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。圖1中建筑在一天內的用電負荷分布展示了二者的區別。

總用電量考慮的是一整段計費時間內的能源消耗總量，也就是圖中曲線下面部分的總面積。與之相對的，建筑的用電需量卻在每時每刻發生著變化。某個月的需量電費常常是根據建筑用電量最大的15或30分鐘之中的用電量來計算，其影響可能達到當月用電總成本的50%以上。

圖4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。

值得注意的是，電動車與其他用電設備最大的區別在于它的需求負荷更高，且充電需求發生的時間非常不規律。例如，一臺電動車充電樁的峰值需求就相當于一整棟住房的峰值需求總量，而且無論何時只要一插入電動車用電負荷就會立刻飆升，這就有可能產生大量用電成本。正因為需量電費是用電成本的主要部分，分析了如何減少電動車充電帶來的的高額需量電費才顯得至關重要。

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，另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IBC2017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9290平方米）的建筑用電負荷分布，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。

在此基礎上推算，我們就可以確定要將建筑負荷保持在峰值需求以內，各種不同面積的建筑可支持的最大電動車數量（圖5），并以此幫助建筑業主利用簡單的策略避免額外的電費。

電動車負荷管理策略

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。

首先是獨立電表計量。建筑業主至少應該為電動車充電樁安裝單獨的電表，從而了解電動車用電量及其充電成本，并與電動車駕駛員分享這些信息。監控電動車充電可以讓用電量和用電成本更透明，在實現能效目標的同時讓環保與財務管理實現雙贏。

在充電管理方面，充電管理系統使電力公司或第三方能夠遠程控制電動車充電，通過將充電功率調大、調小甚至關閉來更好地應對電網的需要。這種能力可以轉移用電時間，進而最小化用電需求強度，并通過更低、更平緩、更靈活的用電負荷模式來享受更低的電價方案。建筑業主可以安裝智能充電樁來管理電動車充電，根據電網信號、碳排放信號或成本信號，或根據符合電力公司定價結構的預置計劃來調節電動車充電行為。智能充電樁可以通過預先編程，或者通過接收電網信號來避免在峰值時段充電。充電管理可以將整個充電過程分攤于較長的時間段內，從而降低峰值需求強度。這不僅可以為建筑業主減少需量電費，在靈活利用低碳電力和降低電網負荷等方面也能夠發揮非常大的作用。

最后一點，我們需要將充電樁與建筑管理系統同步。充電樁應與建筑管理系統同步，進而管理建筑的峰值需求強度（確保電動車不在建筑制冷高峰時刻充電）。這需要在建筑和電動車充電樁之間實現動態通信。這種通信可以根據建筑本身的負荷分布調整建筑與充電負荷，從而降低整體峰值需求。例如，電動車應在光伏系統發電的時段進行充電。動態通信機制對于同步管理十分重要，因為它不僅可以降低建筑業主的需量電費，還可以優化電力消耗，以達到兼顧電網服務、用戶需求、業主偏好、低碳減排、成本縮減的目的。

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。