中國儲能網(wǎng)訊：近年來，在政策、市場雙因素驅(qū)動下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，帶動充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，建成了世界最大規(guī)模的充換電設(shè)施服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)入新的發(fā)展階段，完善充換電標(biāo)準(zhǔn)體系、加速充換電技術(shù)創(chuàng)新，是推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
01
充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)
（一）充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展
目前，我國已建成世界最大規(guī)模的充換電設(shè)施服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平增強(qiáng)。一是基本建成了相對完善的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系。形成了由四類設(shè)施構(gòu)成的基礎(chǔ)設(shè)施體系，包括自用充電設(shè)施（居民個人在自有產(chǎn)權(quán)車位上加裝的充電設(shè)施）、專用公共充電設(shè)施（專為某個法人單位、企業(yè)等新能源汽車提供充電服務(wù)的設(shè)施）、共用充電設(shè)施（為已建成的住宅小區(qū)業(yè)主提供服務(wù)的充電基礎(chǔ)設(shè)施）、公用充電設(shè)施（服務(wù)于各類社會電動車輛的公共充電設(shè)施）。二是基本形成相對完善的市場體系。全國充電運(yùn)營商數(shù)量已超千家，形成了相對完備的配套體系和標(biāo)準(zhǔn)體系。三是基本形成了充電設(shè)施與互聯(lián)網(wǎng)相融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。我國已建成“互聯(lián)網(wǎng)+”的多層次平臺體系，包括從國家到地方的多級行業(yè)監(jiān)管平臺、企業(yè)聯(lián)盟形式的行業(yè)數(shù)據(jù)共享平臺。四是科技和商業(yè)創(chuàng)新取得突破進(jìn)展。在大功率充電、即插即充與無感支付、換電、車網(wǎng)互動和自動充電等技術(shù)和模式創(chuàng)新方面，我國在國際上整體處于領(lǐng)先水平。
截至2021年9月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施總數(shù)量達(dá)222.3萬臺，同比增長56.8%，其中公共充電樁104.4萬臺，隨車配建私人充電樁102.4萬臺。同期，我國新能源汽車保有量達(dá)678萬輛，車樁比為3.05:1。從今年下半年開始，工信部與國家能源局聯(lián)合開展新能源汽車換電模式應(yīng)用試點，截至9月，全國建成換電站890座，整體呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。
（二）充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
充電技術(shù)有待提升。一方面，充電時間較長，直流快充雖較交流慢充效率高，半小時能充電80%，但仍不能有效滿足用戶對于快速補(bǔ)電的需求。另一方面，充電存在一定安全風(fēng)險，新能源車自燃事故普遍發(fā)生在充電期間，快充更易觸發(fā)電池?zé)崾Э剡M(jìn)而導(dǎo)致失效起火現(xiàn)象。
商業(yè)模式不可持續(xù)?，F(xiàn)階段，充電運(yùn)營商的主要收入手段是收取充電服務(wù)費(fèi)，但由于其核心業(yè)務(wù)需要電池、整車廠商高度配合，資源的開發(fā)和整合能力成為充電運(yùn)營商開展業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，以致目前充電運(yùn)營企業(yè)都是重資產(chǎn)運(yùn)營，因前期投入高，大量企業(yè)尚未實現(xiàn)盈利。此外，換電尚處于探索階段，目前未形成明晰的盈利模式。
推廣過程障礙重重。一是土地使用方面，公共場地大多因早已規(guī)劃完畢，政府部門難以重新劃撥充換電站點建設(shè)用地。二是電力容量限制，老舊小區(qū)和用電量較大的商業(yè)區(qū)擴(kuò)容難度大、成本高，相關(guān)方之間協(xié)調(diào)困難。三是不同廠商充電設(shè)備質(zhì)量參差不齊，設(shè)備維護(hù)缺乏規(guī)范的服務(wù)體系標(biāo)準(zhǔn)，部分舊樁存在安全隱患。四是因缺乏有效管理而產(chǎn)生的燃油車占位，以及不同運(yùn)營商之間支付方式不通用而帶來的不良體驗，均影響充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步推廣。
02
充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)分析
（一）完善的標(biāo)準(zhǔn)體系是充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的前提
2015年，國家能源局印發(fā)《電動汽車充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系項目表（2015年版）》，開啟了國家層面電動汽車充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系研制工作。經(jīng)過幾年的發(fā)展完善，我國已形成基礎(chǔ)通用、電能補(bǔ)給、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)與運(yùn)行四大模塊標(biāo)準(zhǔn)。其中，基礎(chǔ)通用包含術(shù)語、標(biāo)志標(biāo)識、信息安全等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；電能補(bǔ)給包含交流充電、直流充電、電池更換、試驗檢測等方面標(biāo)準(zhǔn)；服務(wù)網(wǎng)絡(luò)包含信息交互、充換電站等標(biāo)準(zhǔn)；建設(shè)與運(yùn)行模塊包含計量、電能質(zhì)量、與電網(wǎng)互動、運(yùn)行管理、竣工驗收等標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)促進(jìn)了充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品化，同時有利于產(chǎn)品規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)規(guī)范化，下一步，可以從標(biāo)識檢測認(rèn)證、無線充電、大功率充電技術(shù)、充電信息安全、換電、特種車輛充電、V2X技術(shù)（vehicle to everything, 即車用無線通信技術(shù)）等方面著手，制定各類細(xì)項標(biāo)準(zhǔn)。
（二）ChaoJi充電技術(shù)將大幅縮短充電時間
ChaoJi充電技術(shù)是一套完整的電動汽車直流充電系統(tǒng)解決方案，針對充電系統(tǒng)現(xiàn)有問題，在充電安全、充電功率、結(jié)構(gòu)設(shè)計、向前兼容性（能夠兼容國際四大充電系統(tǒng)：GB/T2015、CHAdeMO、CCS1和CCS2）及未來應(yīng)用等方面進(jìn)行了全面提升，其最大充電電流達(dá)360安培，未來充電功率可達(dá)900千瓦，充電5分鐘即可行駛400公里。
2020年6月，國家電網(wǎng)與日本電動汽車快速充電器協(xié)會（日本CHAdeMO協(xié)議會）聯(lián)合在線發(fā)布《電動汽車ChaoJi傳導(dǎo)充電技術(shù)白皮書》和CHAdeMO3.0標(biāo)準(zhǔn)；中國電力企業(yè)聯(lián)合會與CHAdeMO協(xié)議會同步啟動ChaoJi產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線研究，標(biāo)志著ChaoJi充電技術(shù)邁入標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用新階段。
（三）無線充電技術(shù)使充電更智能便利
自動駕駛技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用催生了無線充電技術(shù)，無線充電作為自動駕駛的一部分，將與自動駕駛汽車發(fā)展高度融合。無線充電具有占地少、充電安全便利、后期維護(hù)成本低等優(yōu)勢，但目前在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上存在一些問題。比如，充電效率不高，峰值效率為90%左右，比傳統(tǒng)充電效率低5個百分點；又如，缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?？傮w來看，無線充電目前處于探索階段，未來應(yīng)用場景廣闊。
（四）V2G技術(shù)使雙向充電成為可能
V2G（Vehicle-to-grid）描述了電動汽車與電網(wǎng)的互動關(guān)系，當(dāng)車載電池需要充電時，電流從電網(wǎng)向車輛補(bǔ)給，而當(dāng)電動汽車不使用時，車載電池的電能也能銷售給電網(wǎng)。電動汽車作為分布式儲能單元，給V2G技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展?jié)摿?。V2G通過雙向充電實現(xiàn)了能量在電動車與電網(wǎng)之間的智能流動，助力電網(wǎng)削峰填谷，維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定，同時通過車輛儲存電能供給電網(wǎng)，促進(jìn)了可再生能源的利用。
目前，V2G技術(shù)已在中新天津生態(tài)城落地，接下來，我國可以全球率先規(guī)?；逃脼槟繕?biāo)，構(gòu)建車網(wǎng)互動的國家協(xié)同推進(jìn)機(jī)制。首先，保持與國際同步，積極參與國際交流和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。其次，制定分階段路線圖，明確各階段的工作重點，制定完善的保障機(jī)制。再次，建立跨行業(yè)工作組，聯(lián)合推進(jìn)V2G技術(shù)全面落地。V2G技術(shù)在發(fā)展過程中還需注意與儲能、梯次利用等技術(shù)協(xié)同發(fā)展，應(yīng)用場景將更廣泛。
（五）換電安全技術(shù)體系保障換電站穩(wěn)固運(yùn)行
換電安全是包括車身、電池、換電站在內(nèi)所有環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)安全和流程安全。車身方面，需加強(qiáng)車輛底盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保整車安全和性能表現(xiàn)，針對卡扣式和螺栓式分別制定5000次和1500次的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；電池方面，注重運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測電池充電的過程數(shù)據(jù)，判斷電池內(nèi)部性能表現(xiàn)，及時識別風(fēng)險，并根據(jù)電池壽命衰減趨勢和電池變化，預(yù)測電池壽命；換電站方面，依靠態(tài)勢感知系統(tǒng)、安全加固技術(shù)和信息安全管理機(jī)制，對設(shè)備、信息和應(yīng)用軟件進(jìn)行全方位保護(hù)，還需配備阻燃電纜和多功能防爆車位，完善自動滅火系統(tǒng)。換電結(jié)構(gòu)對傳統(tǒng)車輛一體化設(shè)計構(gòu)成了挑戰(zhàn)，這對開發(fā)全新汽車平臺和車型提出了要求，需要換電企業(yè)和OEM企業(yè)（原始設(shè)備制造商）合作，形成成熟的換電技術(shù)體系。
今年11月1日開始實施的《電動汽車換電安全要求》，是我國汽車行業(yè)在換電領(lǐng)域制定的首個基礎(chǔ)通用國家標(biāo)準(zhǔn)，明確了換電車輛的一般安全要求、整車安全要求及系統(tǒng)部件安全要求，有助于引導(dǎo)汽車企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)，提升換電電動汽車的安全性，支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
（六）共享換電站技術(shù)是推廣換電的有效方案
短期來看，OEM企業(yè)無法完全統(tǒng)一電池標(biāo)準(zhǔn)，但從場地、工程建設(shè)、人力、商務(wù)推廣等方面考慮，共享換電能有效降低換電站建設(shè)和運(yùn)營成本，分階段實施共享換電將是未來選擇。當(dāng)前，可實現(xiàn)的共享換電模式分三級要求。一是共享換電平臺和運(yùn)營體系，即各運(yùn)營商電池倉獨立，只共享換電平臺和換電結(jié)構(gòu)，該情形下，底盤換電最易實現(xiàn)。二是兼容的鎖止結(jié)構(gòu)和換電設(shè)備，即除共享換電平臺、換電結(jié)構(gòu)外，電池倉位兼容，支持多種電池的存儲和更換。三是全面共享，即所有運(yùn)營商電池均采用模塊化設(shè)計，制定3個左右的電池標(biāo)準(zhǔn)供不同級別車型試用。
（七）互聯(lián)互通技術(shù)優(yōu)化充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營
提高充電基礎(chǔ)設(shè)施的通用性、開放性和網(wǎng)聯(lián)性，能確保用戶找得到充電設(shè)施、充得上電并順利支付，還能實現(xiàn)用電的合理調(diào)度?；ヂ?lián)互通技術(shù)是未來龐大充電基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)智慧城市的重要節(jié)點，亟需做好充電互聯(lián)互通技術(shù)的頂層設(shè)計。一是通信協(xié)議互聯(lián)互通，要求建立完善的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)體系。二是支付方式互聯(lián)互通，不同充電運(yùn)營商之間至少共用一套支付體系。三是信息互聯(lián)互通，要求建立統(tǒng)一的信息發(fā)布平臺，不同運(yùn)營商向公共平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建智慧能源網(wǎng)絡(luò)，打通人-車-站-電池-電網(wǎng)的信息通路。四是管理互聯(lián)互通，實現(xiàn)多個站點統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，基于后臺數(shù)據(jù)和運(yùn)營狀態(tài)，調(diào)整充電策略和充放電時間，形成智能微電網(wǎng)。
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充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望
2020年11月國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）指出，發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，要推動新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設(shè)汽車強(qiáng)國。針對充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，《規(guī)劃》明確了充換電基礎(chǔ)設(shè)施布局與城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃及物業(yè)管理、城市停車等統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；明確了居民側(cè)慢充為主、應(yīng)急快充為輔，公共充電快充為主、慢充為輔的充電服務(wù)模式；明確了對公共充電樁建設(shè)給予財政支持。
未來，隨著新能源汽車市場占比不斷提升，充換電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)將迎來蓬勃發(fā)展期。從用戶需求來看，因私人用戶市場將是新能源汽車的主要增量市場，這要求加大私人充電樁布局。在智能有序用電技術(shù)的發(fā)展、使用，以及新建小區(qū)提前布局等因素帶動下，私人充電樁安裝阻礙將得到緩解。從發(fā)展區(qū)域來看，燃油汽車限購和限行城市將在政策支持和需求增長帶動下，成為新能源車的主要市場，同時將配套更完善的充換電基礎(chǔ)設(shè)施。長期，將形成優(yōu)先先行區(qū)域、其他地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的大格局。
