國內外電動車光伏充電樁發(fā)展現(xiàn)狀

(1) 國外電動車光伏充電站發(fā)展現(xiàn)狀

2013 年 11 月 13 日， 美國太陽能遮陰停車場設計師兼制造商EnvisionSolarInternational 宣布位于圣地亞哥國際機場的 EV ARC電動車充電站部署實驗獲得成功。 EV ARC電動車充電站在美國發(fā)明、設計及制造而成，是世界首個全自動、可移動的獨立光伏發(fā)電充電站，無需地基挖坑，亦可免除建設審批與并入電網(wǎng)。 此外，EV ARC 適合安裝于一塊標準的停車位內，日光伏發(fā)電量約為 16 千瓦時，可存儲于一個 22 千瓦時的車載電池儲能裝置之中。該光伏系統(tǒng)還配備 EnvisionTrak——一種專有的跟蹤系統(tǒng)。 該跟蹤系統(tǒng)不僅可令太陽能列陣跟蹤太陽光線，而且相比于傳統(tǒng)固定式列陣發(fā)電量提升 18%至 25%。

(2) 國內電動車光伏充電站發(fā)展現(xiàn)狀

2015 年 10 月 21 日，北京市最大的光伏超級充電站破土動工， 該充電站位于石景山區(qū)內， 預計將于年底建成投入使用，建成后也是石景山區(qū)首個光伏超級充電站，北京繼華貿中心充電站之后的最大光伏充電站， 將為北京西部的新能源車充電問題提供一大支撐。 整個充電站的能源提供將全部由太陽能完成，將建成 50 根充電樁，具備每天為 80 輛電動車充電的能力。 據(jù)介紹，該光伏充電站的兼容性非常強，對于目前市面上主流的國產(chǎn)、日系和歐美的三大車系電動車，都可以在這個充電站內進行充電。 除了充電的主要功能之外，該充電站還具備立體停車的功能，預計可以停放 30 輛車。

新能源電動車充電站市場發(fā)展趨勢

在能源和環(huán)保的壓力下，新能源電動汽車無疑將成為未來汽車的主要發(fā)展方向。“十二五”期間，我國新能源汽車將正式邁入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段：2011-2015 年開始進入產(chǎn)業(yè)化階段，在全社會推廣新能源城市客車、混合動力轎車、小型電動車。“十三五”期間即 2016-2020 年，我國將進一步普及新能源汽車、多能源混合動力車，插電式電動轎車，氫燃料電池轎車將逐步進入普通家庭。受新能源電動車的快速發(fā)展， 充電樁和充電站等配套設施，也會迎來快速發(fā)展。2010 至 2013 年，中國充電站保有量從90 座快速增長至 618 座，年復合增長率達 89.6%，充電樁數(shù)量也從 1129 個增長至 22628 個，年復合增長率高達 181.8%。 充電設施建設是新能源汽車示范推廣的關鍵環(huán)節(jié)之一， 受益于新能源汽車應用的快速增長， 我國新能源汽車充電設施行業(yè)將面臨巨大的發(fā)展空間。 此前由于電動汽車規(guī)模較小，充電設施建設投資巨大，投資短期效益不明顯，因此充電設施建設速度較慢。 根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至 2014 年底，我國共建設完成充電站 823 個、充電樁 3.8 萬個，其中，國家電網(wǎng)公司建成充換電站818 座，充電樁 3.4 萬個，充電樁數(shù)量遠遠低于新能源汽車的銷量增長。 而 2014 年我國新能源汽車產(chǎn)銷量已達 9.39 萬輛，充電設施供需之間的矛盾日益突出。 但在 2015 年，全國計劃建成的充電站數(shù)量達到了 2549 個，而計劃建成充電樁的數(shù)量更是達到了 34 萬個，相比于 14 年，有了近 20 倍的增長。

充電站按照功能可以劃分為四個子模塊：光伏發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池調度系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)。 一個完整的充電站需要光伏發(fā)電區(qū)、配電室、中央監(jiān)控室、充電區(qū)、更換電池區(qū)和電池維護間等六個部分組成。

( 1)光伏發(fā)電系統(tǒng)是整個充電站重要組成部分，主要經(jīng)太陽能電池方陣發(fā)電通過充電裝置儲存到蓄電池中或直接供給電動車充電使用，擔負著能源的供給。

( 2)配電室為充電站提供所需的電源，不僅給充電樁提供電能，而且要滿足照明、控制設備的用電需求， 內部建有變配電所有設備、 配電監(jiān)控系統(tǒng)、相關的控制和補償設備;

( 3)中央監(jiān)控室用于監(jiān)控整個充電站的運行情況，并完成管理情況的報表打印等。

( 4)充電區(qū)主要完成電池充電功能。

( 5)更換電池區(qū)是車輛更換電池的場所，需要配備電池更換設備，同時應建設用于存放備用電池的電池存儲間。

( 6)電池重新配組、電池組均衡、電池組實際容量測試、電池故障的應急處理等工作都在電池維護間進行。

充電站給汽車充電一般分為三種方式：

( 1) 普通充電，就是所謂的常規(guī)充電或慢速充電，這種充電模式，是用現(xiàn)在的交流插頭插在車上，需要 6 至 8 個小時，或者 3 至 6 個小時，此種方式多為交流充電方式， 外部提供 220V 或 380V 交流電源給電動汽車車載充電機，由車載充電機給動力蓄電池充電。 一般小型純電動汽車、 可外接充電式混合動力電動汽車多采用此種方式，這種充電方式主要由充電樁來完成; ( 2)快速充電，充電的電流比較大，需要建設快速充電站，不要求把電池完全充滿，只需滿足繼續(xù)行駛的需要，這種充電模式下，在 30 分鐘至 50 分鐘的時間里，只為電池充電 60%至 70%。 這種充電方式主要由充電站內的充電樁來實現(xiàn)，為直流充電，地面充電樁直接輸出直流電能給車載動力蓄電池充電， 電動汽車只需提供充電及相關通信接口; ( 3)電池更換。 充電樁的技術壁壘并不高，快充具有一定的技術難度。 慢速充電利用低水平電流連續(xù)充電 6-8 小時，可利用晚上充電;快速充電利用高電流進行40 分鐘-3 小時的快速充電，由于充電電流和電壓較大，對于安全性和可靠性都有較高的要求。

(1) 光伏發(fā)電不穩(wěn)定性

就現(xiàn)有國內特斯拉建光伏充電站而言， 從技術層面存在光伏方陣發(fā)電密度低、發(fā)電不穩(wěn)定、發(fā)電效率低等缺點，這與現(xiàn)有比較成熟的火力發(fā)電是完全不同的。 電動汽車充電需要高電壓、大電流、大功率，一次性快充。 這與目前太陽能光伏發(fā)電的特點有沖突。

根據(jù)系統(tǒng)測算， 特斯拉充電站太陽能光伏方陣鋪設面積約為 260 平方米，太陽能組件最高轉化率為 23.5%。 以一個西部城市為例， 全年光照輻射總量約 2230 千瓦時每平方米，則可利用的全年光照輻射總量約為 2230×80%=1783 千瓦時每平方米， 那么以上特斯拉太陽能充電站每天可發(fā)電量約為( 1180×150)÷365×20.5%=99.4 千瓦時。 因此，即使不考慮太陽能電池組件光電轉換率在使用壽命期內逐年衰減的影響，離網(wǎng)運行的太陽能光伏充電站在理想條件下的發(fā)電量一天也僅夠將 3 輛該車型電量增加 60%。 同時電動車太陽能光伏充電站發(fā)電量受天氣的影響較明顯，多云天氣、大風下雨及霧霾天氣更會大大降低發(fā)電量。 此外，夜晚沒有太陽光，根本無法發(fā)電，太陽能光伏充電站要想 24 小時使用根本無法實現(xiàn)。

(2 )蓄電池成本過高束縛充電站產(chǎn)業(yè)化

為了避免光伏發(fā)電諸多因素引起的不穩(wěn)定性， 利用蓄電池將多余的能量儲存起來， 作為太陽能光伏充電站后備能量或者夜間備用電能。 對于建設企業(yè)來說， 蓄電池采購成本過高， 再加上蓄電池在使用壽命期內會隨著使用環(huán)境和其他因素的影響而產(chǎn)生衰減，同時蓄電池平均使用壽命在 3-5 年內，如果好一點的蓄電池，壽命能長一點，但是成本則會增加，如果通過蓄電池來儲存能源作為后備能量， 從技術上是沒有任何問題的。 但目前利用蓄電池組建設光伏充電站的成本大概是普通電站的 5 倍， 不僅如此， 蓄電池組的使用壽命也比較短，現(xiàn)在質量過關、性能優(yōu)異蓄電池壽命也僅有 8 年左右。 就目前發(fā)展狀況來看， 只通過光伏電站為充電樁提供能量是遠遠不夠的，還需市電電網(wǎng)的相互輔助，才能保證充電樁的正常運行， 或者說離開市電電網(wǎng)， 太陽能光伏充電站只是一個擺設，沒有什么實質用處，只有與電網(wǎng)結合，才能保證充電樁運行的可靠性。

(3) 國內外新能源電動車充電樁標準脫軌

以特斯拉電動車為例， 其充電標準與國內充電標準不一致。 特斯拉太陽能超級充電站智能為其充電，而不能服務于國產(chǎn)電動車，且具有使用局限性。 國家電網(wǎng)公司負責推廣公共充電樁建設，而特斯拉電動車無法使用這些以國內標準充電樁，當然，通用的辦法，就是讓特斯拉的充電標準兼容國內的充電標準，這樣就能實現(xiàn)特斯拉充電標準與國內標準一致，就不存在使用局限性。 但長期以來，電動汽車行業(yè)標準都由西方國家掌握，導致產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較被動，這也是造成國內電動車充電標準無法與國外電動車充電標準接軌的重要原因。

結束語

中國已明確指出： 節(jié)能與新能源汽車代表未來汽車發(fā)展方向，已成為市場新的經(jīng)濟增長點和戰(zhàn)略調整的制高點。 國家也將不斷出臺相關標準及政策予以支持。 但是太陽能光伏充電站數(shù)量有限的瓶頸逐漸顯露出來， 而這也構成了市場的潛在投資機會。 同時由于電動車光伏充電站從技術層面上有一定局限性，這勢必會阻礙電動車光伏充電站的發(fā)展。 但也為電動車光伏充電站生產(chǎn)開發(fā)明確了研究方向。