大功率快充技术或成技术竞争新焦点

2017-08-16 14:27:08 新能源汽车报　点击量：评论 (0)

　影响电动汽车发展的两大主要因素是里程焦虑和充电焦虑，随着动力电池技术的不断突破，电动汽车续航里程逐渐提高。乘用车方面由最初的150km，已经提升到了400km，基本上已经解决了电动汽车的里程焦虑。与此

　影响电动汽车发展的两大主要因素是里程焦虑和充电焦虑，随着动力电池技术的不断突破，电动汽车续航里程逐渐提高。乘用车方面由最初的150km，已经提升到了400km，基本上已经解决了电动汽车的里程焦虑。与此同时，充电反而变成了一个核心的技术问题，甚至成为中外新一轮技术竞争的焦点问题。中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高也曾指出，2020年电动车与燃油车全方位的竞争，快充功率能否达标显得至关重要。

　　关于大功率充电，业界还没有对大功率充电进行明确的定义。我们姑且将电动汽车搭载的电量设定为100kWh（按照每百公里20kWh耗电量计算），且充电倍率＞2C（即半小时充满电）为前提条件，充电10-20分钟（与传统燃油车的加油时间保持一致）可以行驶＞100km的充电功率定义为大功率充电。从盈利方面考虑，当前普遍亏损的充电基础设施运营商对于大功率充电是迫切需要的。

　　大功率下新挑战

　　首先，对于乘用车而言，电池的单体能量密度要达到300Wh/kg，否则对于100kWh的电量装载难度较大（重量和体积都是瓶颈）。

　　其次，充电倍率也要在2-6C，否则无法保证充电时间。由于锂离子电池的特性决定了能量密度与充电倍率是鱼和熊掌不可兼得的，单独实现高能量密度或较大的充电倍率还比较容易，但如何平衡这两种特性是我国动力电池企业必须要面对的问题。

　　我国动力电池企业要加大高能量密度快充电池的研发布局，争取在2020年补贴取消之前，研发出有竞争力的产品，以避免市场被外国产品占领。

　　如果未来350kW大功率充电成为现实，同时假设我国现阶段的电动汽车（110kW充电功率）可以正常使用的前提下，大功率充电桩的功率利用还不到1/3，不仅不会缩短充电时间，还会影响大功率充电桩的利用率，因此，必须要提高车辆可负载的电流和电压。

　　电流大幅度提高会增加车辆电子元器件的发热量，浪费电能，同时对于线束的要求也比较高，而相比之下，提高整车的电压平台效果要好一些。

　　我国乘用车企业趁着大功率充电还没有到来之前，应将高电压平台的产品列入到研发规划之中，甚至可以根据国内电动汽车市场的发展情况有序地推进研发，并验证技术可行性，且不可由于技术门槛高而不去尝试，防止重蹈覆辙，继续走用“市场换技术”老路。

　　我国零部件供应商应把自身的技术研发规划与全球电动汽车的发展趋势相结合，尽早突破高压零部件的技术障碍，实现国产化，为“弯道超车”做好准备。

　　保障充电兼容性

　　即使未来大功率充电成为事实之后，对电动汽车来讲，可能还是会有一些小功率充电的车存在，这种情况下如何提高整个设备的功率兼容性，是一个比较关键的问题。

　　充电桩生产企业应提前布局柔性智能充电技术的研发，在充电模式的拓补上要考虑宽范围功率的兼容性和保持全范围的高效性。

　　据了解，我国部分乘用车企业已经规划2020年前后实现产品500km续航，这给标委会提供了足够时间来验证技术的可行性，以及相关标准的制定，包括连接器、电缆、电流速度、散热等方面内容应重新定义或修改。

　　另外，今年3月4－8日，国际电工委员会TC69MT5-6工作组在荷兰代尔夫特召开了电动汽车大功率充电国际标准第一次会议。该工作组的目标就是为了实现大功率充电，对现有的标准进行全面修订以适应新的技术要求。我国在标准制定的时候，应该更多的参与到国际讨论当中，以增强国产电动汽车的国际竞争力。

　　由于充电基础设施行业的门槛较低，缺少必要的产品准入制度，导致市场上的产品种类繁多、质量参差不齐。而大功率充电桩对于元器件、耐压、绝缘、线缆、插头、散热、兼容性等方面有更高的要求，为了确保充电的安全性、可靠性和兼容性，认证制度就显得尤为重要了。国家能源局应尽早出台充电桩产品的认证制度，以保障充电桩的安全性、可靠性和产品一致性，确保充电行业健康发展。

　　规划用电新模式

　　推广大功率充电需要规划好大功率充电站规模化后的运行模式，以减小或避免对大电网的冲击。充电基础设施离不开电网，电网公司要做好接入大规模大功率充电的准备，包括负荷预测、电源规划、电网规划等众多方面。

　　在负荷预测方面，要在传统负荷预测的基础上，挖掘有序充放电潜力，考虑时空特性，根据不同类型电动汽车在不同充电行为下对应的充电模式，预测电动汽车充电需求，提高负荷预测精度。

　　在电源规划方面，要依据电动汽车发展规模，分析电动汽车与电网互动促进可再生能源消纳的比例，优化电源结构。

　　在电网规划方面，配电网规划与充换电设施规划相衔接，根据不同地区负荷接入标准、充换电设施用电容量，及时调整电力设计标准，满足各地电动汽车发展需求。

　　在城市电网方面，要加大智能化项目和信息通信基础设施的投入，为有序充电管理提供支撑；依据大型集中充电站点建设需求，及时建设或改造配套变电站，满足充电基础设施接纳条件。

　　在局部配电网方面，要对老旧居民小区和公共停车场依据需要及时进行电网增容改造；加强对充电设施用户接入把关，强化用电安全管理；对冲击性负荷，做好局域电网补强，避免对周围用户造成影响。

　　在通信方面，要开发电网调度与车联网平台的接口，电网调度从车联网平台获取用户需求和充电设施实时运行状态的数据。

　　在控制方面，要在设定的互动目标下，调度系统根据电网实时信息、电动汽车状态、用户需求信息等，构建多时间尺度电动汽车与清洁能源协同优化调动策略，并发送控制指令。

　　在工作机制方面，要建立多层级电动汽车有序充电架构，包括电动汽车用户管理层、本地能量管理层、集成管理层、电网管理层等，并将其纳入需求侧响应、调度的常规工作运行机制。

　　此外，我国可以考虑在电动汽车推广力度大的城市先行开展有序充放电试点。比如在北京、上海、天津等城市开展电动汽车通过与电网互动参与辅助服务等试点工作，探索研究电动汽车参与电网互动，实现有序充放电对电网资产效率的提升。