电动汽车的充电设备——充电桩,作为新能源汽车发展的重要基础设施,是传统加油站的替代品。充电桩主要由桩体、电气模块、计量模块等部分组成, 一般具有电能计量、计费、通信、控制等功能。 通常,充电桩上的零部件,包括充电枪、插座、连接线缆、电池模块等材料都需要使用阻燃材料来做。
而自国家电网2014年向民间资本开放电动车充电桩市场后,充电桩行业涌入了海量的各类玩家,充电桩数量随之暴涨。根据国家能源局统计,截至2017年底,中国各类充电桩达到45万个,其中私人专用充电桩24万个,公共充电桩21万个,保有量位居全球首位,是2014年的14倍。
随着新能源汽车市场规模不断扩大,充电基础设施结构性供给不足的问题却日益凸显,充电桩整体规模发展仍明显滞后。一方面,充电桩与同期新能源汽车发展的规模不相匹配;另一方面,充电设施的布局不合理,充电桩的使用率偏低,企业缺少可持续、可复制的商业发展模式。
据中国电动汽车充电基础设施促进联盟数据,2017年,全国公共类充电基础设施保有量达21.39万个;全国随车配建私人类充电基础设施约23.18万个。按172万辆的新能源汽车保有量计算,车桩比约为3.8:1,远低于1:1的建设目标。
国家能源局信息中心原巡视员孙耀唯近日在“2018中国充电桩创新峰会”上发言称:“充电桩产业发展尚不成熟,但在政府指引和可预见的庞大市场需求下,未来几年,无论是商业模式还是产品技术,都将迎来重大变革。”
而工业和信息化部赛迪研究院党委书记、副院长宋显珠在会上也表示,充电桩产业已经从初期的“跑马圈地”逐步转变发展方向,更加注重用户体验,以及“互联网+相关”商业模式创新,以期寻找新的盈利增长点。
当前,有车无桩、有桩无车的现象并存。尽管随着新能源车辆的续航里程增加,充电状况有一定缓解,但是总体态势并没有发生根本改变。充电桩建设缺口大、充电设施配套难,充电设施利用率偏低等矛盾仍然突出。
由于不同城市的公共充电桩利用率水平不一,“大跨步”的建设速度也带来了大批充电桩闲置的问题。统计数据显示,北上广城市地区充电桩利用率达70%,但二三线城市的利用率却极低。
“虽然中国充电桩总量可观,但公共充电桩平均利用率仅为15%,有些充电桩甚至成了僵尸桩。”国家能源局副局长刘宝华此前表示。
中汽中心实验所电气系统室主任黄炘指出,目前市场上的充电设备质量参差不齐,部分充电桩无法有效使用。由于初期的”跑马圈地“,很多企业建桩时并没有考虑市场需求,只专注于抢地盘和扩充市场份额。“有些充电桩装得很偏远,甚至装在了田里,因此,有效的充电桩数量并没有(统计的)那么多。”
根据国家四部委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》,预计到2020年,中国电动汽车保有量将超过500万辆。为满足这些电动汽车的充电需求,配套充电基础设施需求也随之增长,2015年到2020年需要新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个。
“目前充电设施发展迅速,但要满足500万辆电动汽车的目标相比还有较大差距,” 黄炘表示,目前看,充电桩企业的盈利情况并不理想,如果没有新的盈利模式出现,将会影响到充电设施的普及。
如何提高电桩使用效率,缩短回收成本周期成为充电桩企业扭亏为盈的关键。眼下,愈来愈多的桩企开始寻求充电业务以外的盈利方式,比如以充电桩为入口的广告、保险、金融、售车及租赁等。
分析认为,在政策引导下,未来将有更多的商业模式涌现出来,包括车桩联动、车桩一体等等。另外,充电技术的发展和创新也会促进充电产业多元化,包括电磁更换技术等,充电技术的便捷化和多样化也将提升充电桩的普及率。
从目前的推广进程来看,2020年我国500万充电桩的推广目标将很难完成。因为目前充电桩的充电兼容性、用户体验等方面还不是很好,不少问题严重影响了消费者的使用体验,从而影响了消费者选择电动汽车,使用充电桩的需求。
据介绍,在2016年,中汽中心跟国外车企曾在10个城市做了电能质量的测试,根据长期的测试,确实存在充电桩电压不稳定、电压谐波严重的情况。可能今天晚上充上电,第二天早上却发现电没充进去。另外在居民区,因为周边用电设备问题,出现这方面问题更多,比如在电梯旁边装了一个交流充电桩,就有可能在电梯升降的时候出现干扰的情况。还有燃油车占车位等问题,都严重影响到用户体验。
还有充电桩的定位问题,充电桩定位在哪个位置,哪个充电站,但是对于具体车位在哪里,或者是否是地下车位,如果精准性不高,消费者找起来就会很费劲。还有一些充电桩虽然在APP里正常显示,但实际却没有对外开放。在充电和启动的流程上,间接设计方面也存在操作特别繁琐的情况。支付方面,虽然很多企业都在努力实现支付方面的互联互通,但是还是有很多或者有一些需要用充电卡或者自己的APP才能支付,真正的互联互通还有很长的路要走。
从技术角度来说的话,现在国内走的路线主要是提高充电速率,各企业都在往大功率充电方面发展。中汽中心调查了很多车企,到2020年的时候,要先到一个台阶,到2025年左右可能真的能实现比较批量的300千瓦左右的大功率充电。而商用车要求更高一些,很快到500千瓦左右,而充电设施下一步就要做到1000伏。
目前在乘用车方面,前期还是主要通过提高电流来提升充电速率,因为提高电压会带来零部件耐压等级的问题。提高电流之后再尝试提高电压,最终达到15分钟能够充到80%的充电速度。而在充电设施方面,对于充电接口方面是一个难点,目前方向就是液冷,通过液冷实现快速的降温方式,能够提高充电电流。
产品细节仍需优化
在充电桩的互操作性方面,近一两年很多主流的电动汽车和充电桩产品已经相对比较成熟。2017年,中汽中心组织了12家车企,19个车型,27辆纯电动乘用车,在13个不同城市的充电运营商进行了200多次的车桩匹配测试。模拟用户实际使用场景,主要针对京津冀地区和上海周边,包括国内外的主流乘用车车型,在兼容性方面充电的成功率91.3%。
测试的过程也遇到很多问题,比如,大电流的放电以后,复电之后仍然出现大电流的情况。还有对国家标准的理解偏差问题,像充电时序问题,有些充电桩产品还属于插枪既充电的情况,另外还有一些产品在停止输出CP信号以后,按理说车辆应该停止充电了,仍然存在充电的情况,没有按照时序设计。另外在通信协议的周期,字长,填充内容方面存在不符合的情况,也需要另做一些兼容性改进。
在功能方面设计方面,新旧标准的调整,12V,24V辅助电压的切换,对充电设施方面,有一些企业或者一些车企的要求,做兼容性的设置。实际有一些车企也只有12V,遇到这些情况,有的时候没有切换正确,导致烧毁的情况。
憧憬未来
虽然我国充电设施发展速度已经很快,但是距离2020年的目标还是有很大差距的,要完成2020年的推广目标,广大充电桩行业人还需要下大力气,构建充电产业未来的商业模式,融资租赁众筹建桩,以点带面,提高产业发展的质量、速度、效益。同时也要加大力度关注超级充电站、无线充电、互联共享等多种新技术、新应用,多头并进,紧贴政策和市场变化,快速优质的推进布局,才能保证行业良性发展。
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