充電技術發(fā)展步伐不斷加快,充電樁產(chǎn)業(yè)走到了革弊鼎新的關鍵節(jié)點。交直流充電、無線充電等核心技術的突破,有效推動了充電樁的發(fā)展普及。《電池中國》網(wǎng)認為,當前要解決好充電標準化問題,使電池技術日臻完善,價格達到民用水平。當諸多條件具備后,電動車才會迎來真正市場。
充電樁可分為直流充電樁、交流充電樁和交直流一體充電樁。在技術路線方面,直流充電機屬大功率充電,充電時間較短,但對電池壽命影響較大。交流充電樁由電源轉換系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等組成,電流較小,充電時間較長,充電方式各有千秋。
直流充電獲認可后市空間值得期待
事實上,直流充電的功率遠大于交流充電的功率,普通直流充電樁功率為20KW,存電能力為20KW的電動汽車充滿電只需要1小時,而同功率的交流充電樁需充10小時。
直流充電樁正成為發(fā)展趨勢。2011年之前,國家電網(wǎng)建設原則是慢充為主,2011年至2013年,國家電網(wǎng)建設原則是換電為主,隨后在2014年召開的電動汽車充換電設施標準體系完善研討會上,國家電網(wǎng)提出了主導快充、兼顧慢充的建設原則。國家電網(wǎng)首批充換電設備招標中,直流充電樁383套、交流充電樁156套,直流充電樁投資比重遠超交流充電樁。
中投顧問新能源行業(yè)研究員蕭函指出,未來直流充電樁會因快速充電而更具發(fā)展優(yōu)勢。不過直流快充需要建立比較大型的設備,將電網(wǎng)中的交流電整流后直接給電池充電,投入成本較高。賽迪顧問汽車產(chǎn)業(yè)研究中心分析師汪家紅指出,交流充電樁成本大概在6000元左右,好的直流充電樁要10萬元左右,一般都是1到2萬元。
成本雖高,但直流充電的市場空間更為廣闊。據(jù)知名研究行業(yè)網(wǎng)站ReportsnReports發(fā)布的信息,2014年至2016年,中國電動汽車充電樁總的市場空間分別為20億元、30億元、60億元,直流充電樁投資占總的電動汽車充電樁投資比重分別為15%、20%、30%,直流充電樁市場空間分別為3億元、6億元、18億元,年復合增速145%。
中恒電氣主要產(chǎn)品直流操作電源,可用于高頻智能化充電站。公司在直流充電技術(電力操作電源、基站電源、高壓直流電源)上已有了深厚的技術積累和豐富的商用經(jīng)驗。另一家企業(yè)奧特迅,保持對電動汽車充電設備研發(fā)的高投入,已完成了充電產(chǎn)品的系列化,應用模塊從24伏至750伏不等,產(chǎn)品無論從技術上還是方案上都比較成熟,建立了單獨的生產(chǎn)線,優(yōu)勢表現(xiàn)在大功率直流模塊充電方面(充電站快充),穩(wěn)定性高。
“無線充電”引領充電樁未來趨勢
業(yè)內(nèi)專家分析認為,在未來充電樁無線化的大趨勢下,有線充電樁因其局限性將被逐步淘汰,無線充電樁發(fā)展的步伐將會越來越快。
具有布置靈活、使用方便、充電安全等特點的無線充電技術已走出實驗室,進入示范發(fā)展階段。其原理并不復雜,即在發(fā)射端將電能轉換成電磁波并發(fā)射出去,接收端接收到電磁波之后,再將其轉換成電能,就可進行充電。
但該技術也面臨著使用成本較高、技術標準尚未統(tǒng)一、可能存在電磁輻射等問題的制約。業(yè)內(nèi)專家建議,我國應加快建立電動汽車無線充電技術標準,推進電動汽車無線充電應用示范工程,加大對相關技術研發(fā)的支持力度,特別是動態(tài)無線充電技術,助力電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
中國電源學會磁技術專業(yè)委員會委員周正國指出,無線充電將是充電樁的未來發(fā)展趨勢,它會像目前比較火熱的手機無線充電一樣,不需要充電接口,遠距離就可以充電。
與傳統(tǒng)充電站、充電樁相比,無線充電設施布置靈活,可以把發(fā)射端埋在部分路面之下,屆時電動車可以在這些路段實現(xiàn)邊行駛邊充電;用戶使用更加方便。無需插入式電纜即可實現(xiàn)高速無線充電,免去了傳統(tǒng)充電樁接線所需要的停車和等待時間,提高電動汽車的使用率。比如電動方程式錦標賽賽道兩旁的接收板可在電動賽車疾馳而過的瞬間為其充電;充電過程相對安全。無線充電無火花及觸電危險,無積塵和接觸損耗,能適應多種惡劣環(huán)境和天氣。
目前無線充電主要有三種方式,即無線電波式、磁場共振式以及電磁感應式。其中,磁場共振式和電磁感應式更有可能在電動汽車的無線充電中得到應用。
從國外車企來看,豐田、沃爾沃、奧迪、日產(chǎn)等都已經(jīng)開始研發(fā)或測試旗下電動車的無線充電系統(tǒng)。全球通訊及互聯(lián)網(wǎng)的一些企業(yè)也將觸角伸向了電動車無線充電的新領域。日產(chǎn)此前宣布取得無線充電技術成果,車輛通過與感應線圈產(chǎn)生感應而進行充電,需要充電時,車主只需將車開到感應線圈的范圍內(nèi),系統(tǒng)將自動檢測到車輛,車主通過應用程序啟動和關閉充電過程。
針對無線充電中存在的傳輸效率問題,奧迪開發(fā)了一種可升降的無線充電系統(tǒng),讓供電線圈更靠近車輛底部的受電線圈,輸電效率可超過90%。沃爾沃與阿爾斯通和瑞典能源局合作,正研發(fā)在快速路上為電動汽車充電的系統(tǒng)。
中興通訊與英國高通公司率先實現(xiàn)了大功率無線充電系統(tǒng)的商業(yè)化。中興通訊研發(fā)的大功率電磁感應式無線充電系統(tǒng)已經(jīng)通過科技成果鑒定,可以在30KW大功率系統(tǒng)下,實現(xiàn)90%的充電效率,并與東風汽車和蜀都客車合作,在湖北襄陽和四川成都推出了無線充電公交示范線。
智能充電系統(tǒng)技術達國際領先水平
充電安全和使用效率一直是困擾充電行業(yè)發(fā)展的技術難題。10月25日,青島特銳德電氣股份有限公司在青島市舉行CMS主動柔性智能充電系統(tǒng)新產(chǎn)品發(fā)布會。該產(chǎn)品綜合技術性能達到國際先進水平,其中充電過程中的主動防護、柔性充電功能達到國際領先水平,可以推廣應用。
據(jù)悉,CMS系統(tǒng)與現(xiàn)有的新能源充電系統(tǒng)不同,是一套基于充電安全和電池壽命管理的智能充電系統(tǒng),它能夠綜合電池信息、用戶需求、環(huán)境因素和電網(wǎng)容量等信息,制定柔性充電策略,保障電網(wǎng)和電池充電安全,延長電池使用壽命。
特銳德董事長于德翔表示,CMS主動柔性智能充電系統(tǒng)可以將電池充電的安全性提高100倍以上、電池使用壽命延長30%左右,從安全、經(jīng)濟兩大角度提升新能源汽車充電質量,是對汽車充電技術的又一次顛覆性的創(chuàng)新。
該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)充電樁無序充電導致的電網(wǎng)系統(tǒng)安全、撞樁導致設備安全的問題,克服了不能利用低谷電造成高成本、以及充電接入困難、充電樁占地等缺點,成為汽車群充電的大管家,汽車群智能充電系統(tǒng)是對傳統(tǒng)充電樁模式顛覆式的創(chuàng)新。
充電技術標準不一成產(chǎn)業(yè)掣肘因素
車型不同,充電設施配置就不同,公共充電樁也不好建。在這樣的情況下,開展充電設施建設,將造成建設標準不統(tǒng)一、技術指標不一致,導致充電樁無法通用,造成資源浪費。
為走完電動車充電設施推廣的“最后一公里”,國內(nèi)多家電動車生產(chǎn)企業(yè)成立了技術聯(lián)盟,欲進一步統(tǒng)一國內(nèi)充電樁的電流、電壓標準。
目前這些技術聯(lián)盟共同制定的技術標準已經(jīng)提交至國家相關部門,有關部門或將在此基礎上發(fā)布國標,預計很快就會出臺,國內(nèi)大部分主流電動車企業(yè)都涵蓋其中。
醞釀該標準似乎事出有因。為推動電動車充電設施的快速發(fā)展,國家電網(wǎng)前不久向社會資本發(fā)出“邀請”,宣布向社會資本開放分布式電源并網(wǎng)工程和電動汽車充換電設施兩個市場領域。
但從市場反應來看,目前的開放條件仍不足以吸引資本快速進入,除了缺乏明確的投資盈利模式外,技術標準不統(tǒng)一也是擺在電動車充電設施市場推廣前的重大難題。
事實上,早在2011年,工業(yè)和信息化部公布了有關電動汽車充電接口和通信協(xié)議的四項國家標準,被認為是電動汽車領域的基礎性法規(guī)。這幾項標準僅僅針對插座、接口等比較初級的方面,但在電動車關鍵部位的技術參數(shù),電壓、功率等方面并沒有統(tǒng)一標準。
倘若使用了與自身電壓標準不相匹配的充電設備,即使能夠充電,也會對車的電池壽命造成影響。充電樁技術標準由車企提供,因此地方政府一般會讓當?shù)仄髽I(yè)參與設計。以深圳為例,據(jù)比亞迪相關人士介紹,當?shù)厥袌龅某潆姌对O施大部分都由該公司參與設計,這些充電樁并不適用于其他品牌電動車。
若技術聯(lián)盟提交的標準被國標采納,上述問題將迎刃而解。然而統(tǒng)一標準并不容易,每個企業(yè)都希望自己的設計標準能成為國家標準,不然就會面臨整改,必然會增加研發(fā)工作量和成本。求長遠發(fā)展,必然有人要犧牲短期利益,況且目前電動車整體保有量也不高,現(xiàn)在統(tǒng)一時機更好。
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