电动汽车（EV）时代正在开启，2018年有200万辆电动汽车售出。人们购买电动汽车，可能是出于环保考虑、运营成本较低、续航里程增加，也可能只是羡慕邻居的电动汽车拥有持续扭矩带来的加速表现。无论出于何种原因，各类电动汽车的销量都在上升。
可持续电动汽车预示着依赖化石燃料的内燃机时代即将终结。但对被称为配电系统运营商（DSO）的电网管理者来说，这一转型也带来了问题。同一社区内电动汽车过多，可能导致供电中断，甚至停电。
我们如何才能推动电动汽车普及，同时避免电网瘫痪？
我们需要稳妥推进电动汽车转型，这意味着要了解电气化可能带来的意外后果，并做好准备。
想象一个典型的美国社区。假设那里有1000辆汽车，其中只有50辆是电动汽车。虽然电动汽车充电会对电网造成显著的电力负荷，但这个社区或许完全能够在傍晚为50辆电动汽车充电；车主们白天开车上班或办事，回家后即可充电。
现在，我们再给这个社区增加50辆电动汽车。这新增的50位车主回家后，也和最初的50位车主一样插上充电器。用不了多久，电动汽车的用电负荷就会大到超出基础设施的承受能力。这种电网拥塞——也就是本地电网无法满足即时电力需求——可能导致电网故障，造成供电中断，甚至停电。
停电是配电系统运营商（DSO）最不愿看到的情况。DSO接管高压电网运营商提供的电力，通过本地基础设施将电力输送到用户家中。首要职责是确保电力供应可靠。DSO可以通过几种直接的方式，为电动汽车可能造成的电网拥塞做准备：
1）协调地方和州级政界人士以及电力市场管理者，推动大规模扩建电网基础设施
2）筹措建设所需的巨额公共资金，以应对电力需求的间歇性激增
3）让社区及周边地区经历数月的施工，直到电网能够随时输送足够电力，同时满足整个电动汽车车主社区的最大用电需求
遗憾的是，这些解决方案都面临诸多问题，因此大多数DSO会选择另一条路。在一些地区，人们通常会在深夜提供较低电价，因为那时大多数人已经入睡，洗碗机和电视也已关闭。注重节省开支的电动汽车车主可能会选择熬到晚上11点再开启充电器。
另一种略为复杂的方案，目前由威斯康星州西部半乡村地区的圣克罗伊电力合作社采用。新购电动汽车的车主如果同意接受DSO的外部控制，便可获得二级充电桩补贴。这类充电桩能更快地为电动汽车充电；外部控制则规定充电桩只能在晚上11点至早上7点之间运行。作为电动汽车车主，你回家后只需插上车，充电要到晚上11点才开始。无论汽车是否充满电，充电桩都会在早上7点关闭。
最终，不论是否提供二级充电桩补贴，一旦社区里的电动汽车数量过多，DSO很可能会被迫只允许使用带外部控制机制的二级充电桩。这种自上而下的控制方式可以理解，但并不总是受欢迎。
如果我们换一种方式应对电动汽车的用电需求，利用车主各自的偏好来平衡电网负荷，会怎样？我们可以让车主在充电开始时间和时长的便利性与节省成本之间作出选择，也可以让他们在充电量的可靠性与便利性之间权衡，等等。每天，每位车主都可以选择最适合自己的充电方式，同时将电动汽车充电需求控制在电网可接受的范围内。
引入“基于偏好的决策支持”
圣克罗伊电力合作社采用的是静态的一次性激励方案，以鼓励夜间充电；而我们的研究表明，对电动汽车车主和DSO而言，采用更灵活的“需求响应”方案都很有价值。通过结合动态定价和远程控制充电能力，打造灵活的电力市场，就能满足电动汽车车主的个体偏好并防止电网拥塞；这一切可由自动化的机器学习“决策助手”来实现。设想这样一项政策：所有新安装的二级充电桩都具备外部控制功能，但是否启用该控制则由电动汽车车主决定。
这样一来，每户家庭都可以通过应用程序，根据自己的支付意愿决定是否允许在家充电，而不是由DSO自动关闭或开放充电。
在一项用户偏好实验室研究中，参与者模拟电动汽车驾驶员的时间为4至12周。期间，一款手机应用连接到他们的“电动汽车”，告知车辆剩余电量。应用通过滑动刻度显示现在充电与稍后充电的费用差异。一天中的任何时候，车主都可以决定是否给汽车充电。想要同时为电动汽车充电的人越多，电价就越高。参与者看到等到价格下降后能省下多少费用，便选择在电价较低时启动充电器，从而缓解了电网拥塞。
现在设想一下未来：一款由你掌控、能够与实时电力市场互动的机器学习助手，学会你的偏好，并让你灵活地根据眼下对节省成本、便利性或续航保障的需求作出选择。我们的后续研究开始揭示，采用机器学习助手形式的自动化决策信息系统，可能产生强大影响：它能创造所需的灵活性和需求响应，帮助电网运营商应对不断增长的需求和供应波动。自动化信息系统有助于管理向可持续能源和电气化的转型，其作用不仅体现在电动汽车普及上，也延伸到将自产能源回输电网的家庭接入其中。
欧洲配电系统运营商组织（European Organization of DSOs，即配电系统运营商）似乎已经认识到，偏好学习助手和动态定价将成为未来的一部分，并正在
通过优先采用“智能充电”基础设施方案，为应对波动做好准备。世界必须继续迅速而平稳地为向可持续能源转型做好准备。消费者现在就应该购买电动汽车，理由无论是什么，只要是他们认可的正当理由即可。我们需要尽快做好电网准备，以接纳这些电动汽车。我们更倾向于以用户为中心、以市场为基础的方式，而非自上而下的控制；我们猜想你也会如此。
欢迎采用智能充电，拥抱电动汽车转型
