胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘 要：在政策和全球趨勢的大背景下，我國電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅猛，S場(chǎng)份額已占全球S場(chǎng)份額的25.6%。該文介紹了中國電動(dòng)汽車(chē)和充電站的發(fā)展現狀及電動(dòng)汽車(chē)的三大關(guān)鍵技術(shù)，并統計了電動(dòng)車(chē)電池的裝機量和電動(dòng)汽車(chē)品牌的S場(chǎng)占有率，并對未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展提出了建議和展望。

關(guān)鍵詞:新能源;充電站;電動(dòng)汽車(chē)

一、引言

全球能源危機與環(huán)境惡化促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)的蓬勃發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)具有高效、低耗、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，使其在市場(chǎng)上快速站穩腳跟。幾十年來(lái)，我國大力推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展：2001年“十五"“863計劃"啟動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項，并提出了“三縱三橫"的技術(shù)研發(fā)布局；2009年在多個(gè)城市試點(diǎn)研究“十城千輛"項目；國內電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量在隨后的幾年里呈現爆炸式增長(cháng)。2020年，《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃（2021-2035）》由國務(wù)院發(fā)布，進(jìn)一步指明了我國電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的方向和目標。在上述政策和措施的推動(dòng)下，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展已趨于成熟并逐漸躋身于世界前列。中國新能源汽車(chē)產(chǎn)量和銷(xiāo)量在2022年已分別達到705.8萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比分別增長(cháng)96.9%和93.4%。

大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)對緩解環(huán)境污染、優(yōu)化能源結構、推動(dòng)節能減排有著(zhù)顯著(zhù)的作用，有研究表明：燃油汽車(chē)每百公里的能耗為76.662kWh，每百公里CO2的排放量為14.955kg，而電動(dòng)汽車(chē)每百公里的能耗為35.001kWh，每百公里CO2的排放量為8.692kg，能耗和污染都大幅降低。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)也對可再生能源的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，推動(dòng)更快實(shí)現碳達峰、碳中和目標。

二、 電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)分析

2.1 市場(chǎng)細分

電動(dòng)汽車(chē)是以電力為主要動(dòng)力來(lái)源，以單獨的電動(dòng)機或配合各種其他動(dòng)力設備共同驅動(dòng)以滿(mǎn)足各種規定的汽車(chē)，目前電動(dòng)汽車(chē)多以高效率的二次動(dòng)力或燃料電池作為動(dòng)力來(lái)源，主要分為純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)三種不同的類(lèi)型。

（1）純電動(dòng)汽車(chē)：純電動(dòng)汽車(chē)是一種以動(dòng)力電池為能量來(lái)源，以運行安靜、平穩、噪音小為特點(diǎn)的新能源汽車(chē)，電動(dòng)機能量轉化效率比燃油發(fā)動(dòng)機高得多，并能在制動(dòng)和下坡過(guò)程中進(jìn)行能量回收，大幅度降低了能源消耗。在我國，純電動(dòng)汽車(chē)在所有電動(dòng)汽車(chē)中占比高，是目前以及未來(lái)主要研究與發(fā)展對象。

（2）混合動(dòng)力汽車(chē)：混合動(dòng)力汽車(chē)是利用兩種或多種不同類(lèi)型的能量源及其相應的驅動(dòng)系統為車(chē)輛提供動(dòng)力，每一種驅動(dòng)系統既能共同工作，又能獨立運行?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)不僅可以減輕對環(huán)境的污染，還可以在電動(dòng)和油動(dòng)之間自動(dòng)轉換，可以很好地緩解目前充電站相對不足、充電速度慢的問(wèn)題。

（3）燃料電池電動(dòng)汽車(chē)：燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是采用車(chē)載蓄電池裝置產(chǎn)生動(dòng)力的汽車(chē)，燃料電池通過(guò)在電解質(zhì)中的化學(xué)反應來(lái)產(chǎn)生電能，其燃料源主要以氫氧燃料為主。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)具有效率高、續駛里程長(cháng)、噪音小、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，但我國在關(guān)鍵材料和核心技術(shù)上仍需突破。

綜合考慮節能環(huán)保及電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢，純電動(dòng)車(chē)以上文提到的三款電動(dòng)車(chē)為發(fā)展類(lèi)型，擁有數量及銷(xiāo)售數量均居Q球前列，純電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)有望成為主要交通工具。

2.3 市場(chǎng)預測

國務(wù)院出臺的政策明確提出：到2025年，我國新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量要達到新車(chē)銷(xiāo)售總量的20%，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量在未來(lái)一段時(shí)期內呈現持續增長(cháng)的趨勢將成為必然。同時(shí)，針對新能源汽車(chē)的消費，各地也陸續出臺政策予以鼓勵。地方有望在未來(lái)5年內持續發(fā)揮作用，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系正在逐步完善。預計電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)仍是未來(lái)15年的主流。其中，技術(shù)創(chuàng )新是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要障礙，如純電領(lǐng)域中動(dòng)力電池、操作系統、充電樁等；發(fā)電側的可再生能源的發(fā)電和消納、電網(wǎng)側的穩定運行、用戶(hù)側的充電調度等。

三、 充電站研究

3.1 充電站市場(chǎng)

電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施充電站對該區域電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展造成了影響，充電站的數量、規模和選址都在一定區域內。截至2022年底，國內車(chē)樁比為2.5 ： 1。從總體上看，我國充電基礎設施在充電樁規模、車(chē)樁比等方面已達到世界水平，但充電基礎設施總量不足、密度不高、覆蓋面不夠、服務(wù)不完善等問(wèn)題依然十分顯著(zhù)，我國充電基礎設施建設仍面臨充電站建設存在以下弊端：數量不夠；施工成本較高；充電便利性不高，充電時(shí)間較長(cháng)；油車(chē)占位及充電設施受損情況；充電站選址不合理。

高速公路服務(wù)區在電動(dòng)車(chē)充電中的重要性隨著(zhù)長(cháng)途旅行需求的增加而凸顯。目前，全國已建成各類(lèi)高速公路服務(wù)區4289個(gè)，擁有充電設施的服務(wù)區占全部服務(wù)區的65%左右。而我國目前僅有約1.8萬(wàn)個(gè)高速公路充電基礎設施，這一數字在全國公共充電基礎設施總量中僅占0.8%，嚴重不能適應需要。而充電樁的布點(diǎn)主要是公共停車(chē)場(chǎng)、小區以及辦公區的停車(chē)場(chǎng)、加氣站等，其中人流量不多的地方卻有大量閑置充電樁，而像學(xué)校周邊、醫院等人流量大的地方，充電樁數量又不足，排隊充電問(wèn)題突出，由此充電樁分布不均的問(wèn)題則進(jìn)一步凸顯出來(lái)。

3.2 充電站的發(fā)展趨勢

未來(lái)我國電動(dòng)汽車(chē)將呈現不但增長(cháng)的趨勢，作為充電基礎設施的充電站也跟得上電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，因此合理建設充電站及充電站的數量、技術(shù)的研發(fā)是未來(lái)的趨勢。

（1）加快充電樁（站）建設，提高服務(wù)能力：將充電樁（站）與新技術(shù)相結合，例如5G、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、智能交通服務(wù)、智慧能源設施，打造出集信息安全、隱私安全、便捷性、智能性于一體的創(chuàng )新充電站。充電樁（站）建設不僅僅是要彌補電動(dòng)車(chē)輛發(fā)展中的短板，更可以作為推動(dòng)出行領(lǐng)域乃至整個(gè)社會(huì )實(shí)現數字化轉型的智慧樁（站）。目前車(chē)樁比已經(jīng)達到2.5﹕1，距離《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施發(fā)展指南（2015-2020年）》提出的車(chē)樁比1﹕1的目標還有不小的差距，充電樁市場(chǎng)還有很大的提升空間。

（2）布局合理，提高充電樁利用率：采用大功率快速充電，可滿(mǎn)足用戶(hù)長(cháng)途旅行應急狀態(tài)下的用電需求，提高車(chē)輛使用效率。同時(shí)，功率的提升也能使用戶(hù)減少充電時(shí)間，帶動(dòng)單個(gè)充電樁充電電量的增加，從而提高運營(yíng)商的經(jīng)濟效益。有序慢充主要是針對辦公場(chǎng)所和小區充電樁，通過(guò)調度用戶(hù)有序充電、削峰填谷、滿(mǎn)足充電需求，作為城市通勤用的交流慢充，充分滿(mǎn)足充電需求，在保證電網(wǎng)安全有效運行的前提下，維護充電系統與電網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展。

四、解決方案

圖1 平臺結構圖

充電運營(yíng)管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)的充電設施管理系統，可以實(shí)現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶(hù)的充電體驗和服務(wù)質(zhì)量。用戶(hù)可以通過(guò)APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過(guò)平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，及時(shí)發(fā)現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網(wǎng)造成過(guò)大的負荷。

五、安科瑞充電樁云平臺具體的功能

平臺除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發(fā)電系統、儲能系統以及供電系統進(jìn)行集中監控和統一協(xié)調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營(yíng)成本，平臺系統架構如圖3所示。

圖2 充電樁運營(yíng)管理平臺系統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營(yíng)統計圖表、節碳量統計等數據。

圖3 大屏展示界面

站點(diǎn)監控：顯示設備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設備列表、設備日志、設備狀態(tài)統計等功能。

圖4 站點(diǎn)監控界面

設備監控：顯示設備實(shí)時(shí)信息、配套設備狀態(tài)、設備實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線(xiàn)等。

圖5 設備監控界面

運營(yíng)趨勢統計：顯示運營(yíng)信息查詢(xún)、站點(diǎn)對比曲線(xiàn)、日月年報表、站點(diǎn)對比列表等功能。

圖6 運營(yíng)趨勢界面

收益查詢(xún)：提供收益匯總、實(shí)際收益報表、收益變化曲線(xiàn)、支付方式占比等功能。

圖7 收益查詢(xún)界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢分析、故障類(lèi)型餅圖等功能。

圖8 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢(xún)、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營(yíng)商應收信息、充電明細、交易流水查詢(xún)、充值余額明細等功能。

圖9 訂單查詢(xún)界面

六、產(chǎn)品選型

安科瑞為廣大用戶(hù)提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類(lèi)型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來(lái)滿(mǎn)足新能源汽車(chē)行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營(yíng)管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現對動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控，財務(wù)報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進(jìn)行升級；保護功能：具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車(chē)型：滿(mǎn)足國標充電接口，適配所有符合國標的電動(dòng)汽車(chē)，適應不同車(chē)型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號和技術(shù)參數。

七、現場(chǎng)圖片

八、結論

本文從電動(dòng)汽車(chē)和充電站兩個(gè)部分入手，分析了我國電動(dòng)汽車(chē)和充電站的現狀及未來(lái)發(fā)展趨勢，并提出了發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)和建設充電站的可行性建議。

新能源汽車(chē)充電樁在經(jīng)歷了幾年的發(fā)展之后，總體情況是在持續走好的，并且充電樁的建設相較于以往有了很大的普及度和安全度，這對新能源汽車(chē)車(chē)主是一個(gè)好事，也鼓勵了更多人選擇買(mǎi)新能源汽車(chē)，但這并不是說(shuō)新能源汽車(chē)充電樁已經(jīng)發(fā)展得很好了，目前來(lái)說(shuō)新能源汽車(chē)充電樁的建設及優(yōu)化分析還有很長(cháng)的一條路要走，未來(lái)的市場(chǎng)必定是屬于新能源汽車(chē)，將來(lái)的某一天如果新能源汽車(chē)能夠取代傳統的汽車(chē)，說(shuō)明新能源汽車(chē)和新能源汽車(chē)充電樁已經(jīng)發(fā)展到了較好的局面，但是就未來(lái)幾年的發(fā)展前景來(lái)看，以新能源汽車(chē)充電樁的建設來(lái)看，新能源汽車(chē)的充電樁建設還任重而道遠。