電動汽車充電設施建設研究與應用
摘要:在資源與環(huán)境問題日益嚴峻的當下,在政府的鼓勵與消費者環(huán)保節(jié)約意識提高的良好環(huán)境中,電動汽車未來勢必擁有廣闊的市場與蓬勃的發(fā)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(nèi)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(zhàn),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(chǎn)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(huán)境問題。在資源與環(huán)境的雙重壓力下,發(fā)展電動汽車是必經(jīng)之路。而電池具有強大的續(xù)航性能,能夠方便高效且穩(wěn)定地充電是電動汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要前提和保障基礎。因而,規(guī)劃制定充電設施發(fā)展戰(zhàn)略,是電動汽車實現(xiàn)廣泛推廣和應用的條件。
2.電動汽車充電設施發(fā)展現(xiàn)狀
車載電池作為電動汽車的關鍵部分,充電效率、續(xù)航里程和使用壽命三大指標直接影響到電動汽車的發(fā)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(shù)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(shù)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(fā)展相對緩慢。縱觀近年來充電設施的發(fā)展,大體呈現(xiàn)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(fā)展的格局基本形成
據(jù)統(tǒng)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(shù)量與2015年底相比,增速超過400%。在電動汽車推廣的大環(huán)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(jīng)初步形成了規(guī)模較大、相對成熟的城市充電網(wǎng)絡;滬寧杭與珠三角地區(qū)大力發(fā)展城際充電網(wǎng)絡;京滬、京港澳等高速服務區(qū)建成了高速路網(wǎng)省際充電系統(tǒng)。隨著城市、城際、省際多層級的充電網(wǎng)絡逐漸形成,充電基礎設施網(wǎng)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(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化,且產(chǎn)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(jiān)控、計算、統(tǒng)計與檢測報警等技術日趨成熟;此外,充電基礎設施與互聯(lián)網(wǎng)+、智能電網(wǎng)、云(e)快充等跨領域新技術的交叉結(jié)合也在試點運行。
2.3行業(yè)標準逐步完善
目前,國家已制定充電系統(tǒng)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(yè)標準體系,增大了我國在電動汽車行業(yè)發(fā)展的主動性與影響力。
2.4國家配套支持、補貼政策陸續(xù)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(yè)的發(fā)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(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供了不竭動力。
3.充電基礎設施存在的問題與挑戰(zhàn)
縱觀國內(nèi)外,充電基礎設施建設起步較晚,實現(xiàn)行業(yè)發(fā)展與完善還需迎接挑戰(zhàn)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(zhì)量和規(guī)模顯著提升,但是相較于傳統(tǒng)燃油汽車,比例仍然較低。主要原因是消費者對電動汽車續(xù)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(yè)專家引導消費者扭轉(zhuǎn)消費觀念,使其認識到電動汽車節(jié)能環(huán)保與行程成本低等優(yōu)點;另一方面要打消消費者的顧慮,相關企業(yè)應當加大投入充電技術研發(fā)及基礎設施建設。然而,設施建設涉及規(guī)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(fā)展的新格局。比如,充換電站占地面積廣,用電需求大,現(xiàn)有站點布點偏僻,用戶使用不便;社會公共停車場和小區(qū)私人車位充電樁建設涉及利益主體多而分散,難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)。
3.2充電設施對電網(wǎng)運行的影響
目前,我國電動汽車及其相關行業(yè)進入高速推廣發(fā)展階段,充電基礎設施數(shù)量與質(zhì)量大幅提高。大量電動汽車充電所產(chǎn)生的集聚效應給配電網(wǎng)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(wǎng)產(chǎn)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(wǎng)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(xié)調(diào)
電動汽車行業(yè)發(fā)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(qū)也存在有樁無的現(xiàn)象。
4.推動技術創(chuàng)新,讓技術創(chuàng)新成為行業(yè)發(fā)展的根本動力
4.1加快充電設施的技術創(chuàng)新
對于主流電動汽車來說,目前交直流充電樁可以實現(xiàn)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(xù)航里程,同時使充電更加輕松便捷。
4.2加強電網(wǎng)保障能力
配套電網(wǎng)作為充電基礎設施發(fā)展的堅實保障,需要加強自身建設與匹配。根據(jù)實際條件與用戶需求,合理制定相關的設計規(guī)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(wǎng)先行”有效解決用戶找樁慢、出行難等問題,持續(xù)提升充換電服務水平。
4.3構(gòu)建智能充電網(wǎng)絡
建立“互聯(lián)網(wǎng)+充電基礎設施”的發(fā)展模式,與智能電網(wǎng)、智能交通、大數(shù)據(jù)平臺等新理念、新技術相融合。提高充電基礎設施與電網(wǎng)、用戶的能量與信息互動。以用戶為中心,引入互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式,加強數(shù)據(jù)統(tǒng)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(yè)務,提升電動汽車充電便捷性和設備使用效率。
結(jié)束語
隨著環(huán)境問題越來越受到重視,電動汽車產(chǎn)業(yè)勢必迎來蓬勃發(fā)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(fā)展前景與方向。
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責任編輯:蔣桂云
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