旅行汽车网以下是地方自力更生学院选择电气大道的摘录：释放电动汽车的储蓄，减排和社区利益报告。我们将重新发布完整报告，以引起人们对电动汽车不断变化的关注。阅读第一部分。
影响：改善电网
电动汽车推动了电力需求。
一方面，这对公用事业来说是个好消息。电动汽车驾驶员平均每年可行驶12,000英里，一项研究计算得出，电动汽车额外使用4,000千瓦时，将使典型家庭的年能源需求增加33％（如果不采取能源效率措施）。少量的电动汽车变化不大，但是大量的电动汽车可以扭转停滞不前的用电量增长，在过去八年中有五年下降了，影响了许多电力公司的盈利。
另一方面，这种增加的需求是否会通过缩短电网组件的寿命，需要更换或升级变压器和电容器等基础设施，甚至建造新的化石燃料而增加电网运营成本（以及电力客户成本）？发电厂？
幸运的是，有证据表明，电动汽车的扩展将为电网及其客户带来回报，而不是破坏电网。
由加利福尼亚公共事业委员会于2016年牵头进行的一项严格分析发现，该州电网和客户在电动汽车采用方面可观的净收益：到2030年将达到31亿美元，即使没有智能充电政策并且在特定电网区域采用汽车采用集群。这包括在加利福尼亚的温室气体排放运输市场中获得联邦税收抵免，汽油节省和碳抵免的好处，以及对客户和电网的所有相关成本。
该研究还发现，升级本地配电网的成本出奇地低。即使假设到2030年车辆采用率要高得多（假设所有已注册车辆的四分之一），年度配送基础设施成本也仅占年度公用事业配送预算的1％。
加利福尼亚公用事业委员会进行了严格的分析，发现电动汽车的采用具有可观的净收益：到2030年，即使没有智能充电政策，也没有在特定电网区域采用车辆采用集群的情况下，总收入仍将达到31亿美元。
一套针对东北州的研究发现，即使没有智能充电政策，也能为车主，公用事业和社会带来类似的净收益。
相对简单的政策变更可以提高向电网添加数千或数百万辆电动汽车的收益。加利福尼亚的研究表明，平稳集成电动汽车的最有效，最简单的工具就是控制电动汽车的充电时间。可以使用特殊费率为客户提供在电网友好时充电的折扣，甚至可以使用特殊充电器在电网需求最高时禁止充电。这些工具可提高电力系统的效率，但也意味着为电动汽车所有者提供低成本燃料，实现双赢。
相对简单的政策变更可以提高向电网添加数千或数百万辆电动汽车的收益。加利福尼亚的研究表明，平稳集成电动汽车的最有效，最简单的工具就是控制电动汽车的充电时间。
加利福尼亚公共事业委员会在使用分时计费（TOU）定价来全面激励夜间收费的详尽分析中发现，从固定费率向分时充电的转变将净收益从每辆车3,600美元提高到5,000美元，减少充电的能源和基础设施成本。
尽管加州的计算包括联邦税收抵免，但即使由于电动汽车和电池成本的下降而使激励措施失效，收益也将持续存在。
以下各节探讨了定价工具，这些定价工具使公用事业和监管机构可以更好地管理电网供需，而不是构建可能长达数十年寿命的早期废弃的新电力基础设施。
电动汽车充电术语
在接通电源之前，请先快速充电。可以通过使用不同的电压以不同的速度为电动汽车充电。标准的120伏插座可每小时输出约1.3千瓦的电量，但可能需要12个小时或更长时间才能为车辆充满电。240伏电路可以提供更快的充电速度，并且可以在典型的家庭或企业中进行布线。直流（DC）快速充电使用440伏特充电，可以在不到一个小时的时间内为电动汽车电池“加油”。下图来自FleetCarma。
管理需求
借助适当的价格激励措施，电网管理者可以激励电动汽车用户避免在需求高峰期充电，而在需求较低的时候代替充电，并帮助缓解需求的大幅增加或减少。
电网是围绕高峰能源使用时段设计的，对大量能源的需求由一年中最繁忙的一个小时决定。通过在用电高峰时提高电价（并在其他地方降低电价），公用事业可以最大程度地减少电动汽车对峰值能源需求的贡献。落基山研究所（Rocky Mountain Institute）的最新模型表明，优化的充电率将限制明尼苏达州的峰值需求增长，例如，当电动汽车的普及率达到23％时，峰值需求增长仅为0.5％，而没有充电控制的增长超过3％。
明尼苏达州并不孤单。在其他四个建模国家中，落基山研究所发现，通过控制充电，可以大大降低广泛采用电动汽车的高峰需求影响。下图说明。
公用事业公司还可以利用电动汽车来管理电力需求的快速变化。从历史上看，这些上升或下降的原因是早晨的需求激增，人们醒来并打开电灯和电器，晚上又有商店开门，居民返回家园。在某些情况下，这些坡度还会受到屋顶太阳能发电的影响，屋顶太阳能发电在白天会急剧减少太阳能供电社区的需求，而到了晚上，当太阳落山时居民需求增加时，则会刺激当地居民需求的急剧增加。
公用事业公司通常会通过激活可以待命或迅速增加的天然气发电厂来为这些浪潮做好准备。但是，由于这些电厂的利用率相对较低，因此高峰时段提供的电力价格昂贵。例如，得克萨斯州的八月热浪几次使每小时的上网电价多次超过每千瓦时1美元，是正常价格的十倍以上。
公用事业眨眼通过“鸭子曲线”说明了这一挑战，下图为加利福尼亚独立系统运营商（CAISO）。问题是从下午4点左右开始的陡峭曲线。并在晚上8点左右达到顶峰，这在很大程度上是由于采用了屋顶太阳能，从而降低了白天的电力需求。一个警告：深谷有时被称为“过度发电”，这意味着太阳能生产过多。当底轴至少反射14,000兆瓦时，这个问题就加剧了。一位德国观察家指出，这个问题（而不是坡道）被夸大了。就上下文而言，该图表还显示为零轴。
通过在白天为这些闲置的电动汽车充电，电网运营商可以减少急剧的午后用电需求。下图说明了如何在上午11点至下午4点之间为这些车辆充电。这将有助于缓解需求的增长，使电网管理者有更多时间来适应不断增长的电力消耗。
日间和夜间需求之间的50,000兆瓦时的小时数可以容纳超过750万辆使用2级（240伏）充电器的电动汽车，而无需建造一个新的发电厂。
电动汽车的饥饿电池也可以进行协调，以改善对风能和太阳能的捕获。
在具有高水平可再生能源（超过30％）的电网中，最常见的约束是过发电。当可再生能源太多时，就会发生这种情况，这意味着腾出空间或关闭或关闭不灵活的发电厂（煤炭，核能，水力发电厂）。在电力市场中，可再生能源往往会削减任何其他资源，因为没有燃料，它们几乎没有边际成本来生产电力。
电动汽车代表了一种新的电力需求来源，可以吸收多余的电力。
例如，在夜间低需求时期为电动汽车充电意味着增加对风能的利用。国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Lab）在2006年进行的一项研究发现，电动汽车的部署“导致风的使用大大增加”，因为通宵的汽车充电与夜间多风的条件重叠。太平洋西北国家实验室在2011年进行的一项研究发现，如果八分之一的汽车是电动汽车，那么额外的存储容量将使西北电网能够多处理12％的风能。
电动汽车还可以帮助电网使用更多的太阳能。上一节中的插图-准备充电-说明了大多数电动汽车如何在午后充电以吸收太阳能，尽管这需要白天充电（并且可能需要非家庭充电基础设施），而夜间充电则不需要。
葡萄牙研究人员发现，太阳能发电和电动汽车的增长均使两者的电网效益最大化。葡萄牙非常重视太阳能发电，这意味着随着时间的推移，它将积累大量“大量”的日间太阳能。由于邻国也正在扩大其太阳能产品组合，因此葡萄牙的出口将产生低价，这表明太阳能可能会被削减（或损失）。但是研究人员发现，扩大电动汽车车队以及偏爱中午工作场所充电可以使中午的太阳能过剩减少50％。
葡萄牙的另一项研究包括对4月给定一周内模拟太阳能生产的分析。在没有电动汽车的情况下，这一期间的发电量减少了202吉瓦小时，即太阳能发电量的48％。随着电动汽车的加入，电力削减量降至123吉瓦时，占太阳能产量的29％。
与任何一种技术相比，太阳能和电动汽车共同可以使需求曲线更加平滑。下图来自落基山研究所（Rocky Mountain Institute），显示了优化的电动汽车充电如何使夏威夷的日间用电需求增加200兆瓦以上（约为高峰需求的14％），从而实现更多的太阳能生产。
其他研究证实了这种潜力。例如，伦敦帝国理工学院2012年的一项研究表明，包括电动汽车在内的储能可以将可再生能源的削减减少一半以上。
向电网提供辅助服务
通过启动，停止或改变充电水平，电动汽车电池可以为电网提供两项至关重要的“辅助”服务：帮助维持一致的电压（120伏）和频率（60赫兹）。这些服务是通过短时的“无功”功率来提供的：从电网获取功率或将其重新投入。由于几乎所有商用电动汽车都缺乏向电网发送功率的能力，因此汽车电池仅在今天才提供无功功率。通过消耗功率（充电）。
车辆辅助电网的能力还取决于充电器的功率以及与其他车辆聚合的能力。在一个典型的家用120伏电源插座上，每辆汽车最高可提供1.3千瓦的功率，将需要250辆以上的车辆达到最低阈值，才能在由区域电网运营商PJM或MISO运营的能源市场中提供辅助服务，这些服务覆盖了很大一部分美国的一款240伏2级充电器，每辆汽车的容量高达6.6千瓦，大大减少了加入市场所需的车辆数量（少至27辆）。
电动汽车在充电时可以为电网提供可观的价值（在未来，也许可以通过向电网供电，请参阅附录A-车辆到电网的未来）。
影响：减少污染
电动汽车的一大好处是减少了驾驶对污染的影响。下图显示了2015年电动汽车的温室气体排放量（基于电网电力供应）。图表上的数字是指汽油汽车要产生与电动汽车相同的温室气体排放影响所需的每加仑英里数。自2015年以来，随着更多燃煤电厂的停产，这一数字将会上升。
驾驶电力还可以大大减少其他污染物。旁边的图表来自2007年对明尼苏达州混合动力和插电式混合动力汽车的污染物影响的研究。假设电网的风力发电量为40％，煤炭发电量为60％。前者很可能在未来十年内出现，而后者面临着从煤炭到天然气和可再生能源的巨大转变，这可笑。考虑到这一点，代表二氧化硫的条应被忽略，因为天然气的二氧化硫排放率降低了99％，而风能或太阳能发电的排放降低了100％。
电动汽车推动了电力需求并扩大了本地存储，从而提高了从本地可再生资源生产更多电力的能力。
例如，太阳能可以减少邻里的峰值能耗。如果社区由最大容量为1兆瓦的配电线路提供服务，并且运行在该极限附近，则公用事业公司可能会考虑进行昂贵的硬件升级。但是增加本地太阳能可以减少炎热，炎热的夏天午后的需求，这可能使公用事业公司推迟升级。
我们在右侧的图形中说明了效果。如果附近的许多家庭和企业都增加了屋顶太阳能，它将用当地的能源取代电网的电力，从而避免新的容量需求。
随着太阳能的持续扩散，可能会出现第二组问题。停电较大时，许多小型太阳能发电厂可能会导致部分本地电网保持通电。这可能会给公用事业工作者带来安全问题，他们期望维修中的电源线失效。但是，当电网变暗时，用于太阳能电池阵列的智能逆变器可以自动关闭发电。更好的解决方案是用太阳能将房屋或企业包围起来，即使在电网黑暗的情况下也能使他们通电。即使在太阳能电池板停止向电网供电的情况下，较新的逆变器也可以提供高达1500瓦的功率以在停电期间使用。
第二个问题是技术和竞争方面的问题，称为“返送”。当电力供应（包括来自本地太阳能的电力供应）超过电网某些区域的总用电量时，就会发生反向馈电。在这种情况下，功率将流回电网，如下图所示。
这可能需要对变电站进行升级，以调解从高压区域电网到低压本地电网的潮流，而在设计时并没有考虑到这种潮流。它还允许本地太阳能发电与许多其他电力来源竞争，包括传统的化石燃料发电厂。在许多州，公用事业公司负责电网安全并拥有与当地太阳能竞争的发电厂，这造成了具有挑战性的利益冲突。
电动汽车可以通过吸收更多本地电力来解决返馈问题，从而使其能够满足当地需求。这也减少了公用硬件上的磨损，这在长距离配电中是不可避免的。下图显示了增加的电动汽车拥有量如何可以减少向较大电网的太阳能出口。
在没有额外的本地能源消耗的情况下，公用事业可以“削减”或有效关闭本地太阳能电池板的清洁电力生产。但2016年在夏威夷进行的一项研究证实，并网的电动汽车数量更多，转化为减少能源消耗的潜力更大。对于屋顶太阳能据点而言，这一点尤为重要-夏威夷的公用事业客户中有17％以这种方式发电，其中包括瓦胡岛至少32％的单户住宅。该研究的作者对一个假设情景进行了建模，其中瓦胡岛10％至30％的车辆是电动的，并预测当控制车辆充电以匹配当地电力生产时，减少发电量将减少18％至46％。在这种模式下，风能和太阳能满足了该岛总电力需求的近50％。
作者警告说，风能和太阳能缩减的日常波动会掩盖受控充电在捕获缩减能源中的精确效果，但发现使用电动汽车集成更多的存储可以使分布式发电更有价值，更有效，甚至更多。无处不在。
这种情况可能会在全国各地的市场中蔓延。例如，加州电网运营商CAISO报告称，当地时间上午10点至下午2点之间的太阳能发电量减少了132兆瓦时。在2016年9月15日。这些削减是由于当地电网的出口能力受到限制。通常，这种削减涉及公用事业规模的太阳能。如果平均电动汽车电池容量为30千瓦时（2017年日产聆风的容量），则需要充电50％的8800辆停放的电动汽车可以集体抵消当天的减少，使那些发电的太阳能受益并有助于稳定电网。
当地价值
在本地采购电源具有两个溢出优势。首先，它在给定社区内保留了发电的更多经济利益。一个典型的1兆瓦太阳能电池阵列可在当地经济活动中创造250万美元的收入，并提供20个工作机会。在其25年的使用寿命中，一个当地拥有的太阳能项目将把540万美元的额外电力支出重新分配给当地人。
如ILSR在我们2016年的报告《更大的最佳吗？》中解释的那样，如果在当地消耗能源，对电网也可能更有价值。在全国范围内有关太阳能的正确估值的许多辩论中，大多数政策成果都包括可以在现场或本地使用而不是输出到更大电网的更高能源价值。例如，夏威夷和纽约的公用事业和监管机构已采取了有利于现场消费的分布式太阳能措施。
弹性
面对自然灾害，电动汽车还可以为个人和社区提供更大的弹性。在飓风桑迪过后长达一周的停电之后，东海岸的许多社区都在寻找减少对公用设施的依赖的方法。许多州都鼓励安装太阳能发电设备，甚至微型电网，微型电网可以在较大的电网变暗时运行。通常由太阳能和电池供电的微电网可以使用电动汽车吸收多余的能量，并将其保持在本地，以在电网长时间停电时提供电力。
加州大学圣地亚哥分校的一个试点项目为该校提供了90％的电动汽车充电器，该校区提供了自己90％以上的能源。微电网可以降低充电量，以减少整个校园的需求。反过来，允许灵活充电的驾驶员在车辆执行频率调节等服务时会获得补偿。这种共生关系使电动汽车集成成为微电网运营商和车主的有希望的前景。
研究人员在一篇文章中写道：“微电网与电动汽车之间的联系可以创造双赢局面，其中微电网可以通过转移负荷来降低公用事业成本，而电动汽车所有者获得的收入部分抵消了他/她昂贵的移动存储投资。”劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）2010年研究。
尽管微电网目前仅占美国总发电量的一小部分，但预计其数量将在十年内翻一番或三倍-与美国电动汽车的拥有量同步增长。特别是随着两个市场的增长，为微电网配备技术以利用电动汽车的存储和辅助服务可以加强本地电力系统。电动汽车和微电网共同促进了弹性。
如上所述，电动汽车还可以为现有的“微电网”（房屋）提供弹性优势。典型的第二代电动汽车电池（例如雪佛兰Bolt）可存储足够的电能，为普通美国家庭供电两天。对于以移动性为中心的购买来说，这是一项强大的次要好处。
典型的第二代电动汽车电池（例如雪佛兰Bolt中的电池）可以存储足够的电能，为普通美国家庭供电两天。
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照片来源：通过Flickr（CC 2.0）和Nissan的Micadew。
