淺析新能源時代下汽車換電模式的現狀及發展

韓耀夫

摘 要：在國家“能耗雙控”，可持續發展政策方針的引領下，我國的新能源汽車產業發展如火如荼。目前我國的新能源汽車技術發展日益純熟，具備了較好的續航性和較強的動力系統。但如今城市化建設過程中，關于電動汽車換電網絡的規劃建設還較為局限，遠不能滿足當今數目日趨龐大的新能源汽車的需要。至此，本文結合我國換電模式的現狀，對換電技術的發展與應用過程中所存在的問題及對策進行分析。

關鍵詞：新能源汽車 換電模式 問題及對策

Abstract：Under the guidance of the national policy of "dual control of energy consumption" and sustainable development， the development of China's new energy vehicle industry is in full swing. At present， China's new energy vehicle technology is becoming more and more sophisticated， with good endurance and strong power system. However， in the process of urbanization， the planning and construction of electric vehicle power exchange network is still relatively limited， which is far from meeting the needs of today's increasingly large number of new energy vehicles. So， combined with the current situation of power exchange mode in China， this paper analyzes the problems and countermeasures in the development and application of power exchange technology.

Key words：new energy vehicles， power exchange mode， problems and Countermeasures

1 換電模式現狀及問題分析

1.1 我國早期換電模式的局限性分析

新能源汽車近些年隨著國家政策的大力推動而迅速發展，現如今各大汽車品牌幾乎都推出了新能源、混合動力的汽車款式。電動汽車或是油電混合動力的汽車所具有的優勢特點顯而易見，主要突出在能源利用率方面和節能減排的環保性能方面。作為我國新興的戰略性產業，新能源汽車的發展態勢仍將作為我國今后汽車產業中的重要組成部分。當然，與新能源汽車相配套的能源供給、換電技術的發展也將備受社會各界的廣泛關注。

我國早期電動汽車能源補給方式較為單一，往往都是依賴于換電站的充電樁進行定點插充的模式。在早些年新能源汽車的發展還不具備一定的規模，電動汽車在私家車數目中占比較小。反觀換電站的建設則需要投入大量的資金和人力物力。在某些大城市，土地資源極其有限。換電站的建設利用率較低并且資金投入回報周期過長，這就導致我國早期的電動汽車換電技術發展尤為受限。另一個方面，早期由于新能源汽車的能源系統、動力系統等等技術發展還并未成熟。新能源汽車生產成本偏高，技術不具有統一的標準規范。高昂的研發制造成本就導致其售價使得大多數普通的私家車主望而卻步，并且普通群眾面對新興能源技術的穩定性還持有保留態度。這些原因制約著新能源汽車在大眾私家車的市場占有量。在供電電池設計規格與工藝、能源補給方式與技術等等領域各大汽車生產企業獨樹一幟，所需要的換電模式和要求也不盡相同。這同樣對于換電站的技術統一、標準化建設來說一項難題。難以保障不同品牌、不同車型的新能源汽車都能夠在換電站進行能源補給。再加上技術與利益等多領域的牽扯，使得我國早期換電技術發展面臨重重困難。

1.2 我國換電模式現狀分析

隨著我國對新能源技術的大力支持和可持續發展戰略的深入推進，經過一系列的工藝改革和技術攻堅后，現如今的新能源汽車已經具備了較為成熟可靠的技術支持。隨著新能源汽車優勢的日益凸顯和其價格更加的普適化，新能源汽車越來越受到大眾的認可并持續走高占領了更多的私家車市場份額。新能源汽車的蓬勃發展帶動了我國換電技術的進步和換電模式的多樣化發展。我國的電網公司積極推進新能源政策的落實，在不同省市的管轄區內開展了示范性建設工程。如今我國的換電模式仍處于發展建設階段，換電模式也逐漸多樣化，形成了“換電為主、插充為輔、集中充電、統一配送”運行模式。汽車能源供給更加便捷高效，運行里程更有保障。通過智能電網、物聯網和交通網的技術融合，更是實現了換電技術的高度信息化、自動化以及網絡化建設。

1.3 換電模式所存在的問題分析

目前我國的換電模式主要分為集中充電模式和充換電模式。集中充電模式首先將大量的能源汽車配電池進行收集儲存并進行集中充電，然后再將其進行配送到各個換電站內對電動汽車進行換電服務。這種換電模式具有集中控制的特點，配送站不必具備充電相關設備，也無需接入電網。節省了部分配電設施建設和運行的費用。集中充電的模式充電效率也相對較高，同時具有更好的調配靈活性，能夠在一定程度上免于時間和空間的限制。集中充電、統一配送的換電模式局限性也比較明顯，首先需要選擇合適的地點進行充電站建設。為保障充電效率和滿足大批量電池充電的需求，需要依托變電站進行建設，相對建設成本會增加。再者就是需要解決統一配送的物流問題，能源汽車的蓄電池為保障續航往往容量偏大，其體積和重量也相對較高。這對于物流而言也是一個不小的難題。

充換電模式則為依托換電站同時開展電池充電及電池換電的功能。在站內配有充電系統和電池更換系統還能夠進行基本的換電維護與檢修等服務。這種換電模式不必受限于笨重電池組的配送物流等問題。其缺點主要是對換電站的前期投入建設和日常運營的成本問題。并且為了滿足不同功能、類型汽車的充換電需要，換電站則需要配備不同型號的換電電池。由于電池規格缺乏統一性的問題，則又為換電站的建設與運營成本增加了不少的壓力。除了上述問題之外，新能源汽車換電的操作安全性和相關設備的維護與責任界定等問題都是換電技術發展所面臨的難題。

2 換電模式的發展與對策分析

2.1 優化換電模式的對策分析

為有效解決我國新能源汽車的運行里程和換電續航的問題，進行技術革新、優化換電模式是必經之路。現如今新能源汽車的規模在持續擴大，有市場、有資源對于換電技術的發展來說是首要的前提。近年來，像北汽、蔚來等具有實力的企業已經開始投入資金力量進行換電技術的開拓領跑。在換電技術的高效便捷、安全可靠等層面均有技術突破。其中，為了確保新能源汽車換電的兼容性，制定統一的行業技術標準是非常重要的。具備了統一的換電技術要求，讓不同廠家品牌的汽車換電操作能夠進行統一，無疑會給我國的換電模式帶來極大的便捷。統一后的充電換電方案就會具有更高的普適性，可以因此而降低因不同設備的充電要求所帶來了的技術難題。統一化的技術標準也更便于行業監管，充電技術的安全性指標和控制參數也更加清晰明確。逐步形成專業化的技術標準、術語規范和建設規劃方案，以及統一的快速換電箱、配電線路和接口、換電功率等技術參數。

頻繁更換、運輸電池無論對于電池本身還是新能源汽車而言必然會造成一些不確定性的損耗。日久老化后的配電線路與接口也容易誘發安全駕駛隱患，還有換電操作過程的安全性。這些問題仍舊承待解決，最好的辦法還是通過聯合不同的品牌廠家進行共同研發。實現技術共享和標準統一，這樣更有易于提出高度規范的換電操作準則。在換電接口、車體設計和與之相配套的維護保養、故障檢修等工作都更容易開展。對日久老化的電池組件和配電線路也便于統一維修和更換，有助于保障車主用車的安全性和穩定性。

無論如何，建設換電站前期的資金投入是不可避免的。這需要聯動協作，多方配合。隨著國家的政策導向，國家電網、奧動新能源等能源企業為換電站的能源供給、充換電所需基礎設施建設帶來了強有力的支持。根據城市規模和主要交通干道，選擇合適的換電站建設位置能夠更加便捷的提供新能源汽車換電服務。同時進一步壓縮配送的時間和成本。為加速建設投入成本的回收，實現利益的快速增長。擴大換電服務輻射領域，提高換電效率尤為重要。實現電池換電技術的共享與推廣，對于更新換代的電池產品實現迭代兼容并根據就近原則安排物流配送。

2.2 我國換電技術的前景展望

換電模式所具有的便捷高效、節能環保、土地集約的優勢特點是不可替代的。尤其在如今能源短缺，環境問題備受關注的時代背景下，我國的換電技術發展與推廣是具有重要意義和廣闊前景的。

換電技術在公共交通的推廣更具有優勢和力度，因為統一的公交車、出租車品牌較為集中，型號單一更易于管理。無論是電池、配電線路還是集中充電的設施具有高度的兼容性和統一調配的便捷性。今后換電技術也應聚焦在新能源的私家車的發展與推廣。目前我國的新能源汽車大多數都是固定的電池能源組件和動力系統，整車售賣且電池不可拆卸。各個廠家根據不同的車型空間布置需要也會靈活的安置電池組配件的位置。未來通過技術突破，如果能夠形成“車電分離”的商業模式就能夠對私家車采取集中換電與單獨售賃。有助于突破傳統能源汽車換電繁瑣、耗時費力的情況，免除車主對電池狀態與保養的后顧之憂。不僅在續航里程方面有所提升，同時也能夠以更加靈活的電池租賃與售賣等方式為消費者讓利。讓消費者在響應國家“能耗雙控”、“減排環保”政策的同時能夠以更加實惠的價格開上便捷安心的新能源汽車。從長遠的發展目標來看，新能源汽車的換電模式發展雖然具有一定的困難和阻力，但隨著國家政策的支持與更多企業的參與，不久后換電技術一定會迎來蓬勃發展的新局面。

參考文獻：

[1]王佳，方海峰，吳松泉.關于我國新能源汽車產業發展換電模式的思考[J]. 汽車縱橫，2019（1）：43-45.

[2]張培毅. 電動汽車充換電服務網絡規模化應用研究[D]. 北京：華北電力大學，2016：25-26.

[3]張文亮，武斌，李武峰，等.我國純電動汽車的發展方向及能源供給模式的探討[J].電網技術，2009，33（4）：1-5.

[4]聶規劃，劉暢，郭萌. 電動汽車充換電服務模式研究[J]. 武漢理工大學學報（社會科學版），2018，31（3）：68- 73.

[5]任云. 電網企業電動汽車充換電設施運營模式分析研究[J].機電信息，2018（36）：137-138.

[6]丁躍澆，張萬奎.電動汽車動力電池及其充電技術[J].湖南理工 學院學報：自然科學版，2008，21（3）：59-61.