行動中為電動車充電：工程師建模分析電網需求挑戰

在偏遠地區，遠離加油站而汽油耗盡，可說是每位駕駛人最可怕的夢魘。對於電動車車主而言，也有類似的困擾，稱之為「里程焦慮」，他們總是擔心電動車在電池耗盡前能行駛多遠。

隨著電動車在道路上越來越常見，預估到2030年，每年電動車銷量將達到720萬輛。因此，各種創新的充電方式也不斷被研發出來，以更便捷地為電動車充電。其中一種新方法，也就是能在車輛行駛時進行充電的機制，成為德州大學艾爾帕索分校主導的一項新研究的焦點，該研究發表於《IEEE Access》期刊。

德州大學艾爾帕索分校（UTEP）的研究團隊是一群聚焦於電動車動態充電技術（Dynamic Wireless Power Transfer，DWPT）道路的工程師聯盟的一部分。UTEP電機與電腦工程學教授、該研究的主要研究者帕拉斯・曼達爾博士表示，DWPT道路會在路面嵌入傳輸器墊片，如此一來，電動車在行駛時就能充電，而無需連線電源插座。

曼達爾指出：「電動交通領域不斷發展，對電網的負載需求進行建模是這項工作中非常重要的一部分。我們的研究將有助於全面瞭解新型電動車充電方式，以確保交通基礎設施與電力公用事業的可持續利用。」

目前，大多數電動車是在公共充電站或透過家用電源插座充電。然而，曼達爾解釋，家用充電技術往往充電速度慢且耗電量大，而公共充電站目前的覆蓋範圍也不廣。他認為，這些限制可能會導致「里程焦慮」，並抑制電動車的普及。而電動車的普及原本可減少石油燃料消耗、車輛運輸排放和噪音汙染，並有助於改善空氣品質。

DWPT技術仍在研發中，曼達爾表示，在該技術被採用之前，工程師、公用事業公司和地方政府需要深入瞭解未來電網的負載需求。對「負載需求」進行建模具有挑戰性，因為工程師需要考慮不同尺寸的車輛、不同長度的道路以及不同程度的交通流量。

為了了解DWPT道路在不同使用程度下對電網的影響，曼達爾的團隊開發了一種稱為改良託普利茲卷積（modified Toeplitz convolution，mCONV）的新方法來測量負載需求。該模型本質上是DWPT的數學公式，使工程師能夠在考慮不同距離、交通流量和車輛型別的情況下，瞭解動態電力負載需求。

曼達爾表示：「這項研究的下一步是瞭解DWPT將如何影響電力系統的穩定性和可靠性。」

工程學院院長肯尼斯・邁斯納博士稱：「曼達爾博士的團隊在我們交通系統的前沿開展了創新工作。這個新模型將幫助地方和州政府以及公用事業公司瞭解實施DWPT道路所涉及的內容，真正為電動車的更廣泛普及鋪平道路。」