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2018-07-31 15:51:29

EV大数据 前天

电动汽车的推广普及离不开充电基础设施的建设。基于对全球电动汽车市场的分析,本章分析了全球充电基础设施的发展情况。


前期回顾:

【国际视角】2018年全球电动汽车展望报告(1):乘用车与轻型商用车市场

【国际视角】2018年全球电动汽车展望报告(2):其他类型车辆市场

充电规范

本章首先介绍电动汽车充电基础设施的发展,包括公用和私用充电桩,充电功率范围从普通乘用车到轻型商用车和公交车。重点关注快速充电基础设施,它是去年政策发展的结果,尽管实际上快速充电基础设施被认为是私人充电设施的补充而不是替代,特别是对于长途旅行而言。

用于区别电动汽车基础设施的三个主要特征是: 

•等级:电动汽车充电设施接口的功率输出范围

•类型:用于充电的不同种类的插座和连接器

•模式:车辆和充电设施之间的通信协议

除了下表中的信息外,不同充电协议的通信方法也存在差别。协议依赖于不同的物理连接方式,并且几乎没有空间使这些方法兼容。对于2级或者3级的交流充电设备而言,每种类别都有各自的通信协议,同样的通信协议也适用于特斯拉的连接器。对于直流快充而言,组合充电系统(CCS)连接器与电力线通信(PLC)协议耦合,特别适用于智能电网通信。而CHAdeMO,特斯拉和GB/T使用最初开发用于汽车内部组件的CAN总线通信。

1• 主要地区的电动汽车基础设施特点概览

2017年充电标准的关键性进展包括:

• 韩国采用CCS Combo 1 作为电动汽车快速充电的主要标准。

• 印度发布了一份草案,对有关电动汽车充电基础设施部署进行了说明,确定了用于电动汽车充电设备的插座或车辆连接器,如表1所示。

2017年全球充电标准的主要发展是几家快速充电标准化机构针对功率高达200kW的充电技术,发布了新的描述或官方协议。虽然目前没有可以在此级别充电的车辆上路,但道路上还是部署了一定数量的高功率充电站点。CHAdeMO已正式针对高达200kW的充电技术发布了协议,并将于2018年发布针对充电功率高达400kW的充电技术的协议草案。CCS在2017年的CCS系统描述文档中分享了CCS 2.0的预期功能,但尚未正式发布CCS 2.0作为协议。自2015年起,中国GB/T 20234.1充电标准的最大功率为200kW。虽然充电功率低于200kW,但特斯拉在增压器的开发方面发挥了重要作用。特斯拉的增压器使其型号的充电功率可达120kW,比现有的任何其他技术都快。

前面所讨论的充电标准和通信协议最初是针对乘用车和轻型商用车开发的。尽管如此,它们也正被应用于其他车型。

l 电动两轮车主要使用1级充电,而三轮车可以使用1级和2级充电。

l 公交车有两种主要的充电解决方案:公交停车场中的夜间充电(包含各种类型的充电连接器和充电功率水平)或在特定公交车站使用高功率水平的充电设备充电。

l 由于电池需求量大,在公交停车场依赖传统充电的公交车需要一定程度的快速充电(22kW以上)才能实现充足的夜间充电。 在大多数情况下,直流快速充电从50 kW开始使用。较新的巴士型号也允许150 kW充电。

l 考虑到中国与其他国家相比,中国道路上的电动公交车数量以及中国对公交停车场充电的强烈偏好,目前中国市场中的大多数中型和重型电动汽车都使用了GB/T标准的直流快速充电。

l CHAdeMO和CCS都支持使用公共汽车和卡车的受电弓。为受电弓充电开发的另一个标准是针对150-450 kW(600 kW正在制定中)充电功率水平的OppCharge标准,这一标准同时符合IEC 61851-23(交流连接)和ISO 15118标准。

随着更多汽车的电气化,现有标准可能需要进一步细化以适应这一趋势。考虑到对于重型长途送货卡车的大功率评估的需要,标准的细化对于卡车来说尤其重要,如特斯拉旗下Semi卡车的情况。


充电桩建设

图1概述了迄今为止全球部署的充电桩数量,展示了2010年至2017年所有类型的充电基础设施的持续上升趋势。目前,私人充电桩数量已经超过了公共充电桩数量。

图1 (2010-2017年全球充电桩数据一览)


私人充电设施

轻型车辆:乘用车及两轮电动车

鉴于追踪1级充电点的方法具有挑战性(因为它们并非专门用于电动汽车)以及缺乏私人地产上安装的2级充电点的信息,私人充电设施的统计数据是有限的。现有数据准确性的不确定性需要提高跟踪这类数据的能力。

图1所示的数据基于这样的假设:在除中国以外的所有国家,每辆电动汽车都配有一个私人充电设施(1级或2级),无论是在家中还是在工作场所。 这个简单的假设旨在强调电动汽车私人和公共充电器之间的数量差异。

中国的数据显示,2017年有23.2万个私人充电设备。尽管如此,中国电动汽车充电基础设施促进联盟的一项调查(包含约三分之一的中国电动车车主的样本)所报告的信息表明,向私人电动车车主出售的充电器比例接近80%。中国2020年的目标是为460万辆电动汽车提供430万个私人电动汽车基础充电设施站点,这也意味着每辆电动汽车的充电设施数量为0.93。鉴于可获得的数据范围有限和数据的高度不确定性,图1中假设对于道路上的120万辆电动汽车,每辆电动汽车对应0.8个充电器。

中型与重型商用车辆

由于可获得的信息有限,估计中型和重型车辆专用充电接口的数量也具有难度。到目前为止,在部署乘用车以外的电动车型方面中国一直是最活跃的国家。特别是深圳,是中国推广中型和重型商用电动车应用的主要城市之一。

考虑到中国在城市公交车辆和充电设施部署方面的强大领导力,图1中的私人快速充电器数量基本上反映了中国电动公交车的情况,公交车队中每3辆电动公交车对应1个充电器。该假设基于深圳市的统计值。


公共充电设施

将2017年各个国家的电动车基础设施数据与电动汽车保有量相对比,反映出不同市场之间存在巨大差异。

图2 • 2017年电动汽车保有量和公共充电站点数量(按类型和国家分类)

许多国家的电动汽车市场仍处于发展的早期阶段。 因此,找到各国充电设施与电动车保有量之比差异的解释并不简单。中国拥有世界上大概3/4的电动汽车快速充电设备,以及最多的慢速公共充电设备。

图2和图3中所示的每辆电动汽车对应的公共充电设施的比例有助于确定几个关键方面:

l 与其他国家相比,中国和日本对快速充电器的依赖程度更高。 这与私人充电设施在人口密集的城市中限制较多以及中国每辆电动汽车对应的私人充电设施数量较少一致。

l 中国公共快速充电设施的EVSE / EV(充电设施/电动车数量)比例高也可以用非公有电动车的高利用率进行解释,例如政府车辆和出租车,可能更依赖快速充电来完成他们的每日行程。另一个证实这一点的因素是,与在其他国家销售的纯电动汽车(BEV)相比,中国的BEV续航里程相对较低。

l 尽管与电动汽车保有量相比,公用充电基础设施的份额相当低,但2017年全球电动汽车销售份额最高的市场挪威取得了领先地位。这与调查结果一致,表明挪威消费者对家庭充电的偏好。

3 • 2017年各国公用充电设施与电动汽车的比率


支持政策

充电基础设施取决于当地情况,国家级和国家间的政策框架——包括明确部署目标,清晰制定法规,以及直接筹集投资资金和提供财政支持。有效的框架有助于通过创造条件来缓解开发充电基础设施的主要挑战,并确保获得足够的资金来促进其部署,从而促进电动汽车基础设施的发展。

电动汽车基础设施部署策略

电动汽车基础设施部署目标有助于确定基础设施发展与电动汽车应用目标相匹配。并非所有设有电动汽车应用目标的国家都设定了充电基础设施的部署目标,而且许多目标仅强调了公开使用的充电站点而非私人充电点。

中国计划到2020年建成12000个换电站点,430万个私人充电设施以及50万个公用充电站。在地理位置上,分为中国西部(促进区)、中国中部(示范区)以及中国东部(加速区),以适应电动汽车市场在各地发展不均衡的情况。一些城市已经有大约0.13的电动车-充电桩比(平均每8辆电动车分享一个充电设施),另外一些城市的比率较少,为0.07(平均每15辆电动车分享一个充电设施)。

考虑到主要道路网中充电设施的可用性,以实现纯电动汽车的长途驾驶,中国、欧盟和美国等主要市场显然已经加大了在高速公路上安装快速充电设施的雄心。主要高速公路的电动汽车充电设施目标部署间隔为45-115公里。

图4 • 高速公路上充电站数量与部署目标

支持充电基础设施的财政政策主要形式有:财政激励,税收减免和直接投资。在过去几年中,各国对公用电动汽车基础设施网点提供直接投资的力度有所下降,而对电动汽车基础设施部署有财政/财政激励措施的国家数量却大幅增加。 总体而言,近年来政府对充电基础设施的支出大幅增加。 图5中的一些例子概述了目前投入资金的情况。英国对于电动汽车基础设施的建设注入了最多的资金。

5 • 近期充电桩投资计划一览

由于私人充电设施在多数国家占据主导地位,因此让电动车主在他们停车的地方安装私人充电设施是十分重要的。目前为止,欧洲和美国的大多数车主拥有自己的车库或车道。然而,为了获得更大的市场份额,也需要为住在公寓楼和市中心住宅的电动车车主建立基础充电设施。许多建筑法规禁止建设停车设施,尽管仅有一小部分的停车设施允许或授权安装电动车充电接口。建筑法规的主要障碍是改变现有建筑物中停车位(安装充电插座)的程序,以确保新建筑物开发能够在需要时轻松安装充电基础设施,并明确付款人。确保电动汽车更多地推广到私人家庭的关键监管政策之一是制定嵌入“EV-ready”停车场要求的建筑规范。

电动汽车充电站集成在电力系统中,因此受电力部门监管。监管结构对新兴充电基础设施的所有权结构和组织安排具有重大影响。在中国,电力系统属于国有资产,纵向一体化的垄断,推动了充电基础设施建设的扩展。 私营公司已进入收费业务,特别是在城市地区,发改委给私营公司颁发经营许可证,由地方行政部门规定价格。根据一个国家的具体监管方法,以及立法是否将电动汽车充电站视为零售商或电力分销商,监管环境可以促进或阻碍电力部门和私营公司的参与者的投资。

得益于在土地使用和制定交通法规方面的权利(包括停车条例和分区行为),地方政府通常会尽可能确保电动车基础设施的部署符合城市交通模式与地理特征。有的城市(如在中国、英国的一些城市)也有权利为电动车基础设施分配国家财政支持。

这些政策可以被归位四种不同的类型:1)设定充电点建设的目标数量;2)对电动车基础设施的财政激励;3)修订建设规范以便于早期安装;4)直接建设充电站点。显然修改建筑规范是最容易实行的决定之一,所有关键地区的城市都要求其新建住宅单元配备基础充电设施,以此来支持电动汽车基础设施布局的发展。

区域限行、禁止流通或者其他适用于城市环境的政策安排(比如限制新注册的内燃机汽车数量)正在扩大施行。政策框架不仅与电动汽车的推行相关,也间接地影响到电动汽车基础设施的发展。


其他充电基础设施行业参与者

除政府目标和发展计划外,各个公司和主机厂联盟也积极参与高速公路快速充电器的开发(表2)。这些公告表明越来越多的参与者正在进入充电基础设施市场。除了公用事业公司之外,许多汽车制造商最近已经创建了联盟来部署公路充电网点。显然,这些主机厂的目标是弥补有限的公共充电基础设施带来的不足,特别是对于长途旅行或高出行强度的用户而言,这已成为其使用电动汽车的一大阻碍。为了解决这个问题,他们正在沿着高速公路战略性地开发充电站。

表2 • 高速公路上公用快速充电设施的部署已经成为各大公司和企业的目标。

由于每个站点有多个充电插座,很明显这些站点将为多辆车提供服务,随着电动车数量的增长,这些站点有可能扩大。值得一提的公告主要来自欧洲公司,以便在整个欧盟范围内部署。其他市场也有重要参与者,如美国的特斯拉和中国的公用事业公司。其他发展包括在工作场所部署电动汽车充电设施。


审核:张文杰、苏阳