2023年12月，美国国家可再生能源实验室（NREL）发布《美国联邦航空管理局垂直起降机场电气基础设施研究》，在基于主要原始设备制造商提供的数据以及在垂直起降地点收集的数据上，分析了电动垂直起降充电基础设施的潜在影响。该研究受到数据可获得性和各种分析假设的限制，但为开展剩余的重要未来工作奠定了基础。NREL团队计划与美国联邦航空管理局（FAA）和其他潜在的主要利益相关者密切合作，进一步完善数据，并为各种收费策略、收费场景和用例提供关键分析核算。

报告指出，在飞机电气化的推动下，人们对利用垂直起降（VTOL）技术开发和部署先进空中机动性重新产生了兴趣，因此需要对规划、设计和建立旨在服务的着陆区域和结构定义新的要求这些飞机（即垂直起落场和垂直停止点）。人们感兴趣的领域之一是垂直起降（VTOL）飞机的充电需求以及电力基础设施的要求。美国联邦航空管理局（FAA）已开始确定这些替代能源对运营的影响，并为社区和城市规划者准备指南，以应对新型垂直起降（VTOL）飞机及其配套基础设施可能带来的独特挑战。

随着电动垂直起降（eVTOL）飞机的推出，垂直起降场将增加充电负载以及建筑负载和分布式能源（DER）。研究的关键挑战是兆瓦级建筑负载、充电负载、能源存储和可再生能源生产的优化。一些原始设备制造商没有提供任何飞机性能数据，其余的仅提供了部分数据。 就飞机尺寸而言，所有飞机都大致适合50×50英尺的占地面积。直流（DC）峰值充电功率范围为300kW至1MW，接受调查的飞机需要5%或更多的机载能量才能起飞。接受调查的OEM厂商正在考虑在eVTOL充电期间采用地面液体冷却，但没有一家厂商考虑更换电池。根据收到的信息，垂直起降机场可能会考虑规划1兆瓦（或可能更高）的充电器，以使市场部署速度与公用事业升级时间表保持一致。网络安全管理是最不完整的数据源，假设许多细节仍然是专有的。

国家可再生能源实验室(NREL)的研究团队提出了假设的垂直起落机场地点，旨在提供多种用例，包括通用航空航站楼（商业服务和救援）、医院、停车场和大型直升机场等地点。考虑到这些用例，研究团队联系了潜在的站点，请求有关公用事业使用情况的数据；电气图纸；历史能源负荷；温室气体（GHG）排放；弹力;网络安全;以及已知的环境、技术或人类危害。所有潜在站点都提供了年度公用事业账单，有些还提供了有关其现有电力系统和现场发电机的信息。没有提供其他关键细节，例如馈线模型。

确定与引入这些飞机相关的电力负载需求是为各方找到一致解决方案的第一步。随着空域航线规划的不断发展，考虑到潜在的垂直机场地点，并在谷歌地图中绘制了潜在的飞行路线。飞机能耗是使用基于物理的模型计算的，并将飞机参数、航线和乘客范围作为输入。整个垂直机场运营（包括航班时刻表和充电需求）是使用基于代理的模型确定的，并考虑了计算出的飞机和垂直机场能耗、乘客需求时间表、估计的飞机机队和已确定的充电基础设施。充电需求根据两种情况确定：(1)受约束，每个站点配备3个充电桩（每个站点最大充电速率为900kW）；(2)无约束，每个站点配备无限数量的充电桩（最大充电速率为13.3千瓦）每个站点的兆瓦）。这凸显了为潜在的垂直起降场地确定必要数量的充电器和充电策略的重要性。

根据确定的每个站点的充电需求，NREL的研究团队进行了三项关键分析：电网影响、现场发电技术经济分析以及eVTOL充电负载造成的温室气体排放影响分析。每个分析都考虑了三种场景：一切照常（BAU）（无eVTOL充电）、包括充电需求的BAU以及包括充电需求和现场可再生能源发电的BAU。还审查了就业和经济发展以及危害分析。

电网影响分析提供了对给定电动汽车支持设备(EVSE)基础设施和DER采用场景下的馈线运行条件的深入了解，并评估了升级成本。在缺乏实际公用事业馈线模型的情况下，选择了实际的测试馈线。用于高级、真实测试的综合模型：配电系统和场景(SMART-DS)数据集提供了真实、大规模的美国配电模型，用于测试先进的电网算法和技术分析。电网影响分析发现，对于所有站点来说，由于增加充电而增加的需求可能会导致欠压情况，从而使配电线路和变压器过载。因此，为了适应这种充电需求的增加，需要升级电网基础设施或安装储能系统。这凸显了对潜在的垂直起降场址进行电网影响分析的重要性，以确保在不影响电网基础设施和电力供应的情况下满足充电需求。

通过对现场太阳能光伏(PV)和/或电池存储支持能源目标（例如，能源成本节约、弹性、清洁能源目标）的机会进行技术经济分析，确定了现场发电潜力，重点关注可能的未来的电动飞机场景。由于按需收费（基于峰值需求消耗），充电需求显着影响公用事业成本。然而，这为利用微电网系统进行现场发电创造了机会。技术经济分析发现，通过添加光伏和电池储能系统(BESS)可以节省潜在的经济成本。

温室气体排放量是根据每个站点有和没有eVTOL充电需求的总能源消耗来计算的。计算使用了每个站点当前的能源生产组合以及假设可再生能源的替代计算。避免使用电网供电（通过利用太阳能光伏抵消额外的电动垂直起降充电负载）可以避免温室气体排放。考虑到这些限制，这些FAA站点可以通过战略性的eVTOL充电时机与针对温室气体减排优化的PV+BESS调度相结合，进一步减少或避免温室气体排放。

研究团队还进行了就业和经济发展分析，以估计新泽西州、纽约州和全美城市空中交通电气化项目的经济影响。投入产出分析是估计一个地区需求变化对经济影响最常用、最直接的框架之一，本研究依赖于2019年美国环境扩展投入产出状态模型。分析发现，电网扩建、充电基础设施和微电网投资可为当地国内生产总值(GDP)增加数百万美元，并为新泽西州和美国其他地区的建设、运营和维护期间带来大量就业机会。

最后，考虑了EVSE基础设施以及环境、人类和技术因素造成的相关危害，进行了危害分析。这可以帮助运营商确定正确的缓解措施和适当的地点选择，这将根据地点的位置和各种其他因素（包括危险的严重性）而有所不同。一份单独的报告将重点关注这些危害，列出有关EVSE基础设施的具体适用标准和规范。