Uma equipe de pesquisa da Universidade Jiao Tong de Xangai desenvolveu uma estratégia de otimização para estações de carregamento de veículos elétricos (VE) que integram sistemas fotovoltaicos (FV) e armazenamento de energia (ES). O estudo apresenta um modelo aprimorado de conexão veículo-rede (V2G) com o objetivo de melhorar a eficiência econômica e a confiabilidade do sistema em condições incertas.

"Este estudo apresenta uma estratégia de otimização operacional aprimorada de conexão veículo-rede (V2G) para estações de carregamento de VE com integração de FV e armazenamento de energia (ES)", afirmou a equipe. "Um modelo de planejamento de compra de energia para o dia seguinte baseado em otimização distribucional robusta (TDRO) em dois estágios é estabelecido, demonstrando vantagens no equilíbrio entre eficiência econômica e riscos de incerteza. Para abordar a estocasticidade intradiária, é proposto um método de programação de otimização em tempo real baseado em controle preditivo de modelo (MPC) para a estação de carregamento de VE."

A estratégia foi avaliada por meio de um estudo de caso em Xangai. Ela leva em consideração a variabilidade da geração FV e a aleatoriedade da carga de VE, aplicando otimização para o dia seguinte e intradiária. O TDRO foi projetado para planejar a compra de eletricidade em duas etapas: a primeira utiliza previsões de geração fotovoltaica, preços por tempo de uso e estimativa do estado de carga da bateria (SOC); a segunda refina o plano considerando erros de previsão. O modelo de programação baseado em MPC otimiza as operações em tempo real, utilizando um intervalo de 15 minutos para equilibrar eficiência e capacidade de resposta.

O estudo de caso envolveu uma estação de carregamento de VEs em Xangai equipada com 80 pilhas de carregamento rápido de corrente contínua (CC), cada uma com potência nominal de aproximadamente 100 kW. Painéis fotovoltaicos com capacidade total de 500 kW são instalados em coberturas de estacionamento, apoiados por dois contêineres de bateria de seis compartimentos, com capacidade combinada de 1.080 kWh. A pesquisa utilizou dados de carga de VEs coletados entre julho e agosto de 2024, abrangendo 19.570 viagens de veículos.

A análise mostrou que a estratégia de otimização reduziu significativamente os custos operacionais. Em dois dias representativos, a economia atingiu 17,80% e 13,51% em comparação com o carregamento desordenado. Os pesquisadores também destacaram o papel do V2G na redução de picos de carga. "A otimização conjunta por meio de V2G e ES pode reduzir melhor os picos de carga em comparação com o uso isolado de ES", explicaram. Por exemplo, com um pico de demanda de 2.608,96 kW durante as noites de dias úteis, a otimização FV-ES reduziu o pico em 11,57%, enquanto a otimização FV-ES-VE alcançou uma redução de 23,81%.

Os resultados demonstram o potencial de sistemas integrados de FV, ES e V2G para reduzir custos, aumentar a flexibilidade e reduzir o estresse da rede. Os resultados foram publicados no International Journal of Electrical Power & Energy Systems sob o título "V2G-enhanced operation optimization strategy for EV charging station with photovoltaic and energy storage integration" (Estratégia de otimização operacional aprimorada por V2G para estação de carregamento de VE com integração fotovoltaica e de armazenamento de energia). Acadêmicos da State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company da China e da Nari Technology também contribuíram para o estudo, refletindo uma forte colaboração no avanço da infraestrutura de carregamento de VE.