电动汽车革命正在顺利进行。根据彭博社NEF的“2019年电动汽车展望”报告，美国的电动汽车销量将从2019年的2%增长到2040年的近60%。2018年上半年电动汽车销量超过2016年全年。与只在加油站加油的传统车辆不同，电动汽车在许多地方充电，例如在家里、工作场所或公共场所。但电动汽车的增长对商业建筑业主意味着什么？

电动汽车带来了环境、健康和经济效益，但是，如果管理不当，它们也可能导致建筑业主的电力成本增加。我们的分析侧重于办公室和工作场所的充电，结果表明，如果不进行充电管理，电动汽车可能会增加45%至89%的能源成本。有了正确的策略——比如安装分电式或管理式充电站，以及将充电站与楼宇管理系统同步——楼宇业主就可以负责（可以这么说）并继续为充电站提供所需的舒适性，同时支持加速电动汽车的采用和脱碳。这是中国未来的一个关键部分网格交互建筑.

需求费用主导能源成本，电动汽车可以主导需求费用

商业建筑能源账单包括两项费用：以千瓦时为单位的能源使用费和以千瓦为单位的需求费。下图1所示的每日建筑荷载剖面有助于理解两者之间的差异。

能源使用将计费期间使用的总能源消耗或曲线下的总面积考虑在内。同时，需求可以每分钟、每天都有变化。按需收费通常基于建筑物在给定的月份和月份内最多15或30分钟的使用时间可以影响50%以上（PDF）每月的公用事业费用。

图2列出了科罗拉多州博尔德市一座节能商业建筑的每月公用事业账单，其中需求费用占公用事业成本的主导地位。在一些月里，按需收费接近账单的80%。尽管能源效率措施降低了消费，但需求的短暂激增推动了成本。

值得注意的是，电动汽车与大多数其他用电不同的是其高需求负荷和不规则的充电计划。例如，电动汽车充电器的峰值需求相当于整栋房子的最高需求量而且，只要电动汽车接通电源，负载就会在线，这将带来能源成本方面的重大风险。由于需求费用影响大部分公用事业成本，我们分析了如何降低电动汽车充电的需求费用。

电动汽车充电挑战

通常，由于缺乏意识和需要更复杂的安装，建筑物中的充电站没有单独计量。它们更可能与建筑物的电源相连，因此建筑物所有者通常会支付需求费用的全部成本，而不会将其转嫁给实际的司机。因此，为电动汽车充电的成本和拥有全套电动汽车电池的价值并不与同一方一致。

同时，工作场所充电通常发生在早上，与建筑启动同步。随着越来越多的建筑将其热能使用通电，这就给电网带来了额外的挑战，因为早晨会同时出现更多的负荷。建筑物也可能在炎热的下午进行预冷。这些增加的早晨负荷有可能改变许多公用事业公司面临的当前夜间系统峰值，甚至产生第二个峰值。峰值需求的急剧增加会增加发电、输电和配电基础设施，从而增加所有能源用户的碳排放和成本。

电动汽车发展规划

在美国各地，多个城市和县已经采用了建筑规范，要求一定数量的电动汽车充电基础设施，从可供电动汽车使用的（导管但无电路/插座）到已安装的电动汽车供电设备（完全安装并运行的充电站）。标准建筑规范组织，如国际建筑规范（IBC）和国际节能规范（IECC），也有电动汽车要求。这些要求适用于电动汽车占停车位总数的百分比，并从2%的渗透率高达90%. 例如，科罗拉多州博尔德市遵循IBC 2017版本，该版本规定10%的商业建筑停车位必须具备电动汽车功能。建筑业主应该准备好走在这条曲线之前，以防止公用事业费用失控。

电动汽车负荷和需求费用

通过分析丹佛一栋100000平方英尺建筑的典型建筑负荷曲线，我们确定，在标准办公/通勤时间模式下，56辆或更多电动汽车充电将超过建筑峰值需求，从而控制需求费用。由于电动汽车充电与建筑峰值（包括供暖、制冷、照明、插头负载等）同步，新建筑需求或总需求增加44%，达到454千瓦，每年额外花费4600美元。

通过外推，我们确定了将建筑负荷保持在各种建筑尺寸的峰值需求下的电动汽车的最大数量。了解这个数字可以帮助建筑业主利用简单的策略来防止额外收费。

电动汽车负荷管理策略

我们提出了三个关键策略，以避免建筑需求曲线和建筑需求费用的增加：

1. 子测量：至少，建筑业主应该分别对电动汽车充电站进行细分，以了解电动汽车的使用量和充电成本。该信息可与电动汽车驾驶员共享。监控电动汽车可以使能源使用和成本更加透明，从而为能源效率目标创造环境和财务双赢局面。
2. 管理充电:管理充电-允许公用事业公司或第三方通过向上、向下或甚至关闭车辆充电来远程控制车辆充电，以更好地满足电网需求的能力，可以改变用电时间，以最小化需求，并使用更便宜的定价方案，从而降低“更平”更灵活的能源负荷状况。建筑业主应通过安装智能充电器来管理其充电，智能充电器可在电动汽车根据电网信号、碳信号或成本信号充电时进行调节，或根据公用事业费率结构确定的时间表进行调节。智能充电器可以预先编程或理想情况下接收来自电网的信号，以防止同时充电。管理式充电有助于在较长时间内分散充电，从而降低峰值需求。不仅建筑业主的需求费用会降低，而且收费负荷曲线会随着低碳或低电网拥堵的时间而变化。
   
3. 将充电站与楼宇管理系统同步：充电站应与建筑物管理系统同步，以管理建筑物的同时峰值需求（因此，当建筑物冷却达到峰值时，电动汽车不充电）。这需要在建筑物和电动汽车充电站之间进行动态通信。该通信可基于建筑负荷分布将充电负荷分布编织在一起，以降低总体峰值需求。例如，电动汽车应该在太阳能发电时充电。动态通信是一个重要因素，因为它不仅可以用于降低建筑业主的需求费用，还可以以持续和综合的方式优化电网服务的能源使用、乘客需求和偏好以及碳和成本降低。

电动汽车数量的增加是令人兴奋的，也是清洁能源未来所必需的。但我们必须以一种不会增加电网压力、不会增加建筑业主成本的方式增加电动汽车的使用。幸运的是，通过一些简单的策略，我们可以在保持清洁电动汽车充电的同时管理建筑负荷。