關(guān)于電動汽車充電站的思考與突破
不詳 ?佚名 ? 2009年12月01日 ? ?汽車沙龍
關(guān)于電動汽車充電站的思考與突破
文/北京京華高科機(jī)電科技有限公司總經(jīng)理 翟東波
面對石油資源短缺的危機(jī)，如何降低汽車對石油的需求量，以及如何開發(fā)電動汽車并將其廣泛運(yùn)用到民生，是各國政府及業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。電動汽車具有零排放無污染、百公里行駛費用低、終生保養(yǎng)費用低、制造費用越來越低的特點，符合未來國人的消費需求，更符合國家的工業(yè)、能源發(fā)展戰(zhàn)略，是我國未來的主要交通工具。
2009年1月23日，財政部 、科技部聯(lián)合下發(fā)了《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，同年3月20日，國務(wù)院辦公廳公布的《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中提出，未來三年“形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能，新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5%左右?！?BR> 消息一出，業(yè)內(nèi)振奮，全國各地紛紛加大電動汽車的開發(fā)力度。由于電動汽車靠充電站（指需國家電網(wǎng)建設(shè)的電動汽車充電站）支撐汽車電能供應(yīng)，所以電動汽車充電站成了制約電動汽車行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。電動汽車充電站雖然不存在技術(shù)問題，但卻在經(jīng)濟(jì)層面上停滯下來。本文將在以下幾個方面探討一下電動汽車充電站的困惑與突破。
一、我國大多數(shù)家庭沒有充足的電力和車位
1、電不夠用
電動汽車（此指乘用車）的蓄電池容量為310V120Ah(以比亞迪F3e為例，充滿為350V)，從完全虧電到完全充滿需要42KWh，考慮到充電效率問題，從電網(wǎng)輸入的總功率至少要在45KWh以上。一般家庭用電功率總功率配備為2.5～3KW，現(xiàn)代家用電器數(shù)量和耗電總量逐年上升，許多家庭用電已接近飽和狀態(tài)，家庭充電時，每晚進(jìn)行全功率充電一般要達(dá)到8到12小時。這樣，在家給電動汽車充電問題就成了十分麻煩的工作。
2、沒有合適的停車位
高樓就不必說了，就是住一樓也不能保證家里的電線能夠著自家的電動車，何況外接電線還存在極大的安全隱患。雖然部分家庭擁有私人車庫。但真正買電動車的人群還是普通收入的無車庫市民。
二、社會電動車充電站電力供應(yīng)特點
1、充電站充電時，一般要滿足10分鐘充電到70%左右（充電約30KWh）。此時的充電功率至少要達(dá)到30KWx6（C）=180KW，按90%充電效率計算，電網(wǎng)輸入功率至少要達(dá)到200KW，標(biāo)準(zhǔn)充電站至少要保證8輛電動汽車同時充電，這樣，總用電功率將超過1600KW。如北京10年后有30萬輛電動汽車，高峰時就有可能有5千輛電動汽車同時充電的情況，需要發(fā)電廠新增1600KWx5000=800萬KW的輸出能力。目前一座普通發(fā)電廠的發(fā)電能力為60萬千瓦，這相當(dāng)于新建14個中型發(fā)電廠。
2、現(xiàn)有電網(wǎng)基本都處于容量飽和狀態(tài)，很難有富余的輸電能力供給充電站，雖然用戶的用電總功率并不是經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，但在供電局配給的容量范圍內(nèi)是不能隨意占用的。初期的充電站雖然充電車輛不多，但由于充電瞬時功率大，會對普通電網(wǎng)造成很大的尖峰干擾，尤其是多輛電動汽車同時充電時的瞬時功率會嚴(yán)重干擾并影響電網(wǎng)安全。
3、智能電網(wǎng)是專用充電網(wǎng)的有效替代方案，能解決電網(wǎng)內(nèi)各區(qū)域的功率智能分配問題，可緩解充電站對電網(wǎng)的干擾問題，但由于國家智能電網(wǎng)的改造工程更為浩大，短時間也難以實現(xiàn)。
三、專用電動汽車充電站投資巨大
1、電力設(shè)備投資高。據(jù)電力部門估算，僅架空高壓電網(wǎng)線纜每公里的費用就高達(dá)數(shù)百萬元，為改變城市各種架空網(wǎng)線“蛛網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，許多城市都在規(guī)劃將架空網(wǎng)線改為地下網(wǎng)線。如將充電專網(wǎng)采用地下網(wǎng)線方案，費用將會更高。同時還要考慮增建發(fā)電廠、改造變電站等配套設(shè)施，從規(guī)劃、設(shè)計、施工到管理，整個工程十分浩大。
2、充電站場地費用更高。電動汽車的充電速度較普通汽車的加油速度要慢5倍左右，也就是說，為同樣數(shù)量電動車充電所占用的面積比普通汽車加油所占的面積要大5～10倍。在城市中心，要想在近期謀取上百座，中遠(yuǎn)期謀取數(shù)百座占地3000～5000平米的建站用地，將會困難重重。
四、專用電網(wǎng)充電站初期利用率低
以北京市（含所屬區(qū)縣）為例，初期至少要建100座公用充電站才能基本覆蓋整座城市。100座充電站充電高峰時的用電總功率將達(dá)到1600KWx100=16萬千瓦，可同時為800輛電動汽車充電。每天最多可為800（輛）x6/hx24h=115200（輛）電動汽車充電。以市場初期的前5年平均有2萬輛乘用車上市，考慮到休息日和多數(shù)天數(shù)的路程較近，及在家（或單位）補(bǔ)充部分電能，平均每個用戶每3天到充電站充電一次。則每天約有6666輛需要充電。約占電網(wǎng)及充電站系統(tǒng)供電能力（115200輛）的5.7%，電網(wǎng)資源及充電站設(shè)備浪費較大。
五、充電站投資收益問題
國家電網(wǎng)投資建設(shè)充電站即使是首批建100座充電站，按每座充電站連場地、專用送變電等一億元計算，至少也得投資100億元。充電站的經(jīng)營成本不少于元6.25億元/年（其中利息6億元，管理費等2500萬元）。
前5年按10000輛電動汽車計算，每輛車每年行駛3萬公里，耗電4500百度，除去在家和單位等充電約1500度，每輛車平均在充電站充電3000度，按充電增值費1元/度計算，則充電站為1萬輛電動車充電的年總收入為3000萬元。前5年經(jīng)營總虧損29.75億元。中遠(yuǎn)期（5～15年）平均上市10萬輛車，每年虧損3.25億元。中后期10年總虧損為32.5億元。前15年總虧損總計約62.25億元。也就是說，國家電網(wǎng)投資方案，不僅投資回收無望，并且每年還要賠上數(shù)億元利息和經(jīng)營費用。雖然遠(yuǎn)期（15年以后）的電動汽車數(shù)量會大量增加，但充電站的數(shù)量也要同步增加，所需投資也將更大。
六、集中更換蓄電池的充電更換站方案更不可行
首先，依舊存在場地的問題。如每天更換數(shù)百組蓄電池，則存放蓄電池的空間將達(dá)數(shù)百平方米，加上多臺電動車的作業(yè)空間、充電設(shè)備間、辦公空間、公用服務(wù)空間、出入空間等，至少每個更換站也得2000平方米以上。實際上要預(yù)存數(shù)倍以上的各型蓄電池。另外，集中慢速充電時將占用比快速充電多幾十倍的時間，因而依然存在占用很大面積的問題。
其次，是電池所有權(quán)與管理問題。蓄電池的品牌、性能、新舊等各車型都不一樣，如蓄電池所有權(quán)歸用戶，即由用戶個人先行購買蓄電池，再統(tǒng)一交換使用是不能被接受的，只能組建蓄電池管理公司統(tǒng)一購置蓄電池供電動汽車用戶使用，這樣，風(fēng)險全部由管理公司承擔(dān)，換出去的新電池可能被損壞，就會給管理公司造成巨大損失。
第三，容易形成蓄電池的壟斷經(jīng)營。由于只有通過蓄電池管理公司才能進(jìn)入電動車市場，蓄電池管理公司將對蓄電池廠家形成獨家采購權(quán)，由于電池的后繼服務(wù)等連續(xù)事項，老電池廠不易退出，新電池廠也不易進(jìn)來，不利于電池廠家公平競爭，也不利于電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)的提高。
第四，電池安裝標(biāo)準(zhǔn)化問題?，F(xiàn)在國內(nèi)外超過百家電動汽車廠，數(shù)百個品種的開發(fā)工作如火如荼，而電池安裝標(biāo)準(zhǔn)并沒有統(tǒng)一的預(yù)兆，也不可能統(tǒng)一。
第五，蓄電池的更換時機(jī)問題。電動車用戶不能等蓄電池的電量用光了再換，假如某一款蓄電池標(biāo)準(zhǔn)容量下可跑200公里，今天剛換的電池跑了80公里，明天如計劃跑130公里，那么就得提前換電池。這是天天都要遇到的，由于不能隨時補(bǔ)充電，在許多情況下，在車載蓄電池還剩有半數(shù)電量的情況下就得提前更換電池，這無疑為蓄電池的更換造成雙向巨大麻煩。
第六，更換過程的安全問題，也是本方案最難以實施的問題。電動車蓄電池少則二、三百公斤，中則五、六百公斤，重則數(shù)千公斤。蓄電池從車上取出，并不是簡單的抽拉方式，尤其是其間電路密布，稍不注意就會傷到電路或電池；另外重達(dá)數(shù)百公斤的蓄電池一般都是分散固定安裝的，僅拆裝固定螺栓不僅工作量大，而且存在巨大的安裝隱患，而電池兩極連線的反復(fù)拆裝更是危險重重；充滿電的蓄電池具有極大的能量，電池短路的危險不小于一顆炸彈，盡管動力蓄電池的性能有了很大提高，但電池短路是所有電池安全規(guī)定中絕對忌諱的。況且，如此沉重且規(guī)格不一的電動車蓄電池的拆裝也絕不是僅僅三、五分鐘就能完成的，所占場地和更換時間可能還要大于快速充電方式。
總之，集中更換電動車電池不僅存在極大的安全隱患，時間長、占地大，而且面對電動汽車和蓄電池的實際情況，在經(jīng)營管理上也無法實現(xiàn)。
七、家庭乘用電動車充電出路的新思考
電動汽車雖然是未來的發(fā)展方向，但初期的擁有量畢竟不多，充電站的建設(shè)要符合“點多面廣投資小”的原則。常規(guī)的思路難以解決，需用新技術(shù)新方法來實現(xiàn)突破。
1、投資小則必須要依靠常規(guī)電網(wǎng)，只要涉及專業(yè)電網(wǎng)，費用就會居高不下。使用常規(guī)電網(wǎng)就基本不用新增電力投資。最好的辦法就是采用一種儲能單元，平常從電網(wǎng)用平滑小功率為儲能單元儲能，需要時再用儲能單元向電動車快速充電。由于有儲能單元的緩沖，為電動車快速充電時主要依靠儲能單元的能量，不會對現(xiàn)有電網(wǎng)造成任何干擾。
2、投資小就不能置辦專用場地，最好使用允許停車的路邊、商鋪門前地、單位、小區(qū)、購物中心、停車場、高速公路服務(wù)區(qū)等。這就要求充電站能夠小型化，以便于與上述位置配套。
如果采用有儲能單元的緩沖型充電站，就有可能靈活組建大小不一的充電站，以便于在上述位置建立充電站。前期可考慮在中型以上的停車場和購物中心建設(shè)儲能式充電站，場地使用費列入經(jīng)營費用即可。
3、最好使用社會資金建站，社會資金的進(jìn)入就會大大增加項目的活力和進(jìn)度，目前電動汽車項目基本上是社會資金在唱主角。國家只需出政策，并象征性的每年拿出數(shù)十億元的補(bǔ)助款，就會引起社會資金數(shù)百億元的快速跟進(jìn)，并在數(shù)年后形成每年數(shù)千億元以上的大市場。
4、國家電網(wǎng)的智能化改造可為未來的充電站建設(shè)起到積極的推進(jìn)作用。它能自動分配各用電器的功率，降低電網(wǎng)對電動車進(jìn)行快速充電的干擾，在部分地區(qū)不必建專網(wǎng)和儲能單元就能直接為電動車充電。但國家電網(wǎng)的智能化改造也是投資巨大和時間不可控的，中國電動汽車的發(fā)展不能被動的等待。將來儲能式充電站和智能充電站可相輔相成，共同支撐中國電動汽車市場。
電動車的大部分時間都是在停車狀態(tài)，充電站的終極目標(biāo)就是在所有能夠停車的地方建上充電站（快、慢速充電兩種方式）。如果上述設(shè)想能夠?qū)崿F(xiàn)，中國的交通工具就一定是電動車的天下。
手機(jī)體驗
微信公眾號
微信小程序
手機(jī)版
-
微分享