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电动汽车充电及运营模式探讨(转载)

xinruike 2022年06月18日 充电桩加盟 2 views 0

  [摘 要] 以电动汽车为主的新能源汽车发展已经列入“十二五”规划,成为我国节能减排、推动产业升级的重大工程。近年来,国家电网公司积极实施绿色能源、清洁能源发展战略,勇当先行者,开展了电动汽车能源供给体系的探索和实践。电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补给,是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。本文分析了电动汽车充电站整车充电、更换电池两种运营模式,对其自身的优缺点进行了比较分析,最后得出以更换电池为主、整车充电为辅的运营模式是适合我国电动汽车充电站未来发展的主流模式。

  [关键词] 新能源 电动车 充电 运营模式

  引言

  目前,随着电动汽车迅猛发展,与电动汽车相配套的充电站正成为一种新兴产业,各种资本正竞相进入该领域。国家电网已将电动汽车充电站并入智能电网统一规划,2010年率先在全国27个城市建设充电站网络,建设公用充电站75座、交流充电桩6209台以及部分电池更换站,南方电网也在大规模铺开充电网络建设,2010年11月8日,作为南方电网节能和新能源汽车应用的示范试点,广州市首个公共电动汽车充电站在亚运城投入运行,除了两大电网公司外,两大能源央企(中石化和中石油)也开始布局充电站市场。

  然而,一项新的产业仅有技术的创新是不够的,它还需要商业运营模式的创新。技术进步只是产业增长的外在表现,基于制度基因的商业模式的创新才是产业发展的关键。在我国,电动汽车充电站的业务才刚刚起步,运营模式还没形成,各个相关的利益群体对产业发展的倾向也不尽相同。根据国外电动汽车充电站的实际情况来看,根据技术与充电方式的不同,电动汽车充电站的运营模式基本上可以分为“整车充电”与“电池更换”两种模式。

  1.电动汽车概述

  电动汽车是以电池或超级电容为动力源,全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车,其关键技术包括电池技术、电机及驱动技术、整车控制技术等,具有行使零排放、噪音低、能源利用效率高、能源来源多样化等特点。电动汽车的研究表明,其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行,汽车走走停停,行驶速度不高,电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量,在制动过程中,电动机可自动转化为发电机,实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。

  2.电动汽车充电模式分析

  2.1电动汽车充电模式

  第一种是整车充电,又分为慢速充电和快速充电。慢速充电,是指采用小电流(0.1C~0.3C)在较长的时间内对蓄电池进行慢速充电,这种充电又叫普通充电,这种模式适合家庭、停车场等场所。快速充电又称应急充电,是指以较大的电流(一般用1 C~3C)在30min至2h的短时间内,为电动汽车进行充电的一种模式。它并不要求把电池完全充满,只满足继续行驶的需要就可以了。这种充电模式下,在15~30分钟的时间里,只为电池充电50%~80%。

  第二种是电池更换,这种模式是电池电量不足的时候,选择在附近的充电站把用完的电池卸下来,更换上充满电的电池,或者将来有移动电池更换车,到用户处进行更换。

  2.2整车充电与电池更换运营模式比较

  整车充电与电池更换模式都有自己的优点和不足,慢速充电模式简单方便。将来随着电动汽车保有量的增加,这种模式应占电动汽车充电的绝大比例,其他模式应是普通充电模式的备用和补充。但这种方式随意性大,如果没有相应的管理措施,将会对电网产生严重影响。当然,随着智能电网建设的逐步推进,如果能够实现电池与电网的信息互动,选择在负荷低谷时充电,大量的电动汽车的电池将变为移动储能单元,进而大大提高电网的经济性和稳定性。快速充电模式主要服务于没有条件实现慢充的用户、中长途旅行和应急充电,这种模式需要占用土地建设大量充电站,且充电站的布局要合理。当然,说是快充,等候的时间相对于目前加油站要长。另外,就目前的电池技术来讲,快充对电池的寿命有影响,尤其是充电曲线和电池特性不一致的话,对电池的影响会更大。

  电池更换模式首先要求车上电池必须标准化,只要是标准电池就可以立即更换,速度比较快。其次,车上电池可以不属于车主,不用购买,可以采取租赁的方式。但目前不少电动汽车制造企业的核心技术是电池本身,而电池的成本占居电动汽车总成本中的一半甚至更高,要求汽车制造商接受这种模式需要国家相关部门的大力推动,尤其是要制定相关标准以保障实施。当然,对于供电企业来说,建设换电站简单方便,通过引入专用线路给充电站供电。大量采用换电池模式可以减少对现有电网本身的影响。今后如果经营为电动汽车更换电池的业务,平时所储备的大量电池,还可起到储能的作用,即当电网需要电量的时候,可将电池电量返送回电网实现削峰填谷。总的来讲,这种模式对供电企业和电网本身比较有利。这种充电模式最大的问题是,需要庞大的资金来购买电池。购买后,如何对电池进行有效管理、如何计算租赁费用等,都需要进行仔细考虑。

  3.我国电动汽车充电设施发展思考

  国家电网2011年工作会议确定国家电网电动汽车充电站将确定以换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送的运营模式,加快电动汽车充换电站的布局和建设。电动汽车充电站的运营究竞选取哪种模式,应围绕“快速、健康、高效地推动电动汽车产业的发展及普及”这一核心目标,结合技术发展趋势和现实条件进行综合考量。最主要包括以下三个方面:一是消费者使用的总体经济性、方便性,这关系到运营模式的竞争力;二是能源供给企业的盈利模式,这决定着电动汽车充电站的可持续发展能力;三是对城市电网运行的影响,这是城市整个电网能否安全、高效地运行的关键因素。

  1)整车充电中的慢速充电方式可以充分利用低谷电力充电,电费相对降低,但是充电时间过长使车辆的使用十分不便;快速充电方式下充电时间短易于车辆的使用,但是充电费用较高,且会大大缩短电池的使用寿命,而且整车充电模式下初次购买及后续更换电池的费用很高 (约占车辆总30%~50%)。换电池模式单纯的租赁费和电费支出可能比整车充电模式有一定幅度增加,但是由于节省购买电池的费用,如果政策和管理到位,理论上车辆整个生命时期的运营费用会显著低于整车充电模式,且换电池模式的灵活性、方便性都相对较好。

  2)换电池模式属于能源新物流模式。换电池模式有利于电池生产企业规模化、标准化生产,有利于能源供给企业的规模化采购与集约化管理,专业化管理和完善的充放电设备有利于电池在尽可能长的时间运行在最佳状态,延长电池的使用寿命,能够显著降低总运营成本。能源供给企业作为一个相对独立的中间运营商,有利于政府施加更具针对性的扶持和优惠政策,如电价政策、购买电池补贴政策等,容易建立起清晰的财务盈利模式,比单纯提供充电服务可获得更高的经济回报,具有更大的发展空间。

  3)整车充电中的快充大量发展将使得电网谐波污染问题突出,治理成本提高。换电池模式集中充电便于统一调度、管理和监控,能够最大程度发挥削峰填谷作用,提高电力系统负荷率,最大限度减少谐波污染等对电网的不利影响,有利于电网的安全稳定运行和电力资源的优化利用。

  综上所述,换电池模式具有更突出的优势和更广阔的发展前景。考虑到差异化需求和特殊情况下电能补给的需要,以更换电池为主、整车充电为辅的运营模式将成为我国电动汽车充电站未来发展的主流模式。

  4.结束语

  电动汽车是零排放、零污染的新能源绿色产品,具有良好的发展前景,而电动汽车的能量补给是其发展的前提和基础,电动汽车充电站作为电动汽车能量补给的重要基础设施,它是否具有新颖、高效的商业化运营模式是该产业发展的关键。在20到30年内,在燃料电池电动汽车的时代没有到来之前,能够快速更换电池的纯电动汽车、增程式电动汽车和与之配套的电池租赁、电池维护、充电服务的运营模式,是电动汽车完全实现商业化的最佳途径——这就是电动汽车已经清晰可见的“真神”!

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