電動汽車充電設施建設研究與應用
摘要:在資源與環境問題日益嚴峻的當下,在政府的鼓勵與消費者環保節約意識提高的良好環境中,電動汽車未來勢必擁有廣闊的市場與蓬勃的發展。充電基礎設施作為電動汽車的基礎尚未成熟,仍處于起步階段,給消費者帶來了顧慮,對電動汽車的推廣造成阻力本文基于國內實際情況,對充電基礎設施建設成果進行介紹,詳細分析當前基礎設施存在的缺陷及面臨的挑戰,最后對充電基礎設施建設進行前景展望。
1.前言
2016年,我國汽車產銷均突破2800萬輛,這些汽車主要以化石燃料為能源。燃油汽車在提供便利的同時,消耗了大量寶貴的不可再生資源,也造成嚴重的環境問題。在資源與環境的雙重壓力下,發展電動汽車是必經之路。而電池具有強大的續航性能,能夠方便高效且穩定地充電是電動汽車產業健康發展的重要前提和保障基礎。因而,規劃制定充電設施發展戰略,是電動汽車實現廣泛推廣和應用的條件。
2.電動汽車充電設施發展現狀
車載電池作為電動汽車的關鍵部分,充電效率、續航里程和使用壽命三大指標直接影響到電動汽車的發展。目前,車載電池主要有鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鋰離子電池(磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池)三類。除少數短途公交車與景點觀光車外,絕大部分電動汽車采用鋰離子電池作為動力,故配套充電設施也基本服務于此。充電設備包含充電樁、充電站與換電站。其中,充電樁數量最多,安裝密度最大最貼近用戶需求;充電站提供包含不同功率的交直流充電樁,服務于不同類型的汽車;換電站提供更換電池包服務,但需要專人操作,發展相對緩慢。縱觀近年來充電設施的發展,大體呈現以下特點:
2.1電動汽車及其充電基礎設施多層次、寬領域、蓬勃發展的格局基本形成
據統計,截至2016年,已建成各類充電樁共23萬座,其中大部分為公共充電樁,各類型新能源汽車共計109.02萬輛。充電樁數量與2015年底相比,增速超過400%。在電動汽車推廣的大環境下,京、滬、廣、深等一線城市以及杭州、合肥、濟南等二線城市已經初步形成了規模較大、相對成熟的城市充電網絡;滬寧杭與珠三角地區大力發展城際充電網絡;京滬、京港澳等高速服務區建成了高速路網省際充電系統。隨著城市、城際、省際多層級的充電網絡逐漸形成,充電基礎設施網絡正走向成熟。
2.2充電設施技術水平不斷提高
目前,交直流充電樁、V2G、電池快速更換設備等已經實現國產化,且產品性能不斷提高,已投入運營的交直流充電樁普遍在60~120kW之間,具有電池快充能力,極大地縮短了充電時間。充電設施的實時監控、計算、統計與檢測報警等技術日趨成熟;此外,充電基礎設施與互聯網+、智能電網、云(e)快充等跨領域新技術的交叉結合也在試點運行。
2.3行業標準逐步完善
目前,國家已制定充電系統及設備、電池包、充電設施、充放電分約60余項技術標準,基本建立了電動汽車充電行業標準體系,增大了我國在電動汽車行業發展的主動性與影響力。
2.4國家配套支持、補貼政策陸續出臺
近年來,各級政府和有關部門,貫徹落實相關決策部署,為電動汽車的推廣和充電基礎設施行業的發展制定和出臺了一系列多方位的配套支持政策,包括購車補貼、充電服務指導價格和充電基礎設施建設財政補貼等,為促進電動汽車產業的蓬勃發展提供了不竭動力。
3.充電基礎設施存在的問題與挑戰
縱觀國內外,充電基礎設施建設起步較晚,實現行業發展與完善還需迎接挑戰與克服困難,推進難度依然較大。
3.1充電基礎設施建設難度大
近年來,盡管電動汽車質量和規模顯著提升,但是相較于傳統燃油汽車,比例仍然較低。主要原因是消費者對電動汽車續航里程、電池壽命和充電便捷性存在顧慮。這一方面需要政府和行業專家引導消費者扭轉消費觀念,使其認識到電動汽車節能環保與行程成本低等優點;另一方面要打消消費者的顧慮,相關企業應當加大投入充電技術研發及基礎設施建設。然而,設施建設涉及規劃、施工、用電等諸多領域,在具體施行過程中,涵蓋多個政府部門、用戶群體和企電動汽車才能迎來發展的新格局。比如,充換電站占地面積廣,用電需求大,現有站點布點偏僻,用戶使用不便;社會公共停車場和小區私人車位充電樁建設涉及利益主體多而分散,難以統一協調。
3.2充電設施對電網運行的影響
目前,我國電動汽車及其相關行業進入高速推廣發展階段,充電基礎設施數量與質量大幅提高。大量電動汽車充電所產生的集聚效應給配電網增加了較大的負荷壓力;快充與慢充等不同的充電模式,對電網產生影響的強度與時間不同,需要分階段、分類型將充電設施對電網運行的影響進行分析處理,妥善解決。
3.3電動汽車推廣與充電基礎建設不協調
電動汽車行業發展普遍著眼于汽車推廣而忽視了充電設施完善,導致車樁配比失衡。截至2016年底,車樁配比為4.75:1,有車無樁的問題突出。另一方面,因為充換電站布局不合理、充電樁通用性差加之消費者對電動汽車認可度不高等原因,部分地區也存在有樁無的現象。
4.推動技術創新,讓技術創新成為行業發展的根本動力
4.1加快充電設施的技術創新
對于主流電動汽車來說,目前交直流充電樁可以實現30分鐘將擊能力和提高充電設備功率等方面做深入研究,將充電時間由目前的幾十分鐘縮短到十幾分鐘甚至幾分鐘,既改善了汽車的續航里程,同時使充電更加輕松便捷。
4.2加強電網保障能力
配套電網作為充電基礎設施發展的堅實保障,需要加強自身建設與匹配。根據實際條件與用戶需求,合理制定相關的設計規范和標準加強充電基礎設施建設與改造完善,確保“設施建設,電網先行”有效解決用戶找樁慢、出行難等問題,持續提升充換電服務水平。
4.3構建智能充電網絡
建立“互聯網+充電基礎設施”的發展模式,與智能電網、智能交通、大數據平臺等新理念、新技術相融合。提高充電基礎設施與電網、用戶的能量與信息互動。以用戶為中心,引入互聯網商業模式,加強數據統計管理,提供預約充電、空樁查詢、移動支付、實時查詢等服務,并積極拓展有關業務,提升電動汽車充電便捷性和設備使用效率。
結束語
隨著環境問題越來越受到重視,電動汽車產業勢必迎來蓬勃發展的未來,因此有必要對充電基礎設施建設進行深入探討與研究,為充電基礎設施明確發展前景與方向。
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責任編輯:蔣桂云
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