技术文章

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定

摘 要：在政策和全球趋势的大背景下，我国电动汽车发展迅猛，S场份额已占全球S场份额的25.6%。该文介绍了中国电动汽车和充电站的发展现状及电动汽车的三大关键技术，并统计了电动车电池的装机量和电动汽车品牌的S场占有率，并对未来电动汽车的发展提出了建议和展望。

关键词:新能源;充电站;电动汽车

一、引言

全球能源危机与环境恶化促进了电动汽车的蓬勃发展，电动汽车具有高效、低耗、无污染的优点，使其在市场上快速站稳脚跟。几十年来，我国大力推动电动汽车的发展：2001年“十五”“863计划”启动了电动汽车重大专项，并提出了“三纵三横”的技术研发布局；2009年在多个城市试点研究“十城千辆”项目；国内电动汽车销量在随后的几年里呈现爆炸式增长。2020年，《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》由国务院发布，进一步指明了我国电动汽车发展的方向和目标。在上述政策和措施的推动下，电动汽车的发展已趋于成熟并逐渐跻身于世界前列。中国新能源汽车产量和销量在2022年已分别达到705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%。

大力发展电动汽车对缓解环境污染、优化能源结构、推动节能减排有着显著的作用，有研究表明：燃油汽车每百公里的能耗为76.662kWh，每百公里CO2的排放量为14.955kg，而电动汽车每百公里的能耗为35.001kWh，每百公里CO2的排放量为8.692kg，能耗和污染都大幅降低。与此同时，电动汽车也对可再生能源的发展起到了促进作用，推动更快实现碳达峰、碳中和目标。

二、 电动汽车市场分析

2.1 市场细分

电动汽车是以电力为主要动力来源，以单独的电动机或配合各种其他动力设备共同驱动以满足各种规定的汽车，目前电动汽车多以高效率的二次动力或燃料电池作为动力来源，主要分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三种不同的类型。

（1）纯电动汽车：纯电动汽车是一种以动力电池为能量来源，以运行安静、平稳、噪音小为特点的新能源汽车，电动机能量转化效率比燃油发动机高得多，并能在制动和下坡过程中进行能量回收，大幅度降低了能源消耗。在我国，纯电动汽车在所有电动汽车中占比高，是目前以及未来主要研究与发展对象。

（2）混合动力汽车：混合动力汽车是利用两种或多种不同类型的能量源及其相应的驱动系统为车辆提供动力，每一种驱动系统既能共同工作，又能独立运行。混合动力电动汽车不仅可以减轻对环境的污染，还可以在电动和油动之间自动转换，可以很好地缓解目前充电站相对不足、充电速度慢的问题。

（3）燃料电池电动汽车：燃料电池电动汽车是采用车载蓄电池装置产生动力的汽车，燃料电池通过在电解质中的化学反应来产生电能，其燃料源主要以氢氧燃料为主。燃料电池电动汽车具有效率高、续驶里程长、噪音小、环境友好的优点，但我国在关键材料和核心技术上仍需突破。

综合考虑节能环保及电动汽车的发展趋势，纯电动车以上文提到的三款电动车为发展类型，拥有数量及销售数量均居Q球前列，纯电动汽车未来有望成为主要交通工具。

2.3 市场预测

国务院出台的政策明确提出：到2025年，我国新能源汽车新车销量要达到新车销售总量的20%，电动汽车产销量在未来一段时期内呈现持续增长的趋势将成为必然。同时，针对新能源汽车的消费，各地也陆续出台政策予以鼓励。地方有望在未来5年内持续发挥作用，电动汽车产业发展政策体系正在逐步完善。预计电动汽车行业仍是未来15年的主流。其中，技术创新是电动汽车行业发展的主要障碍，如纯电领域中动力电池、操作系统、充电桩等；发电侧的可再生能源的发电和消纳、电网侧的稳定运行、用户侧的充电调度等。

三、 充电站研究

3.1 充电站市场

电动汽车充电基础设施充电站对该区域电动汽车的发展造成了影响，充电站的数量、规模和选址都在一定区域内。截至2022年底，国内车桩比为2.5 ： 1。从总体上看，我国充电基础设施在充电桩规模、车桩比等方面已达到世界水平，但充电基础设施总量不足、密度不高、覆盖面不够、服务不完善等问题依然十分显著，我国充电基础设施建设仍面临充电站建设存在以下弊端：数量不够；施工成本较高；充电便利性不高，充电时间较长；油车占位及充电设施受损情况；充电站选址不合理。

高速公路服务区在电动车充电中的重要性随着长途旅行需求的增加而凸显。目前，全国已建成各类高速公路服务区4289个，拥有充电设施的服务区占全部服务区的65%左右。而我国目前仅有约1.8万个高速公路充电基础设施，这一数字在全国公共充电基础设施总量中仅占0.8%，严重不能适应需要。而充电桩的布点主要是公共停车场、小区以及办公区的停车场、加气站等，其中人流量不多的地方却有大量闲置充电桩，而像学校周边、医院等人流量大的地方，充电桩数量又不足，排队充电问题突出，由此充电桩分布不均的问题则进一步凸显出来。

3.2 充电站的发展趋势

未来我国电动汽车将呈现不但增长的趋势，作为充电基础设施的充电站也跟得上电动汽车的发展，因此合理建设充电站及充电站的数量、技术的研发是未来的趋势。

（1）加快充电桩（站）建设，提高服务能力：将充电桩（站）与新技术相结合，例如5G、人工智能、互联网、大数据、智能交通服务、智慧能源设施，打造出集信息安全、隐私安全、便捷性、智能性于一体的创新充电站。充电桩（站）建设不仅仅是要弥补电动车辆发展中的短板，更可以作为推动出行领域乃至整个社会实现数字化转型的智慧桩（站）。目前车桩比已经达到2.5﹕1，距离《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》提出的车桩比1﹕1的目标还有不小的差距，充电桩市场还有很大的提升空间。

（2）布局合理，提高充电桩利用率：采用大功率快速充电，可满足用户长途旅行应急状态下的用电需求，提高车辆使用效率。同时，功率的提升也能使用户减少充电时间，带动单个充电桩充电电量的增加，从而提高运营商的经济效益。有序慢充主要是针对办公场所和小区充电桩，通过调度用户有序充电、削峰填谷、满足充电需求，作为城市通勤用的交流慢充，充分满足充电需求，在保证电网安全有效运行的前提下，维护充电系统与电网的协同发展。

四、解决方案

图1 平台结构图

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

五、安科瑞充电桩云平台具体的功能

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图3所示。

图2 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图3 大屏展示界面

站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

图4 站点监控界面

设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。

图5 设备监控界面

运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

图6 运营趋势界面

收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

图7 收益查询界面

故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

图8 故障分析界面

订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

图9 订单查询界面

六、产品选型

安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。

七、现场图片

八、结论

本文从电动汽车和充电站两个部分入手，分析了我国电动汽车和充电站的现状及未来发展趋势，并提出了发展电动汽车和建设充电站的可行性建议。

新能源汽车充电桩在经历了几年的发展之后，总体情况是在持续走好的，并且充电桩的建设相较于以往有了很大的普及度和安全度，这对新能源汽车车主是一个好事，也鼓励了更多人选择买新能源汽车，但这并不是说新能源汽车充电桩已经发展得很好了，目前来说新能源汽车充电桩的建设及优化分析还有很长的一条路要走，未来的市场必定是属于新能源汽车，将来的某一天如果新能源汽车能够取代传统的汽车，说明新能源汽车和新能源汽车充电桩已经发展到了较好的局面，但是就未来几年的发展前景来看，以新能源汽车充电桩的建设来看，新能源汽车的充电桩建设还任重而道远。