Evaluation of the impacts of plug-in hybrid electric vehicles on electricity load curve for Istanbul

Abstract

Artan sera gazı emisyonu, fosil yakıtların tükenmesi ve yüksek petrol fiyatları son yıllarda dünyanın baslıca sorunlarından biri haline gelmistir. Sarj edilebilen elektrikli araçlar (ŞEEA), ekonomik ve çevresel avantajlarından dolayı ulaşım sektöründe alternatif bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. SEEA'ların bataryalarını şarj edebilmek için şebekeye bağlanma özelliği vardır. Bu nedenle, ŞEEA'lar sisteme dahil olduğunda elektrik şebekesi üzerinde oluşturacakları etkileri araştırmak gerekir.Bu çalışmada, ŞEEA'ların İstanbul elektrik şebekesi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bu amaçla, gerekli veriler elde edilmiş ve ŞEEA'ların şarj özellikleri, sürüş özellikleri ve yayılım seviyeleri dikkate alınarak yeni oluşan yük eğrisini elde etmek için Monte Carlo simülasyonu uygulanmıştır. Şarj etme zamanına göre iki farklı senaryo tanımlanmıştır: denetimsiz şarj ve yoğun olmayan saatlerde şarj. Her bir senaryo için, batarya boyutlarının farklı yüzdelikleri, şarj tiplerinin farklı dağılımları ve araç sahiplerinin risk algısı düşünülerek farklı durumlar oluşturulmuştur. Yeni yük eğrisi ŞEEA'ların yayılım seviyesinin %10 ve %50 olduğu durumlar için elde edilmiştir. ŞEEA'lardan kaynaklanan ek talebin, yeni yük eğrisi üzerinde oluşturduğu değişiklikler her bir senaryo için analiz edilmiştir. Sonuçlara göre, özellikle yüksek yayılım seviyesinde elektrik tüketimi belirgin bir şekilde artmış ve günlük yük eğrisinde yeni pik yükler ortaya çıkmıştır.

The greenhouse gas emissions, depletion of fossil fuels and high petroleum prices are major concerns of the world in the recent years. Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEVs) are emerging as an alternative solution in the transportation sector due to their economic and environmental advantages. PHEVs have a grid connection capability to charge their batteries. Therefore, it is crucial to investigate the impacts of PHEVs on the electricity grid when the PHEVs penetrate into the system.In this study, the effects of PHEVs on electricity network is evaluated for Istanbul. For this purpose, the related data is obtained and the Monte Carlo simulation is applied to generate new daily load curve while considering the charging characteristics, driving characteristics and penetration level of PHEVs. Two different scenarios are defined with regard the time of charging: uncontrolled charging and off-peak charging. For each scenario, various cases are created by considering different percentages of battery sizes, different distribution of charger types, and risk perception of the vehicle owners. The new daily load curve is generated for 10% and 50% penetration levels of PHEVs. The changes in the daily load curve due to the additional demand from PHEV charging is analyzed for each scenario. According to the results, in particular with high penetration level, the electricity consumption increases significantly and new peak loads are created on the daily load profile.