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[转载]“行驶的应急电源”:如何用电动汽车破解极端天气下的城市断电难题?| The Innovation Energy

已有 834 次阅读 2025-9-6 17:14 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

当台风暴雪频繁导致城市停电,而数百万辆电动车却静静停在路边未被利用时,我们想到:AI、大数据的发展已能精准预测电动车位置与剩余电量分布,何不借此让这些移动的“充电宝”为城市在黑暗中点亮希望?

导   读

台风、暴雪等极端天气频繁发生,使城市电网变得极为脆弱,一旦遭受破坏就可能大面积停电。与此同时,迅速增长的电动汽车群体却未能充分发挥应急电源的作用。事实上,这些广泛分布于城市各处的电动车,完全可以作为灵活的“分布式应急电源”,在电网失效时为关键设施和居民生活提供应急电力。过去,由于缺乏有效的数据与技术,我们难以精准掌握每辆车的位置和电量分布;而如今,AI和大数据技术的突破,终于让这种精细化的电动车能源管理成为现实。

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频繁的极端天气暴露了城市电网的脆弱性

近些年,全球范围内极端天气事件呈现频发和加剧的趋势。从美国德克萨斯州暴雪导致的电网崩溃,到中国海南省2024年台风带来的数十亿元经济损失,再到四川连续高温导致的严重缺电,城市电力系统的脆弱性正不断显现。随着气候变化和极端天气加剧,城市电力系统亟需一种更高效、更灵活的应急供电方案,以避免灾害后的大规模停电影响居民生活与关键基础设施运行。

电动车:被忽略的“移动充电宝”

在城市断电危机中,一个令人意外的资源正悄然增长,那就是快速普及的电动汽车。仅2024年10月,中国电动车销量就超过了130万辆。然而,绝大部分电动车在停电时仍处于“静默”状态,无法发挥应急供电的作用,这不仅是一种浪费,更意味着大量应急能源被白白闲置。

与此同时,另一事实则是现在许多电动车都具备“露营模式”,能够提供稳定的对外电源输出,相当于一台移动的储能设备。假如我们能够系统化地调配这些分散在城市中的电动车,是否能够形成一种高效、灵活的城市应急电力体系呢?

AI与大数据让电动车供电“看得见”

想要将电动车变为可靠的应急电源,关键问题之一是:我们如何掌握电动车实时位置、剩余电量的精准分布,以便有效地调度资源?过去,受限于技术和数据条件,这一点几乎难以实现。但如今,人工智能、大数据分析以及智慧城市技术的飞速发展,让这个目标逐渐变得可行。

本文的研究团队提出了利用电动车脱敏轨迹数据、剩余电量实时预测、以及用户移动模式的大数据分析,在去标签保护隐私的前提下,构建一张精细的“城市电动车应急能源时空地图”。通过这张地图,我们能清晰看到灾害发生时,城市里每辆电动车的位置、电量状态、以及可供使用的应急能源分布,真正实现资源的“精准调度”。

城市应急供电系统的新蓝图

在灾害发生后,传统电网往往难以迅速恢复,甚至可能全面瘫痪。因此,我们的研究并没有停留在电动车对传统电网的补充,而是提出了更具创新性和前瞻性的方案:将电动车直接作为离网状态下的应急电源节点,实现真正意义上的应急供电。

通过设计“电动车-光伏-储能”一体化的临时能源网络,可以在电网瘫痪期间,快速恢复医院、学校、应急避难所等关键设施的电力供应。电动车通过直流电直接为重要基础设施供电,快速重构一个灵活、分布式的临时供电系统,从而显著提升城市面对灾害的自救和恢复能力。

人-车-电的协同优化与未来挑战

在极端灾害中,人们的疏散、安置、回迁等动态变化,也直接影响了城市电力需求的时空分布。灾后人群流动轨迹与电力恢复策略结合也是值得研究的新问题,利用AI预测灾后居民的迁徙路径与聚集点,从而更好地安排电动车应急电源的分布位置,提高应急资源使用效率。

但要实现这一目标,还有一些现实挑战亟待克服,比如电动车充电标准不统一、用户参与意愿不确定等问题。未来,我们不仅要构建技术框架,更需推动政策、标准的统一,并通过用户激励机制来提升参与度,让城市的每一辆电动车都能随时转化为灾害中的守护者。

总结与展望

电动车不只是交通工具,更可能成为极端天气下守护城市能源安全的重要力量。依托AI、大数据、智慧城市技术,未来城市电动车的角色必将转型升级。或许有一天,当暴风雪袭来、台风肆虐时,我们不再担忧城市陷入黑暗,因为千千万万辆电动车将成为点亮城市的“移动之光”。

责任编辑

杨青青    北京理工大学

The Innovation 青年编委

本文内容来自The Innovation 姊妹期刊 The Innovation Energy第2期第3卷发表的Letter文章“Using electric vehicles as emergency power sources for extreme weather” (投稿: 2025-03-07;接收: 2025-04-21;在线刊出:2025-06-25)

DOI:10.59717/j.xinn-energy.2025.100097 

引用格式:Liu Z., Du Y., Zhang D., et al. (2025). Using electric vehicles as emergency power sources for extreme weather. The Innovation Energy 2: 100097. 

原文链接:https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-energy.2025.100097

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作者简介

陈云天    宁波东方理工大学助理教授,兼任上海交大计算机系博导。本科毕业于清华大学能源与动力工程系,同时获北京大学经济学双学位,博士提前毕业于北京大学工学院,并获优秀毕业生荣誉。鹏城实验室博士后。研究方向为科学机器学习,关注知识嵌入与知识发现,在国际顶尖期刊发表论文70余篇,中国科学院一区或CCF-A类40余篇,授权发明专利24项。研究成果被美国科学促进会(AAAS)、参考消息、南华早报等国内外媒体广泛报道。入选中国科协青年人才托举工程。

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The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球61个国家;已被164个国家作者引用;每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员,来自22个国家;50%编委来自海外(含39位各国院士);领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC,EI,中国科学院分区表(1区TOP)等收录。2024年CiteScore为53.4;2024年影响因子为25.7(5 year lmpact Factor=40.2)。2023年6月25-28日,四本姊妹刊(The Innovation Life、The Innovation Geoscience、The Innovation Materials、The Innovation Medicine)联袂创刊;2024年2月26日,第五本姊妹刊The Innovation Energy出版创刊号。这五本姊妹刊已被Google Scholar, CAS, Scopus等数据库收录。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation刊群在海内外各平台推广作者文章。

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