Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài luận văn. Trình bày lí do chọn đề tài, mục tiêu khi chọn đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Chương 2: Giới thiệu thông tin chung về EV, trạm sạc, hệ thống V2G, thực trạng sử dụng EV và trạm sạc, ứng dụng V2G trên thế giới. Giới thiệu vấn đề lập lịch trình sạc xả xe điện, thông tin các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến phương pháp lập lịch trình ngoại tuyến và trực tuyến, tối ưu nhiều mục tiêu trong bài toán sạc xả EV vào lưới điện.
Chương 3: Xây dựng mô hình toán học để lập lịch trình ngoại tuyến và trực tuyến điều khiển sạc xả EV. Chương 4: Giới thiệu phương pháp Rolling Horizon Optimization và hướng áp dụng vào bài toán. Chương 5: Chuẩn bị dữ liệu đầu vào, cung cấp kết quả giải bài toán tối ưu cho các kịch bản, cả trong mô hình ngoại tuyến và trực tuyến. So sánh, đánh giá kết quả.
Chương 6: Đưa ra kết luận và kiến nghị hướng cải tiến trong tương lai. 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Khái niệm Xe điện, còn được gọi là EV, là một phương tiện giao thông sử dụng một hoặc nhiều động cơ điện để tạo lực đẩy. Xe điện lần đầu xuất hiện từ giữa thế kỷ 19, khi mà điện là phương pháp ưa chuộng cho động cơ xe đường bộ, với sự thoải mái và dễ vận hành hơn xe chạy xăng thời bấy giờ.
Trong thế kỷ 21, xe điện chứng kiến sự trỗi dậy trở lại nhờ vào những tiến bộ công nghệ và nỗ lực tập trung vào năng lượng tái tạo và giảm thiểu tác động của giao thông vận tải lên biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí, và những vấn đề môi trường khác. Khác biệt cơ bản giữa xe điện và xe chạy bằng động cơ đốt trong (như xe chạy xăng hoặc dầu diesel) là nguồn năng lượng sử dụng. Phân loại Có nhiều loại xe điện khác nhau: xe điện hybrid (HEV), xe điện plug-in hybrid (PHEV) và xe điện chạy hoàn toàn bằng pin (BEV). Hình 2-1: Các loại xe điện hiện có trên thị trường [5] BEV - Battery Electric Vehicle: là loại xe hoàn toàn chạy bằng điện và không có động cơ đốt trong.
Xe này cần được sạc từ một nguồn điện ngoại vi, ví dụ như điện lưới. Pin của chúng thường lớn để có thể chạy trong phạm vi dài. 6 Hình 2-2: Hình ảnh minh họa xe BEV [6] HEV - Hybrid Electric Vehicle: đây là loại xe điện có khả năng tiết kiệm nhiên liệu cao, vì chúng bao gồm cả động cơ đốt trong và pin sạc. Loại này hội đủ các thuộc tính tốt nhất bao gồm: thân thiện với môi trường, sử dụng hiệu quả nhiên liệu, đáp ứng nhu cầu kinh tế của người tiêu dùng.
Đối với HEV, pin được sạc bởi một động cơ đốt trong thứ hai và phanh hồi sinh. Do đó, chúng không cần phải được kết nối với lưới điện để sạc. Hình 2-3: Hình ảnh minh họa xe HEV [6] 7 PHEV - Plug-in Hybrid Electric Vehicle: là loại kết hợp động cơ đốt trong và động cơ điện, có thể được tiếp nhiên liệu từ cả lưới điện hoặc tại trạm xăng. Dung lượng pin của chúng lớn hơn HEV, đó là lý do chính khiến chi phí cao hơn so với HEV.
Hình 2-4: Hình ảnh minh họa xe PHEV [6] Một trong những vấn đề chính cản trở việc mua EV là bị giới hạn phạm vi di chuyển. Mọi người đã quen với động cơ đốt trong có thể chạy gần 600-700 km trước khi tiếp nhiên liệu. Khách hàng dùng động cơ đốt trong có thể bơm nhiên liệu mỗi tuần một lần, nhưng pin của EV thì có thể cần sạc lại mỗi ngày một lần. Thực trạng Trong thời gian gần đây, thị trường EV đang ngày càng mở rộng, số lượng xe bán ra trên toàn cầu đạt 2,3 triệu xe trong quý I năm 2023, và ước đạt 14 trong cả năm 2023 [7].
Số lượng EV tăng lên đồng nghĩa sẽ cần nhiều điện hơn từ lưới điện để sạc. Chủ EV sẽ sạc phương tiện của họ tại nhà, cơ quan hoặc các hạ tầng sạc công cộng. Điều này sẽ gây ra một sự bùng nổ lớn trong mạng lưới điện. Khái niệm Trạm sạc xe điện, còn được gọi là EV charging, là nơi cung cấp năng lượng điện cho các phương tiện giao thông vận hành bằng điện như xe ô tô điện, xe máy điện, xe buýt điện.
Trên phạm vi toàn cầu, có khoảng 2,7 triệu điểm sạc công cộng tính đến cuối năm 2020, tăng 50% so với giai đoạn 2015-2019. Phân loại Bảng 2-1: Phân loại trạm sạc theo chuẩn đầu sạc Cấp 1 Cấp 2 Sạc nhanh DC Đầu sạc Điện áp 120 VAC 208 – 240 208 – 240 VAC VAC Công suất sạc 1 kW 7 – 19 kW 7 – 19 kW Thời gian sạc 5 – 6 giờ 1 – 2 giờ 1 – 2 giờ xe PHEV Thời gian sạc 40 – 50 giờ 4 – 10 giờ 4 – 10 giờ xe BEV Quãng đường 3 – 8 km 16 – 32 km 16 – 32 km đi được với mỗi giờ sạc Nơi lắp đặt Nhà Nhà, văn Công cộng phòng hoặc công cộng 9 2. Chuẩn đầu sạc SAE J1772 Thường được gọi là đầu sạc J, là chuẩn sạc phổ biến và chủ yếu ở Bắc Mỹ và Nhật Bản, dùng cho sạc cấp độ 1 (Level 1) và cấp độ 2 (Level 2). Thiết kế đầu sạc có 5 chân để sạc AC.
Trong đó, ba chân chính kết nối AC pha 1 (L1), AC trung tính (N) và bảo vệ nối đất (PE); hai chân nhỏ hơn có chức năng xác nhận trạng thái (PP - Proximity Pilot), và giao tiếp đảm bảo an toàn giữa EV và trạm sạc (CP - Control Pilot). Chuẩn sạc CHAdeMO Là một trong những chuẩn sạc DC nhanh đầu tiên, phổ biến ở Nhật Bản và được sử dụng bởi các hãng như Nissan và Mitsubishi. CHAdeMO là bộ sạc sử dụng dòng điện một chiều DC thay vì dòng điện xoay chiều AC. Bộ sạc DC cắt giảm đáng kể thời gian sạc nên nó được đặt tên theo cụm từ tiếng Nhật “ocha demo ikagadesu”, có nghĩa là sạc nhanh như uống một tách trà.
Chuẩn sạc Combined Charging System (CCS): Combo 1 là một phiên bản sửa đổi của SAE J1772 nên còn có tên gọi là SAE Combo, trong khi CCS Combo 2 dựa trên chuẩn Mennekes của châu Âu. Chuẩn sạc Tesla - Tesla Supercharger: Đây là hệ thống sạc nhanh độc quyền của Tesla, cung cấp sạc nhanh cho các mẫu xe của hãng này. Bộ siêu tăng áp Tesla có thể mang lại tốc độ sạc nhanh hơn nhiều so với các trạm sạc J1772 tiêu chuẩn. Các chuẩn sạc khác - Type 2 (Mennekes): phổ biến ở châu Âu, sạc Level 2 và sạc nhanh DC.
- GB/T: chuẩn sạc quốc gia của Trung Quốc, dùng cho cả sạc AC và DC. - SAE J2954: là chuẩn đầu tiên cho sạc không dây, cho phép sạc an toàn và hiệu quả lên đến 11 kW qua không gian không khí, đạt hiệu suất lên đến 94%. 10 Type 2 (Mennekes) GB/T AC GB/T DC Hình 2-5: Các chuẩn đầu sạc khác 2. Thực trạng Trạm sạc xe điện tại Việt Nam và trên thế giới đang phát triển nhanh chóng, với nhiều loại hình khác nhau bố trí tại nhiều vị trí như nhà riêng, bãi gửi xe chung cư, hoặc bãi gửi xe công cộng ở các trung tâm thương mại phục vụ cho nhu cầu đa dạng của người dùng.
Hình 2-6: Mô hình trạm sạc ô tô điện ở trạm dừng cao tốc (Nguồn: VinFast) Ở Việt Nam, VinFast là một trong những hãng đi đầu trong việc phát triển hệ thống trạm sạc, với hơn 150.000 cổng sạc trải dài khắp cả nước. Trạm sạc của VinFast có nhiều loại từ sạc thường đến sạc nhanh và siêu nhanh, với thời gian sạc dao động từ khoảng 60 phút cho trụ sạc nhanh ô tô DC 30kW đến khoảng 23,4 phút cho trụ sạc siêu nhanh ô tô DC 150kW. Các trạm sạc này được lắp đặt ở nhiều địa điểm khác nhau, từ trung tâm thương mại đến các tuyến cao tốc và quốc lộ. EVlink Pro DC cung cấp các phiên bản 120 – 150 và 180 kW.
[9] Hình 2-8: Trụ sạc của Schneider Electric [9] Ngoài ra, EV One cũng cung cấp trụ sạc từ thương hiệu ABB, với nhu cầu sạc tại nhà có công suất từ 3 kW đến 24 kW, quy mô doanh nghiệp có các trụ sạc công suất từ 50 kW cho đến 360 kW. [10] 12 Hình 2-9: Trụ sạc của ABB [10] Một trong những doanh nghiệp trong nước cũng đang tích cực chạy đua nghiên cứu và cho ra đời các trạm sạc đáp ứng chất lượng, tiêu chuẩn quốc tế là Tổng công ty Điện lực Miền Trung (EVNCPC) thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), với sản phẩm trạm sạc nhanh cho xe ô tô điện. Sản phẩm này đạt Top 10 sản phẩm Make in Viet Nam hạng mục sản phẩm số tiềm năng. Hình 2-10: Trụ sạc của EVNCPC (Nguồn: EVNCPC) 13 Đến nay, Trung tâm Sản xuất thiết bị đo điện tử Điện lực miền Trung đã lắp đặt trạm sạc cho 13 Công ty Điện lực thành viên và hợp tác thử nghiệm trạm sạc xe điện kết nối với hệ thống điện mặt trời với Tổng công ty Dầu Việt Nam (PVOIL).
Trạm sạc nhanh cho xe ô tô với các tính năng: Nhiều chế độ sạc, sạc song song 2 vòi cùng một lúc, thiết kế theo hướng module hóa, hỗ trợ tiêu chuẩn sạc khác nhau, kết nối cổng thanh toán VNPay, quản lý mạng lưới trạm sạc và trạng thái hoạt động. [11] Nhìn chung, hệ thống trạm sạc đang ngày càng phát triển và mở rộng để phục vụ tốt hơn cho người dùng xe điện, từ trạm sạc trong khu vực đô thị đến trạm sạc trên các tuyến đường quốc lộ và cao tốc. Khái niệm Hệ thống V2G, viết tắt của "Vehicle-to-Grid", là công nghệ sử dụng cổng sạc hai chiều cho phép xe điện không chỉ nhận điện từ lưới để sạc mà còn có thể xả năng lượng trở lại lưới điện. Điều này được thực hiện thông qua một hệ thống giao tiếp giữa EV và lưới, nơi xe điện có thể nhận biết thông tin lưới điện, thông tin điều khiển và thực hiện truyền phần điện dư thừa vào lưới khi cần thiết.
Thực trạng Một trong những cách để đối phó với sự gia tăng EV trong lưới, biên độ tải đỉnh tăng và giữ ổn định lưới điện là ứng dụng công nghệ V2G. Trong một hệ thống V2G, EV sẽ được sử dụng để quản lý phụ tải điện bằng cách tham gia như các đơn vị lưu trữ năng lượng và lấy năng lượng từ lưới điện trong giờ thấp điểm, và sẽ xả và cung cấp điện trở lại lưới điện trong giờ cao điểm.
