Combining charging points of electric vehicles and traffic flow modelling with smart grid design

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-12-12
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
58
Series
Abstract
Internal combustion engine vehicles cause a significant share of CO2 emissions, which has forced a search for alternative driving powers to achieve climate goals. Electric vehicles have been shown to be one of the most promising technologies for replacing conventional vehicles. The electric vehicle market has already grown, and technologies used in vehicles and charging are constantly researched and developed to achieve more efficient qualities. The charging network infrastructure must be expanded to meet the growing demand for charging as the fleet of electric vehicles grows. This thesis investigates the possibility of using a traffic flow model as a tool in design process of fast charging network for electric vehicles. In addition, this thesis examines the impact of fast charging on power distribution grid and its role in smart grid. The impact on regional development and distribution network development is also assessed. The focus of the thesis is limited to public fast charging points, as they are required to facilitate adaptation to battery electric vehicles. Research is carried out using the traffic flow model to select potential locations for charging stations. Charging stations are compared according to their distance to the power grid and number of charging points. The impact of fast charging on the power grid is evaluated by the basis of the size of the battery electric vehicle fleet, travel habits, charging powers, and smart systems used. The city of Vaasa is used as an example area for the research. This thesis demonstrates how the traffic flow model could be used and how increasing amount of fast charging points could affect distribution network and regional development. This thesis provides an outlook on the total charging demand in the future and also the expected development for fast charging demand. Identified strengths, weaknesses, opportunities, and threats of the charging infrastructure design process that has been examined are also analyzed, and an evaluation process is described.

Polttomoottoriajoneuvot aiheuttavat merkittävän osan hiilidioksidipäästöistä. Jotta päästöjä saataisiin vähennettyä ja saavutettaisiin asetetut ilmastotavoitteet, etsitään näille ajoneuvoille vaihtoehtoja. Sähköautot ja niiden käyttämä tekniikka ovat osoittautuneet lupaavimmaksi korvaajaksi. Sähköautojen markkinat ovat kasvaneet ja autoja sekä niiden tekniikkaa tutkitaan ja kehitetään jatkuvasti tehokkaammiksi. Latausverkoston ja infrastruktuurin on myös laajennuttava, jotta sähköautojen kasvavalle määrälle olisi riittävästi latauskapasiteettia. Tässä työssä tutkitaan mahdollisuutta hyödyntää liikennevirtamallia sähköautojen latausverkoston suunnittelun tukena ja työkaluna. Työ tutkii myös pikalatausasemien vaikutusta sähkönjakeluverkkoon sekä älykkäisiin sähköverkkojärjestelmiin. Vaikutusta aluekehitykseen sekä sähkönjakeluverkon kehitykseen arvioidaan. Tutkimus kohdistuu julkisiin pikalatauspisteisiin, sillä niitä tarvitaan helpottamaan siirtymää täyssähköautoihin. Tutkimus toteutetaan valitsemalla mahdollisia sijainteja pikalatausasemille liikennevirtamallin avulla. Pikalatausasemien ominaisuuksia, kuten etäisyyttä sähköverkkoon sekä latauspisteiden määrää, tutkitaan ja vertaillaan. Pikalatauksen vaikutusta sähköverkkoon arvioidaan täyssähköautojen määrään, matkustustottumuksiin, lataustehoihin sekä älykkäiden järjestelmien käyttöön perustuen. Tutkimuksessa on käytetty Vaasan kaupungin aluetta esimerkkinä. Työssä osoitetaan miten liikennevirtamallia voisi käyttää aluesuunnittelussa ja miten pikalatauspisteiden määrän lisääminen voisi vaikuttaa jakeluverkon ja alueen kehitykseen. Työssä esitellään tulevaisuudennäkymä yleisesti täyssähköautojen lataustarpeelle sekä pikalataustarpeelle ja näiden kehittymiselle. Tutkimuksessa analysoidaan tunnistettuja suunnitteluprosessin vahvuuksia, heikkouksia, mahdollisuuksia ja uhkia, joista saadaan arviointiprosessi strategisen latausinfran suunniteluun.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Manninen, Kreetta
Keywords
electric vehicles, fast charging, traffic flow model, smart grid, urban development
Other note
Citation