快捷可靠的交通系统助力我们自由出行，同时增强经济活力并持续推动经济发展。它们对我们的日常生活至关重要，但交通工具的普及也造成了有毒物质排放、空气污染加剧和气候变化等诸多负面影响。

为了在享受交通便利的同时减少其负面影响，应采用地面车辆电气化解决方案。几十年来，电动汽车的性能、可靠性和普及性一直在稳步提升。如今，各种电动商用车应有尽有，无论是轿车（例如通勤车）还是卡车（例如18轮商用卡车）；这些电动车几乎可以满足用户从通勤上下班到货物运输在内的任何需求。虽然电动车的价格通常略高于汽油车或柴油车，但它们整个生命周期的运行成本要低得多。

当然，地面车辆电气化的关键在于充电设施的便利可靠性（即使是氢燃料电池车的加氢设施也需要充电）。如果没有电力，电动汽车就无法行驶——急救人员将无法提供紧急救助，电动车队将无法获得利润或将货物运送给分销商，我们也将无法实现自由出行。

目前，业界正在迅速部署充电站，以满足电动车的充电需求。乘用车等轻型电动车（LDV）的充电设施已经非常普遍（如配备充电桩的停车场或充电站），然而货车、垃圾车和半挂牵引车等中重型电动车的充电设施却相对较少。

此外，汽车行业还面临着另一个挑战：地面车辆电气化所需的电力需求非常大。假设一个美国普通家庭每天的用电量约为0.028MWh，而根据某家公用事业公司近期的中重型汽车电气化转型规划，该公司的日均用电需求为35.5MWh（相当于1260个家庭的日均总用电量），而该公司的电动汽车仅占车队汽车总数的三分之一。

进一步说，根据博莱克威奇（Black & Veatch）2017年的一项研究，如果美国所有的轻型汽车都实现电气化（根据2014的销量计算，大约为2.4亿辆），那么它们每年所需的电力约为926TWh（1TWh=1,000,000MWh），而所有中重型汽车电气化所需的电力为每年450TWh；这意味着仅在电动车供电方面，美国每年的总电力需求就会达到1376TWh。作为参考，2020年全球电动汽车的总电力需求约为80TWh，仅占美国地面车辆电气化所需电力的6%左右。

美国的电动车充电站和洲际公路电网。（CALSTART）为了成功实现地面车辆电气化，显然必须满足巨大的充电需求。CALSTART目前正在与公用事业和行业合作伙伴进行合作，旨在通过太阳能和风能等清洁能源发电满足充电需求，并推动微电网和能源服务解决方案等创新型解决方案的制定。

微电网可将多余电力输送至公共电网，从而为微电网用户/运营商创造收入。（CALSTART）微电网是指由个人用户或小型电力用户组成的局部电网，通常接入传统的集中式公共电网，但也可以独立运行。微电网可将多余的电力输送至公共电网，从而为用户/运营商创造潜在收入。此外，微电网还具有以下优势：

1. 即时的电力供应

2. 灵活的能源来源（例如太阳能和/或风能）

3. 提供多元化资产

4. 增加可再生能源比例

5. 削峰

6. 需求响应

7. 调节频率

8. 增加低碳燃料标准（LCFS）积分（如果所在地有LCFS项目）

能源服务解决方案是指微电网运营商向客户提供电力服务的运营模式。该解决方案具有以下优势：

1. 将资本支出、运营和维护成本以及其他成本全部捆绑在一起。

2. 电力供应商可将可再生能源税收抵免和LCFS积分的价值传递给客户。

3. 可通过购电协议按照每千瓦时（kWh）向车队出售电力。

4. 可使用补贴抵消部分成本，从而降低每千瓦时的电价。

总而言之，在地面汽车充电基础设施建设方面，我们可以探索许多途径和解决方案，但也需要克服一些挑战，例如：

1. 充电站用地不足：由于可用的土地不足，车桩比无法达到1:1。

2. 微电网解决方案用地限制：由于当前的技术限制了可部署的光伏和储能系统规模，我们正在努力推进占地面积更小的解决方案，以满足用地限制。

3. 长期能源弹性不足：由于可再生能源的弹性通常较低（仅为一天或不足一天），而我们想要在避免额外排放的同时提升电网弹性（需要增加化石燃料发电机等发电设备），因此正在研究创新型储能解决方案。

随着电动汽车的持续普及和监管要求以及社会责任要求的逐渐落实，提供大量便捷高效的充电基础设施至关重要；虽然在充电基础设施的建设过程中面临一些挑战，但我们可以通过合作来应对和解决这些问题。

来源： SAE International

本文作者：MAUREEN MARSHALL

Maureen Marshall是30多年的SAE Fellow兼CALSTART中西部地区办事处高级总监。Maureen负责CALSTART中西部地区运营和绿色交通相关项目，以及网联汽车和自动驾驶汽车无障碍交通相关的全国性活动。此外，Maureen还是汽车行业资深专家，在汽车电子、动力总成系统、电气化、先进网联汽车和自动驾驶汽车领域拥有丰富的技术经验和知识。Maureen的专业领域还涉及先进全球动力总成系统、汽车电气测试系统以及制造终端测试。Maureen持有奥本大学工商管理硕士学位和劳伦斯科技大学电气工程理学学士学位，并荣获麻省理工学院战略与创新证书。