新能源電動(dòng)車快速增長(zhǎng)帶來(lái)的充電難題及解決方案

安科瑞虞佳豪

從中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(認(rèn)可委員會(huì)，CNAS)獲悉，截至目前，中國(guó)已有近200家新能源汽車相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)獲得CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可，覆蓋整車、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車載儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施等檢測(cè)能力。

?CNAS認(rèn)可的認(rèn)證機(jī)構(gòu)中有94家為新能源汽車及相關(guān)企業(yè)開(kāi)展了質(zhì)量管理體系和產(chǎn)品認(rèn)證服務(wù)，累計(jì)為400余家企業(yè)頒發(fā)認(rèn)證證書(shū)500余張，近四年年均增長(zhǎng)率41%，有力促進(jìn)了中國(guó)的新能源汽車制造、維護(hù)、大數(shù)據(jù)處理、充電樁、電池設(shè)計(jì)等產(chǎn)品(服務(wù))質(zhì)量和管理水平的提高。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，得益于國(guó)家前瞻性政策引導(dǎo)和企業(yè)集體跟進(jìn)，中國(guó)已成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，產(chǎn)銷量連續(xù)8年穩(wěn)居世界首位。截至2022年底，中國(guó)新能源汽車保有量約1310萬(wàn)輛，超過(guò)全球總量的一半。

CNAS相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，認(rèn)可是對(duì)合格評(píng)定機(jī)構(gòu)具備特定能力的第三方證明活動(dòng)。近年來(lái)，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出新趨勢(shì)，檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)發(fā)生了很多根本性的變化，對(duì)認(rèn)可工作不斷提出新的需求。此外，在檢測(cè)手段多樣化發(fā)展形勢(shì)下，認(rèn)可評(píng)價(jià)方式也需多樣化。

針對(duì)中國(guó)新能源汽車領(lǐng)域認(rèn)可需求和認(rèn)可工作自身的變化特點(diǎn)，CNAS開(kāi)展相關(guān)科研、調(diào)研、培訓(xùn)等工作，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)提供增值服務(wù)，包括推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，開(kāi)展技術(shù)能力評(píng)價(jià)，促進(jìn)中國(guó)新能源汽車檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告得到國(guó)外采信，為中國(guó)新能源汽車企業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力搭建橋梁等。

據(jù)介紹，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)認(rèn)可工作高質(zhì)量發(fā)展，近年來(lái)，CNAS開(kāi)展了一系列研究和探索工作。下一步，CNAS將重點(diǎn)培養(yǎng)燃料電池、汽車風(fēng)洞、軟件信息技術(shù)、智能駕駛、網(wǎng)聯(lián)測(cè)試等新興領(lǐng)域的評(píng)審專家，為新的檢測(cè)技術(shù)認(rèn)可保駕護(hù)航。

新能源汽車規(guī)?；l(fā)展的同時(shí)，充電不便利的痛點(diǎn)愈發(fā)明顯。在未來(lái)的新能源汽車行業(yè)發(fā)展當(dāng)中，充電的矛盾要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于造車的矛盾。

解決好充電的問(wèn)題成為電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的一個(gè)突出問(wèn)題。解決充電補(bǔ)能問(wèn)題，重要的方式之一是大功率充電（超充），但是超充站建設(shè)，存在著土地資源緊張以及充電站負(fù)荷容量限制的問(wèn)題。相較于造車新勢(shì)力或第三方充電服務(wù)企業(yè)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)充電站，加油站改建充電站更便利，本文主要探討加油站改建充電站的意義及方法。

縱觀我國(guó)市場(chǎng)上已投放的充電樁，大致分四類：一類是由國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)，主要在高速公路服務(wù)區(qū)或固定的充電站，城市網(wǎng)點(diǎn)較少，且服務(wù)對(duì)象大多為公交車；第二類為車企自建，第三類則是由第三方新能源汽車充電服務(wù)公司建立，第四類是各種加油站的改建。相比較而言，加油站轉(zhuǎn)型超充站更便利且空間巨大。

眾所周知，城市土地較少，特別是一線城市，但往往這些地區(qū)的充電需求較旺盛。而廣為布局的加油站，已在交通要道提前擁有土地資源。隨著超充技術(shù)發(fā)展，超充補(bǔ)電速度也越來(lái)越快，對(duì)于電動(dòng)汽車車主來(lái)說(shuō)，過(guò)去養(yǎng)成的去加油站加油的習(xí)慣，在電動(dòng)化時(shí)代，將通過(guò)加油站得以延續(xù)。據(jù)中信證券測(cè)算充電行業(yè)遠(yuǎn)期市場(chǎng)空間達(dá)到超千億元，一旦國(guó)內(nèi)多數(shù)加油站成功轉(zhuǎn)型為超充站，影響巨大。

2022年中國(guó)加油站總數(shù)量達(dá)11.50萬(wàn)座，這些加油站大部分可以轉(zhuǎn)化為充電站。實(shí)際上，中石油、中石化對(duì)于轉(zhuǎn)型充電站十分積極。譬如中石化、中石油在財(cái)務(wù)報(bào)告中均表示，隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，兩者都決定迎合新的發(fā)展趨勢(shì)，使它們旗下的加油站不僅僅局限于加油的零售業(yè)務(wù)，而且向綜合能源服務(wù)商發(fā)展。中石化方面表示，到2025年要在5000座以上加油站里建超充站，現(xiàn)在已經(jīng)建了2000多個(gè)站。而中石油已于2022年下半年，成立了瞄準(zhǔn)充換電市場(chǎng)的中油綠電新能源有限公司。

因?yàn)槌潆娝俣鹊募涌?，超充站和加油站很多方面相似，加油站是很容易過(guò)渡到超充站的。而且上海、北京這樣的超大型城市中，加油站銷量越來(lái)越小，急需轉(zhuǎn)型，超充站是一個(gè)重要的轉(zhuǎn)型方向。

加油站轉(zhuǎn)型超充站存在的問(wèn)題

超充站建設(shè)問(wèn)題之一就是土地資源緊張，但是如果由加油站轉(zhuǎn)型超充站，這個(gè)問(wèn)題便可迎刃而解。那么還有哪些障礙呢？

目前，我國(guó)的加油站轉(zhuǎn)型超充站，之所以還僅僅是一個(gè)趨勢(shì)，并沒(méi)有大規(guī)模發(fā)展，關(guān)鍵的制約因素是經(jīng)濟(jì)利益。超充充電成本、效率方面，目前來(lái)看還不足以支撐加油站的發(fā)展，不過(guò)隨著超充車輛的增多，再有三四年的時(shí)間，就可以完全能夠支持企業(yè)效益提升。由此可以預(yù)測(cè)，未來(lái)在新能源汽車逐漸取代燃油車的過(guò)程，大多數(shù)加油站可快速地轉(zhuǎn)型到超充站的。

加油站轉(zhuǎn)型超充站，還有一個(gè)難題，那就是電力來(lái)源問(wèn)題。超充的功率需求對(duì)不少企業(yè)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是很大的挑戰(zhàn)，特別是在用電高峰時(shí)段。目前解決這一問(wèn)題的辦法是充電站配置光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)。光儲(chǔ)充一體化，是指由市電、分布式光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)備和常規(guī)負(fù)荷組成的供配用電系統(tǒng)。這套系統(tǒng)中關(guān)鍵在于儲(chǔ)能的參與，使得超充站可以實(shí)現(xiàn)局部微網(wǎng)的削峰填谷，而且很好地應(yīng)對(duì)超充時(shí)代的大負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，很好的解決部分電網(wǎng)增容、擴(kuò)容的矛盾問(wèn)題。

安科瑞充電解決方案

傳統(tǒng)的加油站電力負(fù)荷很小，主要有加油機(jī)油泵、形象用電、照明用電等，一般單個(gè)傳統(tǒng)加油站負(fù)荷不超過(guò)50kW，采用0.4kV供電。但是如果轉(zhuǎn)為充電站，那負(fù)荷可能會(huì)幾十倍的增加。如果全部依賴電網(wǎng)供電，第一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)?shù)仉娏Σ块T是否能滿足供電要求，對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大；第二個(gè)是成本太高而減少利潤(rùn)空間，通過(guò)配置市電、光伏、儲(chǔ)能相結(jié)合的方式可以擴(kuò)充供電容量，大幅降低用電成本，提高充電站運(yùn)行靈活性。

充電站供電系統(tǒng)主要為充電設(shè)備提供電源，由一次設(shè)備（開(kāi)關(guān)柜、變壓器等）和光伏組件、光伏逆變器、儲(chǔ)能設(shè)備組成，見(jiàn)圖1所示。充電設(shè)備及光伏、儲(chǔ)能設(shè)備是整個(gè)充電站電氣系統(tǒng)的核心部分，一般充電設(shè)備采用大功率直流充電樁，儲(chǔ)能設(shè)備可以采用儲(chǔ)能集裝箱或者分布式儲(chǔ)能柜，可以根據(jù)情況分步擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)電池快充、削峰填谷、光伏充電、余電上網(wǎng)、電網(wǎng)平衡、應(yīng)急電源等功能。這種方式除了應(yīng)用在加油站之外，還可以大量應(yīng)用在居民小區(qū)、商業(yè)樓宇、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等等。

圖1 充電站光儲(chǔ)充一體化模式

充電設(shè)備

安科瑞AEV300-DC160S一體式非車載直流充電機(jī)是一種符合國(guó)標(biāo)充電接口標(biāo)準(zhǔn)、輸出功率達(dá)到160kW的直流快速充電機(jī)，滿足快速充電的需要，是國(guó)家電網(wǎng)充電樁供應(yīng)商之一。充電樁具備高轉(zhuǎn)換效率充電模塊，整樁采用國(guó)家電網(wǎng)指定供應(yīng)商模塊，其充電時(shí)的轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到96%，通過(guò)2018國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。設(shè)備自帶故障診斷系統(tǒng)，同時(shí)支持遠(yuǎn)程升級(jí)，能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程復(fù)位，減少運(yùn)營(yíng)成本投入，同時(shí)具備待機(jī)斷電功能，多重防護(hù)，產(chǎn)品具備過(guò)流、過(guò)壓、漏電、短路、防浪涌、接地連續(xù)性檢測(cè)保護(hù)，性能參數(shù)如表1所示。

圖2 AEV300-DC160SS一體式非車載直流充電機(jī)

表1 AEV300-DC160SS一體式非車載直流充電機(jī)性能參數(shù)

除了160kW國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化直流充電樁之外，公司還提供120kW、80kW、60kW互聯(lián)網(wǎng)版本直流充電樁以及7kW交流充電樁，滿足各種場(chǎng)合的充電要求。

充電運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)

充電運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過(guò)APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過(guò)平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)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(nèi)充電，避免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的負(fù)荷。

平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外，還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)營(yíng)成本，平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

圖4 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

圖5 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖6 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)：顯示運(yùn)營(yíng)信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。

圖7運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)界面

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

圖8收益查詢界面

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

圖9故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營(yíng)商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖10訂單查詢界面

審核編輯：湯梓紅