应对电动汽车负荷激增：PG&E、杜克能源等公用事业公司推进费率设计创新与成本回收策略

美国实现净零排放目标的关键在于交通电气化转型，而这一进程的顺利推进，可能取决于公用事业公司能否制定更优的电动汽车充电管理策略。电力系统分析师指出，缺乏有效管理，电网可靠性将面临威胁。

2022年，电动汽车仅占美国轻型车辆总量的不足1%（据J.D. Power数据），但已占新车销量的7%（据汽车创新联盟3月23日报告）。联邦政府2030年目标——使电动汽车占新车销量50%（白宫3月30日声明），并辅以美国环保署新提出的尾气排放标准——若不加管理，预期中的电力需求激增可能危及电力系统可靠性，分析师们对此表示认同。

北卡罗来纳清洁能源技术中心（NCCETC）政策与市场副主任Autumn Proudlove表示：“电动汽车倡导者支持通过新费率设计和公用事业直接充电控制项目来实施有序充电管理，这些项目应补偿客户并允许第三方参与。”她补充说，有序充电“既能惠及电动汽车车主、其他客户和公用事业公司，又能保障系统可靠性”。

专家指出，随着主要公用事业公司纷纷提出分时电价（TVR）方案，以及针对高容量充电需求电费的新处理方式，费率设计正在演进。劳伦斯伯克利国家实验室2022年7月发布的《电动汽车零售费率设计101》指出，TVR中的价格变化可实时调整、按日价格时段划分，或针对极端需求事件触发，以反映系统需求的动态变化。

杜克能源定价与客户解决方案高级副总裁Lon Huber表示，该公司已“重新设计”其TVR方案，“为所有客户提供一致的价格信号”。其“小时价格选项”将支持电动汽车车队和高容量“快速充电”，同时避免“不分青红皂白的需求电费”不必要地增加充电成本，从而威胁其经济可行性。

公用事业费率设计分析师、电动汽车倡导者和研究人员一致认为，更动态的TVR适用于住宅电动汽车充电。然而，对于TVR需要多精确，以及如何调整高容量充电的需求电费以避免阻碍至关重要的充电桩部署，各方意见不一。

面向所有客户的分时电价

NCCETC的Proudlove及其他监测州监管活动的人士表示，大多数州政策制定者正在制定新政策和费率设计，以支持分布式能源资源（DER），包括电动汽车和充电基础设施。

监管援助项目（RAP）高级助理Mark LeBel认为，所有费率设计（包括交通电气化相关）都应使客户选择与最小化系统成本的使用模式相一致。LeBel表示，新的全系统住宅TVR设计可以将用电量与系统成本挂钩，避免对公用事业收入或其他客户产生“不利影响”。

LeBel指出，客户负荷模式的变化、可变可再生能源渗透率的提高以及客户对智能技术的获取，“削弱了传统固定费率设计的合理性”。TVR可以通过费率回收公用事业收入，同时消除“低效”的固定需求电费，这种电费“对非高峰用电收费过高，而对高峰用电收费不足”。

能源系统集成集团（ESIG）1月发布的一系列论文指出，借助使能技术，采用TVR的客户可以将用电从昂贵的高峰时段转移，从而提高电力系统灵活性，降低客户成本并支持全经济范围的电气化。然而，NRG能源监管事务副总裁、前蒙大拿州公用事业委员会主席兼全国公用事业监管专员协会前主席Travis Kavulla报告称，截至2019年，仅有1.7%的住宅客户注册了TVR。

RAP的LeBel等人一致认为：“作为附带好处，电动汽车可以利用较低成本的TVR时段充电”，使交通电气化比汽油车更具成本效益，并促进交通电气化的更广泛采用。

电动汽车费率设计

据财富商业洞察2022年2月报告预测，美国电动汽车市场价值将从2021年的282.4亿美元增长至2028年的1374.3亿美元。麦肯锡公司2022年4月分析补充称，充电桩部署可能需要增长20倍。NCCETC 2023年2月全国电动汽车政策更新报告指出，为管理相关电力需求，监管机构正在批准针对电动汽车的新型TVR设计。

NCCETC的Proudlove表示：“TVR是面向客户的被动有序充电选项。公用事业直接控制充电器则是主动有序充电选项，公用事业更倾向于后者，因为它能更清晰地掌握负荷情况。”她补充说，为赋予客户控制权，一些公用事业正在测试TVR与关键峰期费率相结合的模式，以增加在罕见极端需求事件期间削减充电的激励。要有效使用TVR，客户可能需要尚未广泛普及的智能充电器、可编程车辆远程信息处理系统或单独电表。

Proudlove提到，一种不太常见的替代方案是订阅费率，即公用事业以简单、固定、低费率提供“几乎无限的非高峰充电”，以换取对充电的更大直接控制。所有这些方案都已向监管机构提出，部分已在电动汽车倡导者的支持下获批。但她表示，监管机构、公用事业和电动汽车倡导者正密切关注目前仍有限的结论性结果。

NCCETC报告称，2022年有31个州审议了包含TVR的新型电动汽车费率结构。在拥有全美39%电动汽车的加利福尼亚州，三家主要投资者所有的公用事业公司——太平洋煤气电力公司（PG&E）、南加州爱迪生公司（SCE）和圣地亚哥煤气电力公司（SDG&E）——已提供多种针对电动汽车的TVR计划。

驾驶者的接受度可能正在显现。PG&E发言人Paul Doherty报告称，截至2022年11月，越来越多的PG&E客户使用其默认的电动汽车TVR并在非高峰时段充电。SCE发言人Paul Griffo表示，估计有8万名客户使用其TOU-D-Prime TVR，通过减少夏季高峰需求“20.4%（即0.47千瓦）”，每年中位节省216美元，注册人数正以“每月4%至5%”的速度增长。

其他州正处于试点或监管提案阶段。Avangrid纽约公司的OptimizEV项目正在试点TVR产品，而马萨诸塞州众议院第5060号法案（2022年8月颁布）要求该州投资者所有的公用事业公司在2025年10月31日前提交住宅电动汽车TVR提案。

2022年，El Paso Electric、Xcel Energy Colorado和Arizona Public Service的电动汽车TVR获批，亚利桑那州另外两家投资者所有的公用事业公司Tucson Electric Power和UNS Electric的类似提案正在审议中。在2021年12月Guidehouse评估显示客户对Evergy密苏里州TVR试点有积极响应后，州监管机构下令该公用事业公司在2023年底前将所有客户迁移至一系列TVR选项。

据NCCETC称，波多黎各投资者所有的公用事业公司PREPA的多部分TVR和订阅计划于2023年1月获批。奥斯汀能源公司最近为其城市超过25个快速充电器增加了0.21美元/分钟的固定费率，加入其现有订阅计划（该计划以4.17美元/月提供超过1000个2级公共充电器的无限充电服务）。Xcel Energy的一项提案将使其试点订阅费率永久化。

杜克能源2022年3月应委员会要求制定的费率设计路线图描述了TVR、订阅费率和小时定价提案的计划。杜克能源的Huber表示，小时价格“在系统容量受限时上涨”，这确保电动汽车车主在高需求时段支付更多充电费用，并保护其他客户免受交叉补贴。他补充说，明智地使用小时定价可以为高容量电动汽车充电站“显著节省平均每月账单”。

这样，杜克能源的提案也为许多监管机构、公用事业和交通电气化倡导者正在努力解决的高容量充电站需求电费问题提供了一种新方法。

需求电费的障碍

根据电动汽车交通联盟（ATE）2022年5月白皮书，任何需求电费都是按客户最高15分钟、30分钟或60分钟用电量评估的美元/千瓦计费周期费用。利用率低的充电站需要通过提高对所有客户收取的每千瓦时费率来回收高额需求电费，白皮书补充道。

佩斯大学能源与气候中心能源民主研究所研究员Jim Lazar举例说：“大型零售店的峰值负荷可能约为500千瓦，但一个仅有16个充电接口、利用率低下的快速充电站可能在一小时内达到1.8兆瓦，而其余80%的时间为零千瓦。”Lazar补充说，公用事业通过费率回收成本，“为服务那偶尔出现的1.8兆瓦峰值负荷，公用事业的成本可能相当可观”。

ATE指出，充电站为覆盖公用事业需求电费而设定的高每千瓦时充电费率可能限制其经济可行性，这可能阻碍电动汽车服务提供商部署“急需的公共充电站”。ATE总结称，缺乏既能支持电动汽车服务提供商又能让公用事业回收成本的需求电费创新，可能“对电动汽车普及水平产生负面影响”。

NCCETC的Proudlove表示，在解决需求电费问题的方法中，“目前主导的解决方案是设定特定年限的豁免期或与利用率挂钩的滑动费率”。她说：“当利用率足够高时，可以重新征收需求电费或逐步恢复，而不会显著提高每千瓦时费率。”

2022年12月，马萨诸塞州监管机构批准了Eversource、National Grid和Unitil基于利用率的十年需求电费调整。2022年4月，新罕布什尔州监管机构下令Unitil和Liberty Utilities实施临时需求电费豁免，以提高利用率。2022年，佐治亚电力公司提议滑动费率需求电费，直至利用率达到15%；Entergy Texas提议需求电费调整，在月度利用率达到15%时到期。2023年1月，纽约监管机构批准了在10%、15%和20%利用率水平下进行需求电费削减的调整方案。

更优方案

RAP的LeBel认为，需求电费豁免和滑动费率只是临时解决方案，大部分成本回收应通过TVR实现。LeBel合著的2020年RAP论文指出，在当今高比例可变发电和负荷的电力系统中，大多数系统峰值需求通过增加发电或削减负荷来满足，而非产生新的基础设施成本。

Proudlove表示，公用事业正在探索的需求电费调整提案包括TVR、固定费用、“电量费用，且不设需求电费或无意恢复”。这消除了“单间隔”电费，简化了客户账单，“但向客户发送价格信号，促使其转移充电时间以减少系统总峰值需求，从而回收服务成本”，她补充道。

ATE同意，此类费率（类似于杜克能源提出的概念）“可以在不直接评估需求电费的情况下反映服务成本”。杜克能源的Huber表示，其试点将提供“动态小时电量费率和小额需求电费，以回收为新增交通电气化负荷提供服务的系统成本”。小时价格将反映系统成本：在罕见的系统需求尖峰时段较高，其他时段较低。

Huber说：“如果充电站能在每年100至200小时的需求和价格尖峰时段减少充电，公用事业就可以避免新的系统投资。”他补充说：“我们的计算显示，客户可能比传统三部分费率结构节省高达25%至45%的费用”，而只需“稍微调整充电时间，带来一点不便”。

电动汽车倡导者和分析师表示，鉴于电动汽车普及率仍相对较低，快速充电站部署刚刚起步，从提案到试点项目再到全面推广的审慎监管流程目前正在发挥作用。但他们也一致认为，费率设计创新不能等待太久。能源民主研究所的Lazar提醒道：“众所周知，变化的发生往往比预期慢，但一旦发生，又会比预期快。”