電動(dòng)汽車充電技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況及發(fā)展趨勢(shì)

-·電動(dòng)汽車充電技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況及發(fā)展趨勢(shì)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：摘要：對(duì)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車、 電動(dòng)汽車充電技術(shù)及規(guī)劃布局等方面現(xiàn)狀進(jìn)行了研究， 并對(duì)電動(dòng)汽車充電需求進(jìn)行了分析。介紹了國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車充電設(shè)施的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)未來我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展前景進(jìn)行了初步研究，提出積極推動(dòng)電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)應(yīng)是電網(wǎng)企業(yè)義不容辭的責(zé)任以及未來發(fā)展機(jī)遇。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 充電技術(shù) 研究現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)1.前言電動(dòng)汽車是全部或部分由電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車， 按照目前技術(shù)的發(fā)展方向或者車輛驅(qū)動(dòng)原理， 可劃分為純電動(dòng)汽車、 混合動(dòng)力汽車和燃料電池電動(dòng)汽車三種類型。 近年來，我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)取得了快速發(fā)展，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題， 在部分領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)了與日美歐等國(guó)同步發(fā)展。目前我國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車已具有消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模大、制造成本低、技術(shù)取得局部突破、 資源保障能力強(qiáng)的四大優(yōu)勢(shì)。 在技術(shù)突破和政策扶持的雙重刺激下， 我國(guó)電動(dòng)汽車已處于市場(chǎng)引爆的臨界點(diǎn)， 預(yù)計(jì)未來兩年電動(dòng)汽車的市場(chǎng)規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模將迅速擴(kuò)大，電動(dòng)汽車將進(jìn)入快速成長(zhǎng)期。電動(dòng)汽車充電設(shè)施是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分，在電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)還應(yīng)該充分考慮充電設(shè)施的發(fā)展。電動(dòng)汽車充電的基本方式目前常用的電動(dòng)汽車充電方式有慢充、快充和快換三種：(1) 慢充方式。慢充一般以較小交流電流進(jìn)行充電，充電時(shí)間通常為 6～10h，慢充方式一般利用晚間進(jìn)行充電， 充電時(shí)可以采用晚間低谷電價(jià)，有利于降低充電成本，但是難以滿足使用者緊急或者長(zhǎng)距離行駛需求。慢充一般采用單相 220V/16A交流電源， 通過車載充電器對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，車載充電器可采用國(guó)標(biāo)三口插座，基本不存在接口標(biāo)準(zhǔn)的問題。電動(dòng)汽車慢充一般通過充電樁進(jìn)行。(2) 快充方式?？斐溆址Q應(yīng)急充電，以較大直流電流在 20min至1h內(nèi)，為電動(dòng)汽車提供短時(shí)充電服務(wù)， 快充方式可以解決續(xù)航里程不足時(shí)電能補(bǔ)給問題， 但是對(duì)電池壽命有影響，因電流較大，對(duì)技術(shù)、安全性要求也較高?？斐涞奶攸c(diǎn)是高電壓、大電流，充電時(shí)間短（約1h）。目前，這種充電方式的充電插口的針腳定義、電壓、電流值、控制協(xié)議等均沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也沒有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，已投入使用的充電機(jī)和電動(dòng)車電池充電插口均由各生產(chǎn)廠家自定，世界各國(guó)都在積極爭(zhēng)奪標(biāo)準(zhǔn)的制訂權(quán)，各大電動(dòng)汽車廠家也紛紛搶先投放產(chǎn)品，搶占市場(chǎng)、提高占有率，試圖使多數(shù)充電站不得不采用其充電設(shè)備，從而成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)?？斐浞绞街饕诔潆娬局羞M(jìn)行。(3)快換方式?？鞊Q則是通過直接更換車載電池的方式補(bǔ)充電能，換電時(shí)間與燃油汽車加油時(shí)間相近，大約需要5～10min?？鞊Q方式最為便捷，但是需要電動(dòng)汽車和車載電池實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，而且快換過程中需要專業(yè)人員進(jìn)行操作?？鞊Q可以在充電站也可在專用電池更換站完成。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)車電池不需現(xiàn)場(chǎng)充電，更換電池時(shí)間較短，但要求電池的外形、容量等參數(shù)完全統(tǒng)一，同時(shí)，還要求電動(dòng)汽車的構(gòu)造設(shè)計(jì)能滿足更換電池的方便性、快捷性。國(guó)外電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r目前，美國(guó)、日本、以色列、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家都已開始建設(shè)各自的電動(dòng)汽車充電設(shè)施，主要以充電樁為主。(1)美國(guó)美國(guó)國(guó)土遼闊，且各州獨(dú)立性較強(qiáng)，在電動(dòng)汽車及其充電設(shè)施設(shè)想上各州有所不同，加利福尼亞州、弗吉尼亞州等地都開展了充電設(shè)施的建設(shè)。其中加州的建設(shè)力度最大，由“美好空間項(xiàng)目”公司與加州北部的舊金山、奧克蘭和圣何塞等城市的政府聯(lián)手建設(shè)，將于2012年在上述城市的所有居民區(qū)、商廈、停車場(chǎng)和政府大樓安裝充電樁，以方便電動(dòng)汽車駕駛者隨時(shí)為汽車充電。該公司還將在上述地區(qū)興建電池更換站，以方便長(zhǎng)途駕車者隨時(shí)更換電池，項(xiàng)目計(jì)劃總投資達(dá)10億美元。此外，美國(guó)第一太陽能公司（SolarCity）在加州101高速公路上建造了5個(gè)充電站。每個(gè)充電站能夠提供240V、70A快速充電服務(wù)，能夠在3.5h內(nèi)為特斯拉純電動(dòng)汽車充滿電。日本截至2009年，日本擁有100多座充電站，其中60%集中在東京地區(qū)。日本政府表示，為普及電動(dòng)汽車，將在三年內(nèi)建造千余座充電站。日本東京電力公司將帶頭參與有關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)，2010年東京將率先建成200多座充電站，預(yù)計(jì)三年后將增加到1000座以上，在東京充電樁更為普及，樓宇路旁隨處可見。鄰近東京的神奈川縣計(jì)劃5年內(nèi)至少讓3000輛電動(dòng)汽車上路行駛，該縣已經(jīng)承諾提供150座快速充電站。日本中央政府對(duì)這項(xiàng)技術(shù)表示支持，將選擇城市試點(diǎn)開展電動(dòng)汽車充電項(xiàng)目。該項(xiàng)目將會(huì)涉及在付費(fèi)停車場(chǎng)、超市以及餐飲連鎖店安裝電源插座，以供駕駛員們免費(fèi)使用。(3)英國(guó)在英國(guó)，倫敦市區(qū)已經(jīng)有60個(gè)免費(fèi)汽車充電樁，開電力驅(qū)動(dòng)車的人可以非常方便地在住宅附近、辦公樓旁邊或者繁華街道上找到充電樁，享受不計(jì)次充電和停車的服務(wù)，一年只需交75英鎊的管理費(fèi)。(4)法國(guó)在法國(guó)，電力企業(yè)在城市建設(shè)了很多的充電站供電動(dòng)汽車使用，同時(shí)電動(dòng)汽車也可以在家中充電。截至2008年，全法國(guó)有1萬多輛各類電動(dòng)汽車，200座公共充電站，電動(dòng)汽車示范應(yīng)用集中在市政、郵政、公交、電力、環(huán)衛(wèi)等公用事業(yè)部門。(5)以色列2008年1月21日，雷諾－日產(chǎn)汽車公司攜手美國(guó)ProjectBetterPlace公司與以色列政府簽署諒解備忘錄，決定在未來三年內(nèi)開展合作，共同推動(dòng)純電動(dòng)汽車的市場(chǎng)應(yīng)用。根據(jù)合作協(xié)議，以色列政府將負(fù)責(zé)制定針對(duì)消費(fèi)者的稅收優(yōu)惠政策，雷諾汽車公司將負(fù)責(zé)電動(dòng)汽車的供應(yīng)，而ProjectBetterPlace公司則負(fù)責(zé)建設(shè)以色列全國(guó)范圍內(nèi)的充電站基礎(chǔ)設(shè)施。ProjectBetterPlace公司計(jì)劃在未來三年內(nèi)建設(shè)大規(guī)模的電池充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，電動(dòng)汽車還將配備可以實(shí)時(shí)顯示電池剩余電量和充電站位置的車載電腦系統(tǒng)。公司計(jì)劃推廣一種商業(yè)模式，該模式將汽車和電池區(qū)分開來即顧客不擁有電池，只租賃電池。公司將在全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋式地建立一個(gè)充電網(wǎng)絡(luò)和一大批交換服務(wù)站，電，或者在交換服務(wù)站更換電池。

讓顧客可以很方便的快速充以色列的充電站基礎(chǔ)設(shè)施模式可以概括為

“政府特許、公司運(yùn)作、

電池歸公司所有、租換便捷”。國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r充電設(shè)施發(fā)展規(guī)劃方面，從2010年開始全國(guó)電動(dòng)車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃開始出現(xiàn)了超快速發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中石油、中石化、中海油等大型國(guó)企集團(tuán)都紛紛發(fā)布電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)規(guī)劃或建設(shè)意向。2010年127個(gè)地區(qū)建設(shè)

月75

27日，國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布的社會(huì)責(zé)任報(bào)告披露，將于座電動(dòng)汽車充電站和6029個(gè)充電樁試點(diǎn)。

2010

年年底前在南方電網(wǎng)公司則將深圳列為首批新能源試點(diǎn)城市。 按照深圳市的規(guī)劃將建設(shè)各類新能源汽車充電站 12750 個(gè),其中公交快、慢速充電站各 252500 個(gè),社會(huì)公共慢速充電樁 1萬個(gè),社會(huì)公共快速充電站 200個(gè)。

,到2012年,深圳個(gè),公務(wù)車充電樁石油石化行業(yè)也不甘落后， 紛紛加入充電站建設(shè)領(lǐng)域。 中海油與中國(guó)普天的合資公司———普天海油新能源動(dòng)力有限公司則與眾泰汽車簽訂了戰(zhàn)備合作協(xié)議， 計(jì)劃2010年初在兩個(gè)以上省會(huì)城市啟動(dòng)建設(shè)純電動(dòng)汽車充電站網(wǎng)絡(luò)。 中石化集團(tuán)與北京市政府共同推進(jìn)純電動(dòng)汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作， 將主要利用中石化現(xiàn)在面積較大的加油、加氣站改建成加油充電綜合服務(wù)站。 中石化的這種加油充電綜合服務(wù)站將首先擴(kuò)展到北京全市范圍， 進(jìn)而擴(kuò)展到河北、天津，甚至更大的范圍內(nèi)。電動(dòng)汽車充電技術(shù)的發(fā)展前景分析從商業(yè)運(yùn)營(yíng)的角度看，換電池模式屬于能源新物流模式。換電池模式有利于電池生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)?；少徟c集約化管理，將顯著降低總運(yùn)營(yíng)成本。能源供給企業(yè)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的中間運(yùn)營(yíng)商，有利于政府施行更具針對(duì)性的扶持和優(yōu)惠政策，如電價(jià)政策、購買電池補(bǔ)貼政策等，易于建立清晰的財(cái)務(wù)盈利模式，比單純提供充電服務(wù)可獲得更高的投資回報(bào)，具有更廣闊的發(fā)展空間。除此以外，這種模式對(duì)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也十分有利，集中充電便于統(tǒng)一調(diào)度、管理和監(jiān)控，能夠最大程度地發(fā)揮削峰填谷作用，提高電力系統(tǒng)負(fù)荷率，最大限度減少諧波污染等對(duì)電網(wǎng)的不利影響，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力資源的優(yōu)化利用。電池更換站模式理論上是一種較為理想的商業(yè)模式，國(guó)內(nèi)有個(gè)別城市已開展了試點(diǎn)運(yùn)營(yíng)，但在短期內(nèi)大規(guī)模推廣這種模式存在一些困難，主要體現(xiàn)在以下三方面：一是管理方面，我國(guó)處于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，電池技術(shù)尚未成熟，各種電池的性能、質(zhì)量差距很大，統(tǒng)一電池標(biāo)準(zhǔn)難度非常大，這不僅僅是電池標(biāo)準(zhǔn)化的問題，還涉及到電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)化，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，涉及汽車廠、電池制造商、更換站經(jīng)營(yíng)者等各方面的利益。二是技術(shù)方面，為了保證電池可更換，所有電池須具有良好的一致性。不僅要統(tǒng)一電池接口標(biāo)準(zhǔn)，還要統(tǒng)一電池的尺寸、規(guī)格、容量、性能等，在目前國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)廠家各自為戰(zhàn)的情形下，統(tǒng)一所有電池廠家生產(chǎn)電池的一致性問題，在短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。三是電池流通方面， 電池更換過程中會(huì)存在電池新舊程度、 殘留能量的差異， 將帶來電池更換時(shí)如何計(jì)量、 計(jì)費(fèi)的難題。短期看，在電動(dòng)汽車發(fā)展的初級(jí)階段， 建設(shè)一批功能完備的充電站是十分必要的， 可以產(chǎn)生良好的示范效應(yīng)和廣告效應(yīng)， 推動(dòng)電動(dòng)汽車的盡快普及。 但是，如果電動(dòng)汽車大規(guī)模普及，僅靠充電站是無法解決充電問題的， 還會(huì)耗用過多的土地資源。公用充電站應(yīng)定位于主要滿足各種社會(huì)車輛的應(yīng)急充電需求，以提供快充服務(wù)為主。從使用便利性和節(jié)約資源角度考慮，未來在我國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位的常規(guī)充電方式應(yīng)為慢充，停車場(chǎng)和路邊的充電樁將成為占主導(dǎo)地位的充電設(shè)施。隨著電動(dòng)汽車數(shù)量迅速增長(zhǎng)，應(yīng)形成以“充電樁為主、充電站為輔”的充電網(wǎng)絡(luò)，充電樁用于常規(guī)慢充，充電站滿足應(yīng)急快充的需求。因此，我國(guó)目前應(yīng)加強(qiáng)對(duì)充電樁規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等有關(guān)問題的研究，加快充電樁的布點(diǎn)和建設(shè)。從商業(yè)運(yùn)營(yíng)的角度來看， 電池更換站模式屬于能源新物流模式， 有利于電池生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)模化采購與集約化管理， 理論上是一種比較理想的商業(yè)模式。 但是這種模式目前存在管理、 技術(shù)和商業(yè)上的困難， 短期內(nèi)難以大規(guī)模推廣。當(dāng)我國(guó)電動(dòng)汽車工業(yè)發(fā)展到較為成熟的階段， 電池更換站模式將可能成為更成熟、 更高效的商業(yè)模式，而近期可在個(gè)別具備條件的城市開展電池更換站模式的試點(diǎn)?？傊姵馗鼡Q站模式要成為一種成熟的商業(yè)模式，還有很長(zhǎng)的路要走。只有在我國(guó)電動(dòng)汽車工業(yè)發(fā)展到較為成熟的階段，才可能成為充電產(chǎn)業(yè)主流的商業(yè)模式。積極推動(dòng)充電設(shè)施建設(shè)是電網(wǎng)企業(yè)義不容辭的責(zé)任以及發(fā)展機(jī)遇（1）積極推動(dòng)電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)是電網(wǎng)企業(yè)義不容辭的社會(huì)責(zé)任實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化是我國(guó)維護(hù)國(guó)家能源安全、 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、振興汽車工業(yè)的戰(zhàn)略選擇。建設(shè)電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前提， 電動(dòng)汽車作為我國(guó)具有戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)和未來的支柱產(chǎn)業(yè) ,即將進(jìn)入快速成長(zhǎng)期。目前電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)的相對(duì)滯后已經(jīng)成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸， 加快充電配套設(shè)施建設(shè)刻不容緩。 在電動(dòng)汽車普及的初期， 建設(shè)充電設(shè)施的短期經(jīng)濟(jì)效益并不明顯， 一般社會(huì)資金大多不愿意投資建設(shè)充電設(shè)施。電網(wǎng)企業(yè)作為國(guó)有特大型能源企業(yè)，有義務(wù)承擔(dān)起自己的社會(huì)責(zé)任， 積極推動(dòng)各類充電設(shè)施建設(shè)，支持、促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。（2）電網(wǎng)企業(yè)在充電設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)與其他充電設(shè)施潛在的投資者相比， 電網(wǎng)企業(yè)在充電站建設(shè)的技術(shù)領(lǐng)域更具有優(yōu)勢(shì)， 充電站應(yīng)該采用多大的變壓器、 電壓等級(jí)多少、如何與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化等， 電網(wǎng)企業(yè)最為了解，做起來輕車熟路。實(shí)際上由于所有的充電設(shè)施都必須依托現(xiàn)有供電網(wǎng)絡(luò)來建設(shè)， 因此電網(wǎng)企業(yè)來完成城市充電站、停車場(chǎng)和路邊充電樁的建設(shè)規(guī)劃是最合適的。（3）電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化也為加快電網(wǎng)發(fā)展提供了歷史機(jī)遇電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化也為電力行業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展帶來了良好機(jī)遇。 首先，電動(dòng)汽車的普及可以改變我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，顯著提高電能在能源消費(fèi)中的比重，有利于提高售電量，拓展用電市場(chǎng)。其次，電網(wǎng)企業(yè)大規(guī)模建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，探索創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式， 可以拓展電網(wǎng)公司的服務(wù)領(lǐng)域， 有利于電網(wǎng)公司向下游產(chǎn)業(yè)延伸。 再次，隨著電動(dòng)汽車蓄電池技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車未來將成為移動(dòng)的儲(chǔ)能設(shè)備， 因此，建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施對(duì)于電網(wǎng)公司推動(dòng)堅(jiān)強(qiáng)