и учитывая старение батарей и неопределённость, связанную с погодой, предложенная стратегия снижает счета за зарядку и уменьшает потерю солнечной энергии. При широком внедрении подобные рыночные подходы могут сделать электропередвижение дешевле и экологичнее, одновременно снижая нагрузку на электросети по мере роста числа электромобилей.

Цитирование: Khan, M.O., Ahmad, F., Ali, M. et al. Energy management strategies for solar photovoltaic-based EV parking lots with consideration of battery degradation cost. Sci Rep 16, 13841 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42238-z

Ключевые слова: зарядка электрических транспортных средств, солнечные парковки, торговля энергией, vehicle-to-grid, деградация батареи