近年來，隨著新能源汽車行業(yè)良性發(fā)展、國家和地方政府的積極引導(dǎo)、社會(huì)基礎(chǔ)實(shí)施的需求、各方資本的布局投資，國內(nèi)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，充電樁行業(yè)持續(xù)高速增長(zhǎng)。特別是在2020年充電樁被納入“新基建”，對(duì)整個(gè)行業(yè)產(chǎn)生了很強(qiáng)的政策效應(yīng)，為行業(yè)發(fā)展提供了有力的支撐。展望未來，新能源汽車技術(shù)發(fā)展方向明確，材料、電池、續(xù)航、安全、智能等方面共同發(fā)力，加大技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新。作為新能源汽車的基礎(chǔ)配套供能設(shè)施，那么未來充電樁技術(shù)發(fā)展方向在哪里呢？接下來就帶大家了解一下充電樁未來技術(shù)發(fā)展方向。
目前我國充電樁產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，運(yùn)作模式在積極探索中，技術(shù)水平也在持續(xù)提升，產(chǎn)業(yè)模式也在不斷地完善。其實(shí)充電樁從使用便捷性、新能源車推廣的角度來講，都是未來充電樁的重要發(fā)展方向。但從充電技術(shù)角度來講，充電樁本身并不是限制因素，新能源汽車電池的快充性能決定了未來充電樁充電技術(shù)的天花板。但是從社會(huì)需求、電網(wǎng)優(yōu)化、國家“碳中和”方面來講，未來充電樁發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。充電樁未來的技術(shù)發(fā)展方向主要是功率、電網(wǎng)調(diào)節(jié)等方面。下面就分層次詳細(xì)介紹該技術(shù)發(fā)展方向的動(dòng)因、發(fā)展的思路、對(duì)充電樁的影響、國內(nèi)外研究水平，通過專業(yè)的技術(shù)理論，輔以通俗的語言，給大家描繪出充電樁未來技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖。
一、功率
大功率快充樁定義
行業(yè)內(nèi)將充電功率為350kW、電壓平臺(tái)約1000Vd.c、充電電流達(dá)到350A定義為大功率充電。
我國大功率快充樁現(xiàn)狀
現(xiàn)階段我國公共樁中低功率交流樁占比較高，但這只是我國充電樁發(fā)展一個(gè)必須經(jīng)歷的過渡階段。主要原因在于技術(shù)、成本和市場(chǎng)方面，
目前大功率快充直流樁充電模塊、液冷模塊、電池快充技術(shù)不算太成熟，達(dá)不到商用水平，不足以滿足市場(chǎng)需求，本身設(shè)備成本就很高，后期硬件設(shè)備迭代升級(jí)成本又需要很高的投入。而慢充交流樁結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、維護(hù)方便、且設(shè)備成本較低。另外一方面充電樁行業(yè)發(fā)展初期，充電運(yùn)營商前期為了搶占市場(chǎng)，采取廣泛投放低功率交流充電樁以搶占市場(chǎng)的策略，綜合導(dǎo)致我國充電樁市場(chǎng)大功率快充直流樁占比較低。
大功率充電樁發(fā)展的動(dòng)因
目前我國公用充電樁充電功率當(dāng)前均值為60—100kw，充電時(shí)間當(dāng)前均值為1-1.5小時(shí)，未來充電功率大于350kw，充電時(shí)間10分鐘。主要是三個(gè)方面推動(dòng)充電樁向大功率充電發(fā)展，一方面市場(chǎng)對(duì)快速充電的需求，從公共樁的運(yùn)營情況來看，用戶都會(huì)有充電焦慮，對(duì)充電時(shí)間特別敏感，更加喜歡快速充電，尤其是電動(dòng)汽車出租車、網(wǎng)約車車主更加青睞快速充電。而大功率直流充電樁可以大大縮短充電時(shí)長(zhǎng)，滿足客戶的需求。另一方面，充電運(yùn)營商對(duì)盈利的需求，目前充電商運(yùn)營商模式盈利能力主要取決于單樁利用率和充電服務(wù)費(fèi)。由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈、用戶對(duì)充電費(fèi)用很敏感，就導(dǎo)致充電服務(wù)費(fèi)往上提升很困難，想要通過提升充電服務(wù)費(fèi)加大盈利是不可能的。大功率直流充電樁可以有效提高充電樁的利用率，從而可以提升充電樁的回報(bào)率。最后一方面是經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)需求，大功率直流樁單樁成本高，價(jià)值量大，可以大幅拉動(dòng)投資規(guī)模，帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模，未來市場(chǎng)空間廣闊，投資價(jià)值高。
大功率充電樁國內(nèi)外發(fā)展對(duì)比
大功率充電直流充電樁目前在全世界都是一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，當(dāng)下全球各地實(shí)行的充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的最高功率，遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化量產(chǎn)設(shè)備的功率水平。歐洲聯(lián)合充電標(biāo)準(zhǔn)（CCS）、日本電動(dòng)汽車快速充電器協(xié)會(huì)（CHAdeMO）可支持功率水平最高，均為 400kW，目前日本電動(dòng)汽車用快速充電器協(xié)會(huì)正在為900kW作準(zhǔn)備。我國自 2017 年起開始使用的 GB / T標(biāo)準(zhǔn)，充電樁可以提供 950V 電壓和 250A 電流，最大功率為 237.5 kW。2020年5月，CHAdeMO協(xié)會(huì)和中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)共同發(fā)布了CHAdeMO快充標(biāo)準(zhǔn)的新版本CHAdeMO3.0。新的標(biāo)準(zhǔn)下，充電5分鐘就能補(bǔ)充200km以上續(xù)航，基本能夠滿足城市出行需求。此外，我國各大充電運(yùn)營商也在不斷研發(fā)創(chuàng)新，提高快充技術(shù)，紛紛向400kw邁進(jìn)。
二、充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)
定義：
利用充電樁雙向充放電，從車輛到電網(wǎng)，也就是V2G技術(shù)，即Vehicle-to-Grid，利用高度靈活的新能源電動(dòng)汽車作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元，通過充電樁的雙向充放電起到調(diào)整用電負(fù)荷、改善電能質(zhì)量、消納可再生能源的作用。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)現(xiàn)狀
目前我國V2G技術(shù)還在探索階段，其實(shí)這個(gè)技術(shù)對(duì)于我國充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)意義重大。不過它是一個(gè)系統(tǒng)性工程，不是一蹴而就的事情，需要整個(gè)新能源汽車、充電樁、電網(wǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)打通，才能順利地推廣。首先要提高新能源汽車電池質(zhì)量，尤其是充放電次數(shù)必須大幅度提高；其次是聯(lián)合所有新能源汽車生產(chǎn)廠家保證新能源汽車可以對(duì)外放電；然后所有的充電樁要變成充放電樁，還需要制定相應(yīng)的、專門的安全標(biāo)準(zhǔn)；最后是電網(wǎng)環(huán)節(jié)，V2G相當(dāng)于分布式電源向電網(wǎng)送電，需要電網(wǎng)提高協(xié)調(diào)能力，需要更為嚴(yán)格的保護(hù)裝置。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)的動(dòng)因
V2G技術(shù)未來在我國發(fā)展?jié)摿薮?，我國也在不斷推?dòng)該技術(shù)的發(fā)展。主要原因有兩個(gè)方面，一方面能有效調(diào)整用電負(fù)荷，我國新能源汽車保有量492萬輛，其中純電約400萬輛。假設(shè)平均每輛純電汽車的電池容量為50千瓦時(shí)，400萬輛純電動(dòng)汽車充滿電需要2億千瓦時(shí)，按每輛車傳輸70%的電量給電網(wǎng)計(jì)算，電動(dòng)汽車每年可貢獻(xiàn)約511億千瓦時(shí)，相當(dāng)于可供北、上、廣三地1.5個(gè)月的城市用電總量?？梢杂行У卣{(diào)整我國電網(wǎng)的用電負(fù)荷、削峰填谷、消納能源。另外一方面V2G技術(shù)有能力給新能源電動(dòng)車主帶來盈利。夜晚和波谷時(shí)段電價(jià)低，電動(dòng)車主可以在此時(shí)間段充滿電，在白天或高峰時(shí)段將車載電池儲(chǔ)存的電能以高價(jià)售給電網(wǎng)，從中獲取成本差價(jià)。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)國內(nèi)外對(duì)比
參考《V2G Global Roadmap》報(bào)告，可以看到全球V2G項(xiàng)目的成果以及發(fā)展趨勢(shì)，目前98%的項(xiàng)目重點(diǎn)放在技術(shù)層面。丹麥在2016年就建立了世界首個(gè)完全商業(yè)化V2G中心；德國2018年通過V2G消納可再生能源虛擬模式；美國2016年，V2G和V2H通過毛伊島上的80多
個(gè)充電樁連接；美國2020年，研發(fā)出50個(gè)用于V2G的創(chuàng)新性充電設(shè)備等。目前我國峰谷價(jià)差較小、車輛續(xù)航普遍不足等因素，V2G經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)階段難以體現(xiàn)，目前V2G還處于示范運(yùn)行階段。
總體來說，充電樁的未來技術(shù)發(fā)展，不僅讓新能源車主使用更加便捷，而且還促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。
目前我國充電樁產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，運(yùn)作模式在積極探索中，技術(shù)水平也在持續(xù)提升，產(chǎn)業(yè)模式也在不斷地完善。其實(shí)充電樁從使用便捷性、新能源車推廣的角度來講，都是未來充電樁的重要發(fā)展方向。但從充電技術(shù)角度來講，充電樁本身并不是限制因素，新能源汽車電池的快充性能決定了未來充電樁充電技術(shù)的天花板。但是從社會(huì)需求、電網(wǎng)優(yōu)化、國家“碳中和”方面來講，未來充電樁發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。充電樁未來的技術(shù)發(fā)展方向主要是功率、電網(wǎng)調(diào)節(jié)等方面。下面就分層次詳細(xì)介紹該技術(shù)發(fā)展方向的動(dòng)因、發(fā)展的思路、對(duì)充電樁的影響、國內(nèi)外研究水平，通過專業(yè)的技術(shù)理論，輔以通俗的語言，給大家描繪出充電樁未來技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖。
一、功率
大功率快充樁定義
行業(yè)內(nèi)將充電功率為350kW、電壓平臺(tái)約1000Vd.c、充電電流達(dá)到350A定義為大功率充電。
我國大功率快充樁現(xiàn)狀
現(xiàn)階段我國公共樁中低功率交流樁占比較高，但這只是我國充電樁發(fā)展一個(gè)必須經(jīng)歷的過渡階段。主要原因在于技術(shù)、成本和市場(chǎng)方面，
目前大功率快充直流樁充電模塊、液冷模塊、電池快充技術(shù)不算太成熟，達(dá)不到商用水平，不足以滿足市場(chǎng)需求，本身設(shè)備成本就很高，后期硬件設(shè)備迭代升級(jí)成本又需要很高的投入。而慢充交流樁結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、維護(hù)方便、且設(shè)備成本較低。另外一方面充電樁行業(yè)發(fā)展初期，充電運(yùn)營商前期為了搶占市場(chǎng)，采取廣泛投放低功率交流充電樁以搶占市場(chǎng)的策略，綜合導(dǎo)致我國充電樁市場(chǎng)大功率快充直流樁占比較低。
大功率充電樁發(fā)展的動(dòng)因
目前我國公用充電樁充電功率當(dāng)前均值為60—100kw，充電時(shí)間當(dāng)前均值為1-1.5小時(shí)，未來充電功率大于350kw，充電時(shí)間10分鐘。主要是三個(gè)方面推動(dòng)充電樁向大功率充電發(fā)展，一方面市場(chǎng)對(duì)快速充電的需求，從公共樁的運(yùn)營情況來看，用戶都會(huì)有充電焦慮，對(duì)充電時(shí)間特別敏感，更加喜歡快速充電，尤其是電動(dòng)汽車出租車、網(wǎng)約車車主更加青睞快速充電。而大功率直流充電樁可以大大縮短充電時(shí)長(zhǎng)，滿足客戶的需求。另一方面，充電運(yùn)營商對(duì)盈利的需求，目前充電商運(yùn)營商模式盈利能力主要取決于單樁利用率和充電服務(wù)費(fèi)。由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈、用戶對(duì)充電費(fèi)用很敏感，就導(dǎo)致充電服務(wù)費(fèi)往上提升很困難，想要通過提升充電服務(wù)費(fèi)加大盈利是不可能的。大功率直流充電樁可以有效提高充電樁的利用率，從而可以提升充電樁的回報(bào)率。最后一方面是經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)需求，大功率直流樁單樁成本高，價(jià)值量大，可以大幅拉動(dòng)投資規(guī)模，帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模，未來市場(chǎng)空間廣闊，投資價(jià)值高。
大功率充電樁國內(nèi)外發(fā)展對(duì)比
大功率充電直流充電樁目前在全世界都是一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，當(dāng)下全球各地實(shí)行的充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的最高功率，遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化量產(chǎn)設(shè)備的功率水平。歐洲聯(lián)合充電標(biāo)準(zhǔn)（CCS）、日本電動(dòng)汽車快速充電器協(xié)會(huì)（CHAdeMO）可支持功率水平最高，均為 400kW，目前日本電動(dòng)汽車用快速充電器協(xié)會(huì)正在為900kW作準(zhǔn)備。我國自 2017 年起開始使用的 GB / T標(biāo)準(zhǔn)，充電樁可以提供 950V 電壓和 250A 電流，最大功率為 237.5 kW。2020年5月，CHAdeMO協(xié)會(huì)和中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)共同發(fā)布了CHAdeMO快充標(biāo)準(zhǔn)的新版本CHAdeMO3.0。新的標(biāo)準(zhǔn)下，充電5分鐘就能補(bǔ)充200km以上續(xù)航，基本能夠滿足城市出行需求。此外，我國各大充電運(yùn)營商也在不斷研發(fā)創(chuàng)新，提高快充技術(shù)，紛紛向400kw邁進(jìn)。
二、充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)
定義：
利用充電樁雙向充放電，從車輛到電網(wǎng)，也就是V2G技術(shù)，即Vehicle-to-Grid，利用高度靈活的新能源電動(dòng)汽車作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元，通過充電樁的雙向充放電起到調(diào)整用電負(fù)荷、改善電能質(zhì)量、消納可再生能源的作用。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)現(xiàn)狀
目前我國V2G技術(shù)還在探索階段，其實(shí)這個(gè)技術(shù)對(duì)于我國充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)意義重大。不過它是一個(gè)系統(tǒng)性工程，不是一蹴而就的事情，需要整個(gè)新能源汽車、充電樁、電網(wǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)打通，才能順利地推廣。首先要提高新能源汽車電池質(zhì)量，尤其是充放電次數(shù)必須大幅度提高；其次是聯(lián)合所有新能源汽車生產(chǎn)廠家保證新能源汽車可以對(duì)外放電；然后所有的充電樁要變成充放電樁，還需要制定相應(yīng)的、專門的安全標(biāo)準(zhǔn)；最后是電網(wǎng)環(huán)節(jié)，V2G相當(dāng)于分布式電源向電網(wǎng)送電，需要電網(wǎng)提高協(xié)調(diào)能力，需要更為嚴(yán)格的保護(hù)裝置。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)的動(dòng)因
V2G技術(shù)未來在我國發(fā)展?jié)摿薮?，我國也在不斷推?dòng)該技術(shù)的發(fā)展。主要原因有兩個(gè)方面，一方面能有效調(diào)整用電負(fù)荷，我國新能源汽車保有量492萬輛，其中純電約400萬輛。假設(shè)平均每輛純電汽車的電池容量為50千瓦時(shí)，400萬輛純電動(dòng)汽車充滿電需要2億千瓦時(shí)，按每輛車傳輸70%的電量給電網(wǎng)計(jì)算，電動(dòng)汽車每年可貢獻(xiàn)約511億千瓦時(shí)，相當(dāng)于可供北、上、廣三地1.5個(gè)月的城市用電總量?？梢杂行У卣{(diào)整我國電網(wǎng)的用電負(fù)荷、削峰填谷、消納能源。另外一方面V2G技術(shù)有能力給新能源電動(dòng)車主帶來盈利。夜晚和波谷時(shí)段電價(jià)低，電動(dòng)車主可以在此時(shí)間段充滿電，在白天或高峰時(shí)段將車載電池儲(chǔ)存的電能以高價(jià)售給電網(wǎng)，從中獲取成本差價(jià)。
充電樁電網(wǎng)調(diào)節(jié)國內(nèi)外對(duì)比
參考《V2G Global Roadmap》報(bào)告，可以看到全球V2G項(xiàng)目的成果以及發(fā)展趨勢(shì)，目前98%的項(xiàng)目重點(diǎn)放在技術(shù)層面。丹麥在2016年就建立了世界首個(gè)完全商業(yè)化V2G中心；德國2018年通過V2G消納可再生能源虛擬模式；美國2016年，V2G和V2H通過毛伊島上的80多
個(gè)充電樁連接；美國2020年，研發(fā)出50個(gè)用于V2G的創(chuàng)新性充電設(shè)備等。目前我國峰谷價(jià)差較小、車輛續(xù)航普遍不足等因素，V2G經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)階段難以體現(xiàn)，目前V2G還處于示范運(yùn)行階段。
總體來說，充電樁的未來技術(shù)發(fā)展，不僅讓新能源車主使用更加便捷，而且還促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。
