打破充電設施瓶頸多角度助推技術發(fā)展

蔣敏娜

新能源汽車輕量化、智能化等趨勢不僅要求破解充電難的建樁闊題，還需要解決續(xù)航里程、充電時間和電池壽命的問題。圍繞這幾個方面，充電樁樁技術領域發(fā)展迅速，相關專利申請數(shù)量快速增多，國內(nèi)相關企業(yè)和科研機構(gòu)加強研發(fā)，展開多點布局，諸如大功率快充技術、無線充電、充電堆等技術不斷瀟現(xiàn)。

新能源汽車 充電技術 互聯(lián)網(wǎng)

在節(jié)能減排、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的大思路下，新能源汽車示范推廣試點城市正加

快建設電動汽車充電網(wǎng)絡的步伐。電動汽車移動充電設備也成為各地的重要研發(fā)項目，多地都在加快充電樁配套建設，并嘗試創(chuàng)新充電樁設計與充電模式，以利電動汽車的市場推廣。

充電設施硬件

目前，充電設施包括城際快充站、城市公共充電設施、集中式專用充電站與分散式專用充電樁4大類充電基礎設施，電池的常規(guī)充電方法有分段恒流充電、恒壓充電和階段充電。

城際快充站分布在高速公路沿線服務區(qū)，以較大的直流電流在短時間內(nèi)充電，優(yōu)點是充電時間短，比常規(guī)充電的充電時間縮短2/3；充電站地點較為固定。缺點是建設成本高遠高于慢速充電樁；對充電技術、安全性和電網(wǎng)都有較高的要求。城市公共充電設施分布在各類型建筑物配建停車場，集合需求建設不同類型設施，如交通干道建設快充站，商場、同區(qū)等建設慢充站。分散式專用充電樁分布在居民區(qū)、單位內(nèi)部停車場、辦公場所等地，結(jié)合用戶自有車位建設，常見的交流充電樁有一樁一充式、一樁雙充式和壁掛式。低功率慢充為主，充電時間較長，難以滿足車輛緊急使用需求的情況。集中式專用充電站模相對較大，通過優(yōu)化調(diào)度實現(xiàn)一樁服務公交、環(huán)衛(wèi)等多輛汽車。

電池及續(xù)航里程

快速充電對電池的壽命影響大，動力電池關鍵核心技術的突破，對電動車續(xù)航里程和安全性能起決定性作用，對電動汽車商業(yè)化、市場化也至關重要。我國提出到2030年技術路線圖，動力電池將在能量密度和壽命上大幅提升，成本也將逐步下降，同時新材料體系電池技術的突破會大幅改善動力電池的各項性能。

行業(yè)在新型電池體系方面重點研究鋰金屬負極、全固態(tài)電池、鋰空氣電池、鋰硫電池等，當能量密度可達500Wh/kg以上，可滿足2025年以后電動汽車發(fā)展需求。北京理工大學開發(fā)出一款高寒下的低溫電池，能解決純電動客車的寒區(qū)續(xù)航里程衰減問題。

充電技術

電動汽車充電技術主要有單向無序的VOG模式，單向有序的TC和VIG模式，雙向有序的V2G模式。國內(nèi)研發(fā)的充電技術包括快速充電、無線充電、充電堆等。

VOG是指采用成熟的單向變流技術，把電動汽車隨時接人電網(wǎng)立即充電的模式，但無約束的使用會增加電網(wǎng)調(diào)峰的難度。TC模式是一種單相有序電能供給的充電模式，不需要與電網(wǎng)進行實時通信。通過控制開始充電時間，實現(xiàn)錯峰充電，避免在電網(wǎng)負荷高峰時段充電，但還不能完全根據(jù)電網(wǎng)峰谷狀態(tài)靈活地控制充電過程。VIG模式下電動汽車與電網(wǎng)進行實時通信，充電受電網(wǎng)控制，可在電網(wǎng)允許時刻進行充電，通過優(yōu)化充電安排提高電網(wǎng)效率。這種模式只能從電網(wǎng)中得到電能卻不能將多余的電能反饋到電網(wǎng)中。V2G是雙向有序的電能轉(zhuǎn)換的充電模式，電動汽車作為一種移動儲能單元與電網(wǎng)進行雙向電能轉(zhuǎn)換。

按照每百公里20kWh耗電量計算，且充電倍率> 2C（即半小時充滿電）為前提條件，充電10-20分鐘，可行駛>lOOkm的充電功率定義為大功率充電。各個地區(qū)的企業(yè)和充電聯(lián)盟都在探索大功率快充的實現(xiàn)方式。無線充電技術在汽車領域的應用也在加速發(fā)展，特斯拉、奧迪、寶馬、沃爾沃、奔馳、豐田、高通、中興、西門子等巨頭都已開始研究電動汽車無線充電技術。

互聯(lián)網(wǎng)技術

國內(nèi)企業(yè)試圖利用互聯(lián)網(wǎng)思維管理充電樁，比如國網(wǎng)電動汽車服務有限公司現(xiàn)已建成全國最大的車聯(lián)網(wǎng)平臺，流程全部自主化，實現(xiàn)分散充換電設施的集中監(jiān)控與科學調(diào)度。車主用戶可通過APP解決找樁、預約充電、充電導航、充電啟停、付費結(jié)算，還能享受充電優(yōu)惠、了解時事動態(tài)、分享充電體驗等。車輛租賃用戶只需通過APP就可在線進行車輛預訂、查找、開鎖、取還車等。

許繼集團公開的電動汽車物聯(lián)網(wǎng)充電系統(tǒng)，由汽車物聯(lián)網(wǎng)、電池物聯(lián)網(wǎng)、充電設施物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成三級物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，不僅支持用戶通過遠程控制進行自主充電，還可以靈活有序安排電池的充放電，并進行實時監(jiān)控，提升整個充電設施和電網(wǎng)安全性及用戶使用體驗。新型的智能化車樁識別技術能避免掃碼、刷卡、輸入賬號等繁瑣的流程，是車樁融合平臺概念的進一步的產(chǎn)品體現(xiàn)。

儲能技術

作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心，儲能系統(tǒng)的加入將有效緩解城市新能源汽車快速充電的難題。儲能充電站由儲能電站、電動汽車充電站、儲能充電站運營管理系統(tǒng)三部分組成，投資回收期不依賴充電任務是否飽和，電動車的多少也不影響儲能充電站的收益。可充分利用現(xiàn)有城市大樓的停車位、電網(wǎng)，從而降低業(yè)主投資；還能在空閑期對大樓電網(wǎng)進行電力移峰填谷，實現(xiàn)在用電高峰時候的電力增容，減少用電高峰的電力支出。并且充分利用城市大樓的停車位，能節(jié)約土地投資。目前國家電網(wǎng)在京津唐試點運營光、儲、充一體化電站，新建228kw的儲能電池組，加裝智能時限開關，一體化集裝箱的設計便于后期梯次利用和更換電池。

隨著市場重心轉(zhuǎn)向私人購買，靈活、多樣化的充電模式，逐漸成為私人用新能源電動汽車市場的需求特點。更多的充電模式創(chuàng)新和嘗試，有助于降低新建充電樁的成本，破解城區(qū)土地成本高昂、汽車充電站建設空間資源短缺的困境，推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1]王博.考慮V2G用戶響應度的峰谷電價建模與優(yōu)化[D].華北電力大學碩士論文.2016年

[2]郭錦錦.不同種類電動汽車充電設施布局優(yōu)化研究[D].重慶交通大學碩士論文.2016年

[3]2017充電樁產(chǎn)業(yè)將迎大爆發(fā)快速發(fā)展需全產(chǎn)業(yè)鏈作戰(zhàn)[J].電源世界.2017（ 3）

[4]武文卿.汽車充電基礎設施建設的指導意見[J].產(chǎn)經(jīng)縱覽.2017（ 2）