這樣做，電費可以少一半！
——基于美國市場的電動汽車電費成本分析
提要：電動汽車（EV）革命眼下正進行得如火如荼。據彭博新能源財經《2019電動車行業展望》報告所述，美國2019年本土電動車銷量占全部汽車總銷量的2%，這一比例將在2040年激增到接近60%。此外該報告也顯示，美國2018年上半年售出的電動車數量已經超過了2016年全年的銷售總量。與傳統燃油車輛只能在加油站加油不同，電動車可以在家、公司或公共場所等許多不同地點充電。那么電動車用量的增長對商業建筑業主而言意味著什么呢？電動車在環保、健康、經濟性等諸多方面都具有優勢，但如果未得到妥善管理，它們反而會給建筑業主帶來高昂的電費成本。
針對電動車在辦公場所充電的場景深入研究分析后發現，在未經管理的情況下，電動車可能會帶來45%~89%的用電成本增加。而在管理得當的情況下——例如給充電樁安上獨立電表，并將其信息與大樓的管理系統同步加以管理——業主們就可以既控制住電費，又保留廣受歡迎的充電便利設施，同時還能支持加速電動車的應用和節能減排。這也將成為未來電網和建筑互通互聯運作模式的一個重要組成部分。
商業建筑用電賬單分析
在美國，商業建筑用電賬單由兩部分組成：一是以千瓦時計算的總用電量，二是以千瓦計算的需量電費。下圖1中建筑在一天內的用電負荷分布展示了二者的區別。
圖1：用電量與需求
圖二展示了科羅拉多州博爾德市一座高能效商業建筑每月電費賬單的構成。在一些月份里，需量電費高達賬單總額的近80%。雖然提高能效可以降低總用電量，但短時間內的用電需量激增卻依然會極大地增加成本。
圖2：高能效商業建筑電費賬單
電動車充電挑戰
很多時候建筑中的充電樁并未配有專門的電表，這一方面是因為人們沒有意識到電表的重要性，一方面是因為安裝起來格外復雜。它們大多與建筑的整體供電系統捆綁在一起，所以建筑業主常常需要承擔全額的需量電費，而不會將其轉移到電動車用戶。因此在建筑中充電的成本（業主承擔）和充滿電所獲取收益（電動汽車用戶獲取）的利益主體產生了差異。
同時，工作場所中的人們常常選擇在上午進行充電，此時建筑也正好處在供電壓力逐漸增加的狀態。由于大多數建筑物選擇用電力供暖，上午時段的用電負荷就更加沉重和集中，也給電網帶來更大的挑戰。而在下午特別炎熱的日子里，建筑還可能在上午提前啟動制冷。當所有這些用電負荷疊加在一起時，電力公司面對的可能就不再是晚間用電高峰，而是早間用電高峰，甚至是早晚雙峰的局面。這些峰值需求的大幅上升會增加對發電、輸電和配電基礎設施的需求，進而增加所有電力用戶的碳足跡與用電成本。
為電動車的大規模推廣應用提前做好規劃
在美國，許多城市和村鎮都制定了相關建筑規范，要求建筑保有一定數量的電動車充電設施，其中包括電動車充電預備兼容設施（已預置線管但未安裝線路/插座）和電動車充電設備（EVSE，已完全安裝并可以運行的充電樁）。國際建筑規范（IBC）和國際節能規范（IECC）等標準建筑規范組織也都制定了電動車相關方面的規范。這些規范要求電動車停車位必須達到停車位總數的一定比例，從2%到90%不等。例如，科羅拉多州博爾德市采用的IBC 2017年規范就要求商業建筑中必須有10%的停車位具備電動車充電預備兼容設施。建筑業主應提前為這些規范上的變化做好準備以防止用電成本的激增。
電動車充電負荷和需量電費
通過分析科羅拉多州丹佛市一座建筑面積為10萬平方英尺（約9290m2）的建筑的用電負荷分布，我們認為在標準辦公/通勤時間模式下，當電動車的數量超過56輛，充電負荷就將會超過建筑本身的峰值需求，進而觸發需量電費。由于電動車充電與建筑用電高峰（包括供熱、制冷、插座負荷等）同時發生，新的建筑用電需求或總用電需求將會增加44%，達到454千瓦，每年增加4600美元的額外成本。
圖3：裝備56個電動車充電樁的10萬平方英尺建筑用電負荷曲線
基于分析，我們建議建筑業主們可以使用下列三種策略來避免建筑用電需求的增加以及隨之而來的需量電費。
充電管理系統
為實現清潔能源未來，電動車數量的增長是令人欣喜且必要的。但在提高電動車用量的同時，不應當給電網帶來更多壓力或給建筑業主帶來額外成本。幸運的是，通過一些簡單的方法，我們可以在提供電動車充電服務的同時，更好地管理我們的建筑用電負荷。
本文于2020年8月22日發表于《中國電力報》
