Participation of an electric vehicle fleet to primary frequency control in France

International audienceUsing electric vehicles (EV) as distributed storage units could be a solution to take advantage of the good availability of EVs and reduce their total cost of ownership. The scientific literature features frequency control as one of the most profitable electric market for EV fleets. This paper presents an economic evaluation of the expected remuneration for a fleet of EVs participating to primary frequency control in France in 2020. First, the modelling of a French EV fleet is addressed. Simulations of the participation of this fleet to the French primary frequency control market are then performed. Two regulation strategies are considered: in the first one, only unidirectional power exchanges are allowed between EVs and the grid, while in the second one bidirectional exchanges are allowed. Results show that the expected remuneration is highly dependent on the ability to charge at work, the power level of the charging stations, and the bidirectional capabilities of the cars. Reference to this paper should be made as follows: Codani, P., Petit, M. and Perez, Y. (xxxx) 'Participation of an electric vehicle fleet to primary frequency control in France', Int

Participation d'une flotte de véhicules électriques au réglage primaire de fréquence

Tirer profit de la disponibilité des véhicules électriques (VE) et les utiliser comme moyen de stockage diffus pour le réseau électrique est une solution pour diminuer le coût de cycle de vie élevé de ces derniers. La littérature présente le réglage de fréquence comme la solution la plus profitable pour les véhicules électriques. Ce papier propose une évaluation des gains économiques potentiels pour une flotte de véhicules électriques participant au réglage primaire, dans le cas Français. Dans un premier temps, le comportement d'une flotte de VE est modélisé. La participation de cette flotte au réglage primaire de fréquence est ensuite simulée. Deux stratégies de réglage, une avec échanges de puissance bidirectionnels entre les véhicules et le réseau, et une avec échanges unidirectionnels, sont comparées. Les résultats fournissent des indications sur la taille idéale de la flotte, et sur la caractérisation des échanges de puissance avec le réseau

Distribution Grid Services and Flexibility Provision by Electric Vehicles: a Review of Options

International audienceDue to the increasing penetration of distributed generation and new high-power consumption loads – such as electric vehicles (EVs) – distribution system operators (DSO) are facing new grid security challenges. DSOs have historically dealt with such issues by making investments in grid reinforcement. However, an alternative solution, enabled by the expected roll-out of smart meters and high penetration of flexible loads, would be the increased use of flexibility services. Flexible loads, with EVs at their forefront, can modulate their consumption or even inject power back to the grid depending on current grid conditions. In return, flexibility provision should be remunerated accordingly. In this paper, the authors are interested in making an accurate description of the flexibility services at the distribution level which could be provided by EVs as well as their requirements, e.g. location, activation time and duration. Market design recommendations for enhancing the provision of DSO grid services by EVs are derived from the conducted analysis

Valorisation de la flexibilité des flottes de VE pour la gestion optimale d’un réseau de distribution

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Integration des véhicules électriques dans les réseaux électriques : Modèles d’affaire et contraintes techniques pour constructeurs automobiles

Electric vehicles (EVs) penetration has been rapidly increasing during the last few years. If not managed properly, the charging process of EVs could jeopardize electric grid operations. On the other hand, Grid Integrated Vehicles (GIVs), i.e. vehicles whose charging and discharging patterns are smartly controlled, could turn into valuable assets for the electrical grids as distributed storage units.In this thesis, GIVs are studied from a technical, regulatory, and economics perspectives. First, the general framework for a smart grid integration of EVs is reviewed: application areas and benchmark scenarios are described, the main actors are listed, and the most important challenges are analyzed.Then, the emphasis is put on system wide services, and more particularly on frequency control mechanisms. The regulatory conditions enabling the participation of GIV fleets to this service are studied based on an intensive survey of existing transmission system operator rules. Several economics and technical simulations are performed for various market designs.Then, local grid services are investigated. A representative eco-district is modeled, considering various consumption units and distributed generation. A local energy management system is proposed; it is responsible for controlling the charging / discharging patterns of the GIVs which are located in the district in order to mitigate the overloading conditions of the eco-district transformer. Economic consequences are derived from this technical analysis.At last, some experimental results are presented. They show the behavior of two GIVs, including one with bidirectional capabilities. The experimental proof of concepts confirm the theoretical abilities of GIVs: they are very fast responding units (even considering the complete required IT architecture) and are able to follow grid signals very accurately.Les ventes de Véhicules Électriques (VE) ont fortement augmenté ces dernières années. Si les processus de charge de ces VE ne sont pas gérés de manière intelligente, ils risquent de surcharger les réseaux électriques. Inversement, les VE pourraient représenter une opportunité pour ces réseaux en tant qu'unités de stockage distribuées.Cette thèse se propose d’étudier l’intégration intelligente des véhicules rechargeables dans les réseaux électriques d’un point de vue technique, réglementaire et économique. Dans un premier temps, le cadre général nécessaire au développement de ces solutions est passé en revue : les domaines d’application et scenarios de référence sont décrits, les acteurs principaux listés, et les défis principaux analysés.Ensuite, l’accent est mis sur les services système, et plus particulièrement sur le réglage de fréquence. Les conditions règlementaires permettant la participation d’une flotte de véhicules électriques à ce service sont étudiées à partir d’une revue des règles de gestionnaires de réseau de transport existants. De nombreuses simulations techniques et économiques sont réalisées, pour différentes règles de marché.Les services réseau locaux sont ensuite considères. Un éco-quartier est modélisé : il comprend différentes unités de consommation et des sources de production distribuées. Un gestionnaire énergétique local est proposé : son rôle est de contrôler les taux de charge / décharge des véhicules électriques de l’éco-quartier dans l’objectif de limiter les surcharges subies par le transformateur électrique de l’éco-quartier. Des conséquences économiques sont tirées des résultats techniques.Enfin, des résultats expérimentaux sont présentés. Le comportement de deux VE est analysé, dont un dispose de capacités bidirectionnelles. Les preuves de concept expérimentales confirment les capacités théoriques des véhicules électriques : il s’agit d’unités à temps de réponse très court (même en considérant l’architecture TIC complète) et ils sont capables de réagir à des signaux réseau très précisément

Grid Integrated Vehicles : Business Models and Technical Constraints for Car Manufacturers

Les ventes de Véhicules Électriques (VE) ont fortement augmenté ces dernières années. Si les processus de charge de ces VE ne sont pas gérés de manière intelligente, ils risquent de surcharger les réseaux électriques. Inversement, les VE pourraient représenter une opportunité pour ces réseaux en tant qu'unités de stockage distribuées.Cette thèse se propose d’étudier l’intégration intelligente des véhicules rechargeables dans les réseaux électriques d’un point de vue technique, réglementaire et économique. Dans un premier temps, le cadre général nécessaire au développement de ces solutions est passé en revue : les domaines d’application et scenarios de référence sont décrits, les acteurs principaux listés, et les défis principaux analysés.Ensuite, l’accent est mis sur les services système, et plus particulièrement sur le réglage de fréquence. Les conditions règlementaires permettant la participation d’une flotte de véhicules électriques à ce service sont étudiées à partir d’une revue des règles de gestionnaires de réseau de transport existants. De nombreuses simulations techniques et économiques sont réalisées, pour différentes règles de marché.Les services réseau locaux sont ensuite considères. Un éco-quartier est modélisé : il comprend différentes unités de consommation et des sources de production distribuées. Un gestionnaire énergétique local est proposé : son rôle est de contrôler les taux de charge / décharge des véhicules électriques de l’éco-quartier dans l’objectif de limiter les surcharges subies par le transformateur électrique de l’éco-quartier. Des conséquences économiques sont tirées des résultats techniques.Enfin, des résultats expérimentaux sont présentés. Le comportement de deux VE est analysé, dont un dispose de capacités bidirectionnelles. Les preuves de concept expérimentales confirment les capacités théoriques des véhicules électriques : il s’agit d’unités à temps de réponse très court (même en considérant l’architecture TIC complète) et ils sont capables de réagir à des signaux réseau très précisément.Electric vehicles (EVs) penetration has been rapidly increasing during the last few years. If not managed properly, the charging process of EVs could jeopardize electric grid operations. On the other hand, Grid Integrated Vehicles (GIVs), i.e. vehicles whose charging and discharging patterns are smartly controlled, could turn into valuable assets for the electrical grids as distributed storage units.In this thesis, GIVs are studied from a technical, regulatory, and economics perspectives. First, the general framework for a smart grid integration of EVs is reviewed: application areas and benchmark scenarios are described, the main actors are listed, and the most important challenges are analyzed.Then, the emphasis is put on system wide services, and more particularly on frequency control mechanisms. The regulatory conditions enabling the participation of GIV fleets to this service are studied based on an intensive survey of existing transmission system operator rules. Several economics and technical simulations are performed for various market designs.Then, local grid services are investigated. A representative eco-district is modeled, considering various consumption units and distributed generation. A local energy management system is proposed; it is responsible for controlling the charging / discharging patterns of the GIVs which are located in the district in order to mitigate the overloading conditions of the eco-district transformer. Economic consequences are derived from this technical analysis.At last, some experimental results are presented. They show the behavior of two GIVs, including one with bidirectional capabilities. The experimental proof of concepts confirm the theoretical abilities of GIVs: they are very fast responding units (even considering the complete required IT architecture) and are able to follow grid signals very accurately

V2X applications: a glance at regulatory issues

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Missing money for EVs: economics impacts of TSO market designs

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