近年来,在新能源汽车产业的良性发展、国家和地方政府的积极引导、社会基础设施实施需求、各方资本的布局投入下,国内充电基础设施建设快速发展,充电桩行业持续高速增长。尤其是2020年,充电桩被纳入“新基础设施”,对整个行业产生了很强的政策效应,为行业的发展提供了有力的支撑。展望未来,新能源汽车技术发展方向明确,材料、电池、续航、安全、智能等方面将共同努力,加大技术研发创新。充电桩技术作为新能源汽车的基础配套供能设施,未来的发展方向在哪里?接下来,我们来看看充电桩未来的技术发展方向。
目前,我国充电桩产业仍处于起步阶段,运营模式积极探索,技术水平不断提升,产业模式不断完善。事实上,从新能源汽车的易用性和推广来看,充电桩是未来充电桩的一个重要发展方向。但从充电技术的角度来看,充电桩本身并不是限制因素。新能源汽车电池的快充性能决定了未来充电桩充电技术的天花板。但从社会需求、电网优化、国家“碳中和”来看,充电桩在未来将发挥关键作用。未来充电桩的技术发展方向主要是电力和电网监管。分层次详细介绍了该技术的动因、发展思路、对充电桩的影响以及国内外研究水平。通过专业的技术理论和通俗的语言,为大家描绘了充电桩未来技术发展的蓝图。
一.权力
大功率快速灌注桩的定义
业内将充电功率350kW,电压平台1000Vd.c左右,充电电流350A定义为大功率充电。
我国大功率快速灌注桩的现状
目前我国小功率交流桩占公共桩的比重相对较高,但这只是我国充电桩发展必须经历的一个过渡阶段。主要原因是技术、成本和市场,
目前大功率快充DC桩充电模块、液冷模块、电池快充技术还不够成熟,达不到商用水平,不足以满足市场需求。设备成本本身就很高,后期硬件设备的迭代升级成本需要很高的投入。而慢充AC桩具有结构相对简单、技术成熟、维护方便、设备成本低等优点。另一方面,在充电桩行业发展初期,充电运营商为了抢占市场,采取了广泛投放小功率交流充电桩抢占市场的策略,综合来看导致大功率快充DC桩在中国充电桩市场的占比相对较低。
大功率充电桩发展的动力
目前国内公共充电桩目前平均充电功率60-100 kW,目前平均充电时间1-1.5小时,未来充电功率350kw以上,充电时间10分钟。推动充电桩向大功率充电发展的主要有三个方面。一方面,市场要求快充。从公共桩的运营情况来看,用户会有充电焦虑,对充电时间特别敏感,偏好快充,尤其是电动车、出租车、网约车车主偏好快充。大功率DC充电桩可以大大缩短充电时间,满足客户需求。另一方面,充电运营商对盈利的需求,目前充电运营商模式的盈利主要取决于单桩利用率和充电服务费。由于行业竞争激烈和用户对充电费用的敏感性,充电服务费很难升级。通过提升充电服务费来增加利润是不可能的。大功率DC充电桩可以有效提高充电桩的利用率,从而提高充电桩的回报率。最后一方面,需求是由经济推动的。大功率DC桩成本高,价值大,可以大大拉动投资规模,带动整个社会经济发展,提高充电基础设施规模。未来市场空广阔,投资价值高。
国内外大功率充电桩发展对比
大功率充电DC充电桩是目前世界各国重点发展的对象,世界各国实施的充电设备标准所覆盖的最高功率远远高于商用量产设备的功率水平。欧洲联合充电标准和日本电动汽车快速充电器协会的可支持功率水平最高,均为400kW。目前日本电动汽车快速充电器协会正在筹备900kW。根据我国自2017年开始使用的GB/T标准,充电桩可提供950V电压和250A电流,最大功率237.5 kW。2020年5月,CHAdeMO协会与中国电力企业联合会联合发布了新版CHAdeMO快充标准CHAdeMO 3.0。新标准下,充电5分钟可以补充200km以上的续航,基本可以满足城市出行需求。此外,我国各大充电运营商也在不断研究创新,完善快充技术,向400kw迈进。
二、充电桩电网调整
定义:
采用充电桩双向充放电,即V2G技术,即车对网,使用高度灵活的新能源电动汽车作为移动储能单元。通过充电桩双向充放电,可以调节用电负荷,提高电能质量,消耗可再生能源。
充电桩监管现状
目前,中国的V2G技术仍处于探索阶段。事实上,这项技术对中国充电基础设施行业意义重大。但是,这是一个系统工程,不是一朝一夕的事情。它需要整个新能源汽车、充电桩、电网等环节打通,才能成功推广。首先,要提高新能源汽车的电池质量,尤其是充放电次数必须大幅增加;其次,联合所有新能源汽车厂商,保证新能源汽车可以对外排放;那么,充电桩要全部变成充放电桩,要制定相应的、专门的安全标准。最后是电网环节,V2G相当于分布式电源给电网供电,这就需要电网提高协调能力和更严格的保护装置。
电网中充电桩监管的动因
V2技术未来在中国有很大的发展潜力,中国也在不断推动这项技术的发展。主要有两个原因。一方面可以有效调节用电负荷。中国新能源汽车492万辆,其中纯电动汽车约400万辆。假设每辆纯电动汽车的电池容量平均为50千瓦时,400万辆纯电动汽车充满电需要2亿千瓦时。按照每辆车向电网输送70%的电量计算,电动汽车每年可贡献约511亿千瓦时,相当于北、上、广三个城市1.5个月的用电量总和。能有效调节我国电网电力负荷、削峰填谷、能源消耗。另一方面,V2G技术有能力为新能源电动车主带来利润。夜间和低谷时段电力价格较低,电动车主可以在这个时间段充满电,在白天或高峰时段将车载电池储存的电能高价卖给电网,获取成本差价。
国内外充电桩监管比较
参考V2G全球路线图报告,可以看到全球V2G项目的成果和发展趋势。目前98%的项目集中在技术层面。丹麦在2016年建立了全球首个完全商业化的V2G中心;德国2018年通过V2G消费可再生能源的虚拟模式;2016年美国,V2G和V2H在毛伊岛上过了80
充电桩连接;2020年,美国为V2G开发了50种创新充电设备。目前中国峰谷差价小,车辆续航能力普遍不足,等等。V2G的经济优势现阶段难以体现。目前V2G还处于示范运营阶段。
总的来说,充电桩未来的技术发展不仅让新能源车主使用更加方便,也推动了社会发展。
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