近年來，隨著新能源汽車行業(yè)良性發(fā)展、國家和地方政府的積極引導(dǎo)、社會基礎(chǔ)實施的需求、各方資本的布局投資，國內(nèi)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，充電樁行業(yè)持續(xù)高速增長。特別是在2020年充電樁被納入“新基建”，對整個行業(yè)產(chǎn)生了很強的政策效應(yīng)，為行業(yè)發(fā)展提供了有力的支撐。展望未來，新能源汽車技術(shù)發(fā)展方向明確，材料、電池、續(xù)航、安全、智能等方面共同發(fā)力，加大技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新。作為新能源汽車的基礎(chǔ)配套供能設(shè)施，那么未來充電樁技術(shù)發(fā)展方向在哪里呢？接下來就帶大家了解一下充電樁未來技術(shù)發(fā)展方向。
目前我國充電樁產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，運作模式在積極探索中，技術(shù)水平也在持續(xù)提升，產(chǎn)業(yè)模式也在不斷地完善。其實充電樁從使用便捷性、新能源車推廣的角度來講，都是未來充電樁的重要發(fā)展方向。但從充電技術(shù)角度來講，充電樁本身并不是限制因素，新能源汽車電池的快充性能決定了未來充電樁充電技術(shù)的天花板。但是從社會需求、電網(wǎng)優(yōu)化、國家“碳中和”方面來講，未來充電樁發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。充電樁未來的技術(shù)發(fā)展方向主要是功率、電網(wǎng)調(diào)節(jié)等方面。下面就分層次詳細(xì)介紹該技術(shù)發(fā)展方向的動因、發(fā)展的思路、對充電樁的影響、國內(nèi)外研究水平，通過專業(yè)的技術(shù)理論，輔以通俗的語言，給大家描繪出充電樁未來技術(shù)發(fā)展藍圖。
一、功率
大功率快充樁定義
行業(yè)內(nèi)將充電功率為350kW、電壓平臺約1000Vd.c、充電電流達到350A定義為大功率充電。
我國大功率快充樁現(xiàn)狀
現(xiàn)階段我國公共樁中低功率交流樁占比較高，但這只是我國充電樁發(fā)展一個必須經(jīng)歷的過渡階段。主要原因在于技術(shù)、成本和市場方面，
目前大功率快充直流樁充電模塊、液冷模塊、電池快充技術(shù)不算太成熟，達不到商用水平，不足以滿足市場需求，本身設(shè)備成本就很高，后期硬件設(shè)備迭代升級成本又需要很高的投入。而慢充交流樁結(jié)構(gòu)相對簡單、技術(shù)成熟、維護方便、且設(shè)備成本較低。另外一方面充電樁行業(yè)發(fā)展初期，充電運營商前期為了搶占市場，采取廣泛投放低功率交流充電樁以搶占市場的策略，綜合導(dǎo)致我國充電樁市場大功率快充直流樁占比較低。
大功率充電樁發(fā)展的動因
目前我國公用充電樁充電功率當(dāng)前均值為60—100kw，充電時間當(dāng)前均值為1-1.5小時，未來充電功率大于350kw，充電時間10分鐘。主要是三個方面推動充電樁向大功率充電發(fā)展，一方面市場對快速充電的需求，從公共樁的運營情況來看，用戶都會有充電焦慮，對充電時間特別敏感，更加喜歡快速充電，尤其是電動汽車出租車、網(wǎng)約車車主更加青睞快速充電。而大功率直流充電樁可以大大縮短充電時長，滿足客戶的需求。另一方面，充電運營商對盈利的需求，目前充電商運營商模式盈利能力主要取決于單樁利用率和充電服務(wù)費。由于行業(yè)競爭激烈、用戶對充電費用很敏感，就導(dǎo)致充電服務(wù)費往上提升很困難，想要通過提升充電服務(wù)費加大盈利是不可能的。大功率直流充電樁可以有效提高充電樁的利用率，從而可以提升充電樁的回報率。最后一方面是經(jīng)濟拉動需求，大功率直流樁單樁成本高，價值量大，可以大幅拉動投資規(guī)模，帶動整個社會經(jīng)濟發(fā)展，提高充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模，未來市場空間廣闊，投資價值高。
大功率充電樁國內(nèi)外發(fā)展對比
大功率充電直流充電樁目前在全世界都是一個重點發(fā)展對象，當(dāng)下全球各地實行的充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的最高功率，遠高于目前商業(yè)化量產(chǎn)設(shè)備的功率水平。歐洲聯(lián)合充電標(biāo)準(zhǔn)（CCS）、日本電動汽車快速充電器協(xié)會（CHAdeMO）可支持功率水平最高，均為 400kW，目前日本電動汽車用快速充電器協(xié)會正在為900kW作準(zhǔn)備。我國自 2017 年起開始使用的 GB / T標(biāo)準(zhǔn)，充電樁可以提供 950V 電壓和 250A 電流，最大功率為 237.5 kW。2020年5月，CHAdeMO協(xié)會和中國電力企業(yè)聯(lián)合會共同發(fā)布了CHAdeMO快充標(biāo)準(zhǔn)的新版本CHAdeMO3.0。新的標(biāo)準(zhǔn)下，充電5分鐘就能補充200km以上續(xù)航，基本能夠滿足城市出行需求。此外，我國各大充電運營商也在不斷研發(fā)創(chuàng)新，提高快充技術(shù)，紛紛向400kw邁進。
二、充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)
定義：
利用充電樁雙向充放電，從車輛到電網(wǎng)，也就是V2G技術(shù)，即Vehicle-to-Grid，利用高度靈活的新能源電動汽車作為移動儲能單元，通過充電樁的雙向充放電起到調(diào)整用電負(fù)荷、改善電能質(zhì)量、消納可再生能源的作用。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)現(xiàn)狀
目前我國V2G技術(shù)還在探索階段，其實這個技術(shù)對于我國充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)意義重大。不過它是一個系統(tǒng)性工程，不是一蹴而就的事情，需要整個新能源汽車、充電樁、電網(wǎng)等各個環(huán)節(jié)打通，才能順利地推廣。首先要提高新能源汽車電池質(zhì)量，尤其是充放電次數(shù)必須大幅度提高；其次是聯(lián)合所有新能源汽車生產(chǎn)廠家保證新能源汽車可以對外放電；然后所有的充電樁要變成充放電樁，還需要制定相應(yīng)的、專門的安全標(biāo)準(zhǔn)；最后是電網(wǎng)環(huán)節(jié)，V2G相當(dāng)于分布式電源向電網(wǎng)送電，需要電網(wǎng)提高協(xié)調(diào)能力，需要更為嚴(yán)格的保護裝置。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)的動因
V2G技術(shù)未來在我國發(fā)展?jié)摿薮?，我國也在不斷推動該技術(shù)的發(fā)展。主要原因有兩個方面，一方面能有效調(diào)整用電負(fù)荷，我國新能源汽車保有量492萬輛，其中純電約400萬輛。假設(shè)平均每輛純電汽車的電池容量為50千瓦時，400萬輛純電動汽車充滿電需要2億千瓦時，按每輛車傳輸70%的電量給電網(wǎng)計算，電動汽車每年可貢獻約511億千瓦時，相當(dāng)于可供北、上、廣三地1.5個月的城市用電總量。可以有效地調(diào)整我國電網(wǎng)的用電負(fù)荷、削峰填谷、消納能源。另外一方面V2G技術(shù)有能力給新能源電動車主帶來盈利。夜晚和波谷時段電價低，電動車主可以在此時間段充滿電，在白天或高峰時段將車載電池儲存的電能以高價售給電網(wǎng)，從中獲取成本差價。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)國內(nèi)外對比
參考《V2G Global Roadmap》報告，可以看到全球V2G項目的成果以及發(fā)展趨勢，目前98%的項目重點放在技術(shù)層面。丹麥在2016年就建立了世界首個完全商業(yè)化V2G中心；德國2018年通過V2G消納可再生能源虛擬模式；美國2016年，V2G和V2H通過毛伊島上的80多
個充電樁連接；美國2020年，研發(fā)出50個用于V2G的創(chuàng)新性充電設(shè)備等。目前我國峰谷價差較小、車輛續(xù)航普遍不足等因素，V2G經(jīng)濟性的優(yōu)勢在現(xiàn)階段難以體現(xiàn)，目前V2G還處于示范運行階段。
目前我國充電樁產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，運作模式在積極探索中，技術(shù)水平也在持續(xù)提升，產(chǎn)業(yè)模式也在不斷地完善。其實充電樁從使用便捷性、新能源車推廣的角度來講，都是未來充電樁的重要發(fā)展方向。但從充電技術(shù)角度來講，充電樁本身并不是限制因素，新能源汽車電池的快充性能決定了未來充電樁充電技術(shù)的天花板。但是從社會需求、電網(wǎng)優(yōu)化、國家“碳中和”方面來講，未來充電樁發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。充電樁未來的技術(shù)發(fā)展方向主要是功率、電網(wǎng)調(diào)節(jié)等方面。下面就分層次詳細(xì)介紹該技術(shù)發(fā)展方向的動因、發(fā)展的思路、對充電樁的影響、國內(nèi)外研究水平，通過專業(yè)的技術(shù)理論，輔以通俗的語言，給大家描繪出充電樁未來技術(shù)發(fā)展藍圖。
一、功率
大功率快充樁定義
行業(yè)內(nèi)將充電功率為350kW、電壓平臺約1000Vd.c、充電電流達到350A定義為大功率充電。
我國大功率快充樁現(xiàn)狀
現(xiàn)階段我國公共樁中低功率交流樁占比較高，但這只是我國充電樁發(fā)展一個必須經(jīng)歷的過渡階段。主要原因在于技術(shù)、成本和市場方面，
目前大功率快充直流樁充電模塊、液冷模塊、電池快充技術(shù)不算太成熟，達不到商用水平，不足以滿足市場需求，本身設(shè)備成本就很高，后期硬件設(shè)備迭代升級成本又需要很高的投入。而慢充交流樁結(jié)構(gòu)相對簡單、技術(shù)成熟、維護方便、且設(shè)備成本較低。另外一方面充電樁行業(yè)發(fā)展初期，充電運營商前期為了搶占市場，采取廣泛投放低功率交流充電樁以搶占市場的策略，綜合導(dǎo)致我國充電樁市場大功率快充直流樁占比較低。
大功率充電樁發(fā)展的動因
目前我國公用充電樁充電功率當(dāng)前均值為60—100kw，充電時間當(dāng)前均值為1-1.5小時，未來充電功率大于350kw，充電時間10分鐘。主要是三個方面推動充電樁向大功率充電發(fā)展，一方面市場對快速充電的需求，從公共樁的運營情況來看，用戶都會有充電焦慮，對充電時間特別敏感，更加喜歡快速充電，尤其是電動汽車出租車、網(wǎng)約車車主更加青睞快速充電。而大功率直流充電樁可以大大縮短充電時長，滿足客戶的需求。另一方面，充電運營商對盈利的需求，目前充電商運營商模式盈利能力主要取決于單樁利用率和充電服務(wù)費。由于行業(yè)競爭激烈、用戶對充電費用很敏感，就導(dǎo)致充電服務(wù)費往上提升很困難，想要通過提升充電服務(wù)費加大盈利是不可能的。大功率直流充電樁可以有效提高充電樁的利用率，從而可以提升充電樁的回報率。最后一方面是經(jīng)濟拉動需求，大功率直流樁單樁成本高，價值量大，可以大幅拉動投資規(guī)模，帶動整個社會經(jīng)濟發(fā)展，提高充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模，未來市場空間廣闊，投資價值高。
大功率充電樁國內(nèi)外發(fā)展對比
大功率充電直流充電樁目前在全世界都是一個重點發(fā)展對象，當(dāng)下全球各地實行的充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的最高功率，遠高于目前商業(yè)化量產(chǎn)設(shè)備的功率水平。歐洲聯(lián)合充電標(biāo)準(zhǔn)（CCS）、日本電動汽車快速充電器協(xié)會（CHAdeMO）可支持功率水平最高，均為 400kW，目前日本電動汽車用快速充電器協(xié)會正在為900kW作準(zhǔn)備。我國自 2017 年起開始使用的 GB / T標(biāo)準(zhǔn)，充電樁可以提供 950V 電壓和 250A 電流，最大功率為 237.5 kW。2020年5月，CHAdeMO協(xié)會和中國電力企業(yè)聯(lián)合會共同發(fā)布了CHAdeMO快充標(biāo)準(zhǔn)的新版本CHAdeMO3.0。新的標(biāo)準(zhǔn)下，充電5分鐘就能補充200km以上續(xù)航，基本能夠滿足城市出行需求。此外，我國各大充電運營商也在不斷研發(fā)創(chuàng)新，提高快充技術(shù)，紛紛向400kw邁進。
二、充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)
定義：
利用充電樁雙向充放電，從車輛到電網(wǎng)，也就是V2G技術(shù)，即Vehicle-to-Grid，利用高度靈活的新能源電動汽車作為移動儲能單元，通過充電樁的雙向充放電起到調(diào)整用電負(fù)荷、改善電能質(zhì)量、消納可再生能源的作用。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)現(xiàn)狀
目前我國V2G技術(shù)還在探索階段，其實這個技術(shù)對于我國充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)意義重大。不過它是一個系統(tǒng)性工程，不是一蹴而就的事情，需要整個新能源汽車、充電樁、電網(wǎng)等各個環(huán)節(jié)打通，才能順利地推廣。首先要提高新能源汽車電池質(zhì)量，尤其是充放電次數(shù)必須大幅度提高；其次是聯(lián)合所有新能源汽車生產(chǎn)廠家保證新能源汽車可以對外放電；然后所有的充電樁要變成充放電樁，還需要制定相應(yīng)的、專門的安全標(biāo)準(zhǔn)；最后是電網(wǎng)環(huán)節(jié)，V2G相當(dāng)于分布式電源向電網(wǎng)送電，需要電網(wǎng)提高協(xié)調(diào)能力，需要更為嚴(yán)格的保護裝置。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)的動因
V2G技術(shù)未來在我國發(fā)展?jié)摿薮?，我國也在不斷推動該技術(shù)的發(fā)展。主要原因有兩個方面，一方面能有效調(diào)整用電負(fù)荷，我國新能源汽車保有量492萬輛，其中純電約400萬輛。假設(shè)平均每輛純電汽車的電池容量為50千瓦時，400萬輛純電動汽車充滿電需要2億千瓦時，按每輛車傳輸70%的電量給電網(wǎng)計算，電動汽車每年可貢獻約511億千瓦時，相當(dāng)于可供北、上、廣三地1.5個月的城市用電總量。可以有效地調(diào)整我國電網(wǎng)的用電負(fù)荷、削峰填谷、消納能源。另外一方面V2G技術(shù)有能力給新能源電動車主帶來盈利。夜晚和波谷時段電價低，電動車主可以在此時間段充滿電，在白天或高峰時段將車載電池儲存的電能以高價售給電網(wǎng)，從中獲取成本差價。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)國內(nèi)外對比
參考《V2G Global Roadmap》報告，可以看到全球V2G項目的成果以及發(fā)展趨勢，目前98%的項目重點放在技術(shù)層面。丹麥在2016年就建立了世界首個完全商業(yè)化V2G中心；德國2018年通過V2G消納可再生能源虛擬模式；美國2016年，V2G和V2H通過毛伊島上的80多
個充電樁連接；美國2020年，研發(fā)出50個用于V2G的創(chuàng)新性充電設(shè)備等。目前我國峰谷價差較小、車輛續(xù)航普遍不足等因素，V2G經(jīng)濟性的優(yōu)勢在現(xiàn)階段難以體現(xiàn)，目前V2G還處于示范運行階段。
