电动汽车充电设施建设研究与应用

摘要:在资源与环境问题日益严峻的当下，在政府的鼓励与消费者环保节约意识提高的良好环境中，电动汽车未来势必拥有广阔的市场与蓬勃的发展。充电基础设施作为电动汽车的基础尚未成熟，仍处于起步阶段，给消费者带来了顾虑，对电动汽车的推广造成阻力本文基于国内实际情况，对充电基础设施建设成果进行介绍，详细分析当前基础设施存在的缺陷及面临的挑战，最后对充电基础设施建设进行前景展望。

1.前言

2016年，我国汽车产销均突破2800万辆，这些汽车主要以化石燃料为能源。燃油汽车在提供便利的同时，消耗了大量宝贵的不可再生资源，也造成严重的环境问题。在资源与环境的双重压力下，发展电动汽车是必经之路。而电池具有强大的续航性能，能够方便高效且稳定地充电是电动汽车产业健康发展的重要前提和保障基础。因而，规划制定充电设施发展战略，是电动汽车实现广泛推广和应用的条件。

2.电动汽车充电设施发展现状

车载电池作为电动汽车的关键部分，充电效率、续航里程和使用寿命三大指标直接影响到电动汽车的发展。目前，车载电池主要有铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池(磷酸铁锂电池和三元锂电池)三类。除少数短途公交车与景点观光车外，绝大部分电动汽车采用锂离子电池作为动力，故配套充电设施也基本服务于此。充电设备包含充电桩、充电站与换电站。其中，充电桩数量最多，安装密度最大最贴近用户需求;充电站提供包含不同功率的交直流充电桩，服务于不同类型的汽车;换电站提供更换电池包服务，但需要专人操作，发展相对缓慢。纵观近年来充电设施的发展，大体呈现以下特点:

2.1电动汽车及其充电基础设施多层次、宽领域、蓬勃发展的格局基本形成

据统计，截至2016年，已建成各类充电桩共23万座，其中大部分为公共充电桩，各类型新能源汽车共计109.02万辆。充电桩数量与2015年底相比，增速超过400%。在电动汽车推广的大环境下，京、沪、广、深等一线城市以及杭州、合肥、济南等二线城市已经初步形成了规模较大、相对成熟的城市充电网络;沪宁杭与珠三角地区大力发展城际充电网络;京沪、京港澳等高速服务区建成了高速路网省际充电系统。随着城市、城际、省际多层级的充电网络逐渐形成，充电基础设施网络正走向成熟。

2.2充电设施技术水平不断提高

目前，交直流充电桩、V2G、电池快速更换设备等已经实现国产化，且产品性能不断提高，已投入运营的交直流充电桩普遍在60～120kW之间，具有电池快充能力，极大地缩短了充电时间。充电设施的实时监控、计算、统计与检测报警等技术日趋成熟;此外，充电基础设施与互联网+、智能电网、云(e)快充等跨领域新技术的交叉结合也在试点运行。

2.3行业标准逐步完善

目前，国家已制定充电系统及设备、电池包、充电设施、充放电分约60余项技术标准，基本建立了电动汽车充电行业标准体系，增大了我国在电动汽车行业发展的主动性与影响力。

2.4国家配套支持、补贴政策陆续出台

近年来，各级政府和有关部门，贯彻落实相关决策部署，为电动汽车的推广和充电基础设施行业的发展制定和出台了一系列多方位的配套支持政策，包括购车补贴、充电服务指导价格和充电基础设施建设财政补贴等，为促进电动汽车产业的蓬勃发展提供了不竭动力。

3.充电基础设施存在的问题与挑战

纵观国内外，充电基础设施建设起步较晚，实现行业发展与完善还需迎接挑战与克服困难，推进难度依然较大。

3.1充电基础设施建设难度大

近年来，尽管电动汽车质量和规模显著提升，但是相较于传统燃油汽车，比例仍然较低。主要原因是消费者对电动汽车续航里程、电池寿命和充电便捷性存在顾虑。这一方面需要政府和行业专家引导消费者扭转消费观念，使其认识到电动汽车节能环保与行程成本低等优点;另一方面要打消消费者的顾虑，相关企业应当加大投入充电技术研发及基础设施建设。然而，设施建设涉及规划、施工、用电等诸多领域，在具体施行过程中，涵盖多个政府部门、用户群体和企电动汽车才能迎来发展的新格局。比如，充换电站占地面积广，用电需求大，现有站点布点偏僻，用户使用不便;社会公共停车场和小区私人车位充电桩建设涉及利益主体多而分散，难以统一协调。

3.2充电设施对电网运行的影响

目前，我国电动汽车及其相关行业进入高速推广发展阶段，充电基础设施数量与质量大幅提高。大量电动汽车充电所产生的集聚效应给配电网增加了较大的负荷压力;快充与慢充等不同的充电模式，对电网产生影响的强度与时间不同，需要分阶段、分类型将充电设施对电网运行的影响进行分析处理，妥善解决。

3.3电动汽车推广与充电基础建设不协调

电动汽车行业发展普遍着眼于汽车推广而忽视了充电设施完善，导致车桩配比失衡。截至2016年底，车桩配比为4.75:1，有车无桩的问题突出。另一方面，因为充换电站布局不合理、充电桩通用性差加之消费者对电动汽车认可度不高等原因，部分地区也存在有桩无的现象。

4.推动技术创新，让技术创新成为行业发展的根本动力

4.1加快充电设施的技术创新

对于主流电动汽车来说，目前交直流充电桩可以实现30分钟将击能力和提高充电设备功率等方面做深入研究，将充电时间由目前的几十分钟缩短到十几分钟甚至几分钟，既改善了汽车的续航里程，同时使充电更加轻松便捷。

4.2加强电网保障能力

配套电网作为充电基础设施发展的坚实保障，需要加强自身建设与匹配。根据实际条件与用户需求，合理制定相关的设计规范和标准加强充电基础设施建设与改造完善，确保“设施建设，电网先行”有效解决用户找桩慢、出行难等问题，持续提升充换电服务水平。

4.3构建智能充电网络

建立“互联网+充电基础设施”的发展模式，与智能电网、智能交通、大数据平台等新理念、新技术相融合。提高充电基础设施与电网、用户的能量与信息互动。以用户为中心，引入互联网商业模式，加强数据统计管理，提供预约充电、空桩查询、移动支付、实时查询等服务，并积极拓展有关业务，提升电动汽车充电便捷性和设备使用效率。

结束语

随着环境问题越来越受到重视，电动汽车产业势必迎来蓬勃发展的未来，因此有必要对充电基础设施建设进行深入探讨与研究，为充电基础设施明确发展前景与方向。

参考文献:

[1]陈良亮，张浩，倪峰，朱金大电动汽车能源供给设施建设现状与发展探讨[J].电力系统自动化，2011，35(14):11-17.

[2]吴志力.电动汽车充电技术应用现状与发展趋势[J].浙江电力，2012，31(08):6-9+78.

[3]陈宗，吴振军电动汽车技术(6)电动汽车充电站建设[J].大众用电，2008，(06):34-36.

[4]张帝，姜久春，张维戈，王晓峰，黄彧电动出租车充电桩优化配置[J].电工技术学报，2015，30(18):181-188

[5]罗文雲，周浩，李金宝国内外电动汽车充电设施发展现状综述[J].机电信息，2017，(24):156-157.