摘 要：在政策和全球趨勢(shì)的大背景下，我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展迅猛，已占全球的25.6%。該文介紹了中國(guó)電動(dòng)汽車和充電站的發(fā)展現(xiàn)狀及電動(dòng)汽車的三大關(guān)鍵技術(shù)，并統(tǒng)計(jì)了電動(dòng)車電池的裝機(jī)量和電動(dòng)汽車品牌，并對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車的發(fā)展提出了建議和展望。

關(guān)鍵詞:新能源;充電站;電動(dòng)汽車

一、引言

全球能源危機(jī)與環(huán)境惡化促進(jìn)了電動(dòng)汽車的蓬勃發(fā)展，電動(dòng)汽車具有高效、低耗、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，使其在市場(chǎng)上快速站穩(wěn)腳跟。幾十年來(lái)，我國(guó)大力推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展：2001年“十五"“863計(jì)劃"啟動(dòng)了電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)，并提出了“三縱三橫"的技術(shù)研發(fā)布局；2009年在多個(gè)城市試點(diǎn)研究“十城千輛"項(xiàng)目；國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車銷量在隨后的幾年里呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。2020年，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》由國(guó)務(wù)院發(fā)布，進(jìn)一步指明了我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展的方向和目標(biāo)。在上述政策和措施的推動(dòng)下，電動(dòng)汽車的發(fā)展已趨于成熟并逐漸躋身于世界前列。中國(guó)新能源汽車產(chǎn)量和銷量在2022年已分別達(dá)到705.8萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%。

大力發(fā)展電動(dòng)汽車對(duì)緩解環(huán)境污染、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)節(jié)能減排有著顯著的作用，有研究表明：燃油汽車每百公里的能耗為76.662kWh，每百公里CO2的排放量為14.955kg，而電動(dòng)汽車每百公里的能耗為35.001kWh，每百公里CO2的排放量為8.692kg，能耗和污染都大幅降低。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車也對(duì)可再生能源的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，推動(dòng)更快實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

二、 電動(dòng)汽車市場(chǎng)分析

2.1 市場(chǎng)細(xì)分

電動(dòng)汽車是以電力為主要?jiǎng)恿?lái)源，以單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)或配合各種其他動(dòng)力設(shè)備共同驅(qū)動(dòng)以滿足各種規(guī)定的汽車，目前電動(dòng)汽車多以高效率的二次動(dòng)力或燃料電池作為動(dòng)力來(lái)源，主要分為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車三種不同的類型。

（1）純電動(dòng)汽車：純電動(dòng)汽車是一種以動(dòng)力電池為能量來(lái)源，以運(yùn)行安靜、平穩(wěn)、噪音小為特點(diǎn)的新能源汽車，電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化效率比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)高得多，并能在制動(dòng)和下坡過程中進(jìn)行能量回收，大幅度降低了能源消耗。在我國(guó)，純電動(dòng)汽車在所有電動(dòng)汽車中占比高，是目前以及未來(lái)主要研究與發(fā)展對(duì)象。

（2）混合動(dòng)力汽車：混合動(dòng)力汽車是利用兩種或多種不同類型的能量源及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為車輛提供動(dòng)力，每一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既能共同工作，又能獨(dú)立運(yùn)行?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車不僅可以減輕對(duì)環(huán)境的污染，還可以在電動(dòng)和油動(dòng)之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可以很好地緩解目前充電站相對(duì)不足、充電速度慢的問題。

（3）燃料電池電動(dòng)汽車：燃料電池電動(dòng)汽車是采用車載蓄電池裝置產(chǎn)生動(dòng)力的汽車，燃料電池通過在電解質(zhì)中的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能，其燃料源主要以氫氧燃料為主。燃料電池電動(dòng)汽車具有效率高、續(xù)駛里程長(zhǎng)、噪音小、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，但我國(guó)在關(guān)鍵材料和核心技術(shù)上仍需突破。

綜合考慮節(jié)能環(huán)保及電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，純電動(dòng)車以上文提到的三款電動(dòng)車為發(fā)展類型，擁有數(shù)量及銷售數(shù)量均居前，純電動(dòng)汽車未來(lái)有望成為主要交通工具。

2.3 市場(chǎng)預(yù)測(cè)

國(guó)務(wù)院出臺(tái)的政策明確提出：到2025年，我國(guó)新能源汽車新車銷量要達(dá)到新車銷售總量的20%，電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)將成為必然。同時(shí)，針對(duì)新能源汽車的消費(fèi)，各地也陸續(xù)出臺(tái)政策予以鼓勵(lì)。地方有望在未來(lái)5年內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系正在逐步完善。預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車行業(yè)仍是未來(lái)15年的主流。其中，技術(shù)創(chuàng)新是電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的主要障礙，如純電領(lǐng)域中動(dòng)力電池、操作系統(tǒng)、充電樁等；發(fā)電側(cè)的可再生能源的發(fā)電和消納、電網(wǎng)側(cè)的穩(wěn)定運(yùn)行、用戶側(cè)的充電調(diào)度等。

三、 充電站研究

3.1 充電站市場(chǎng)

電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施充電站對(duì)該區(qū)域電動(dòng)汽車的發(fā)展造成了影響，充電站的數(shù)量、規(guī)模和選址都在一定區(qū)域內(nèi)。截至2022年底，國(guó)內(nèi)車樁比為2.5 ： 1。從總體上看，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施在充電樁規(guī)模、車樁比等方面已達(dá)到世界水平，但充電基礎(chǔ)設(shè)施總量不足、密度不高、覆蓋面不夠、服務(wù)不完善等問題依然十分顯著，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍面臨充電站建設(shè)存在以下弊端：數(shù)量不夠；施工成本較高；充電便利性不高，充電時(shí)間較長(zhǎng)；油車占位及充電設(shè)施受損情況；充電站選址不合理。

高速公路服務(wù)區(qū)在電動(dòng)車充電中的重要性隨著長(zhǎng)途旅行需求的增加而凸顯。目前，全國(guó)已建成各類高速公路服務(wù)區(qū)4289個(gè)，擁有充電設(shè)施的服務(wù)區(qū)占全部服務(wù)區(qū)的65%左右。而我國(guó)目前僅有約1.8萬(wàn)個(gè)高速公路充電基礎(chǔ)設(shè)施，這一數(shù)字在全國(guó)公共充電基礎(chǔ)設(shè)施總量中僅占0.8%，嚴(yán)重不能適應(yīng)需要。而充電樁的布點(diǎn)主要是公共停車場(chǎng)、小區(qū)以及辦公區(qū)的停車場(chǎng)、加氣站等，其中人流量不多的地方卻有大量閑置充電樁，而像學(xué)校周邊、醫(yī)院等人流量大的地方，充電樁數(shù)量又不足，排隊(duì)充電問題突出，由此充電樁分布不均的問題則進(jìn)一步凸顯出來(lái)。

3.2 充電站的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)我國(guó)電動(dòng)汽車將呈現(xiàn)不但增長(zhǎng)的趨勢(shì)，作為充電基礎(chǔ)設(shè)施的充電站也跟得上電動(dòng)汽車的發(fā)展，因此合理建設(shè)充電站及充電站的數(shù)量、技術(shù)的研發(fā)是未來(lái)的趨勢(shì)。

（1）加快充電樁（站）建設(shè)，提高服務(wù)能力：將充電樁（站）與新技術(shù)相結(jié)合，例如5G、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能交通服務(wù)、智慧能源設(shè)施，打造出集信息安全、隱私安全、便捷性、智能性于一體的創(chuàng)新充電站。充電樁（站）建設(shè)不僅僅是要彌補(bǔ)電動(dòng)車輛發(fā)展中的短板，更可以作為推動(dòng)出行領(lǐng)域乃至整個(gè)社會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的智慧樁（站）。目前車樁比已經(jīng)達(dá)到2.5﹕1，距離《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）》提出的車樁比1﹕1的目標(biāo)還有不小的差距，充電樁市場(chǎng)還有很大的提升空間。

（2）布局合理，提高充電樁利用率：采用大功率快速充電，可滿足用戶長(zhǎng)途旅行應(yīng)急狀態(tài)下的用電需求，提高車輛使用效率。同時(shí)，功率的提升也能使用戶減少充電時(shí)間，帶動(dòng)單個(gè)充電樁充電電量的增加，從而提高運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)效益。有序慢充主要是針對(duì)辦公場(chǎng)所和小區(qū)充電樁，通過調(diào)度用戶有序充電、削峰填谷、滿足充電需求，作為城市通勤用的交流慢充，充分滿足充電需求，在保證電網(wǎng)安全有效運(yùn)行的前提下，維護(hù)充電系統(tǒng)與電網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展。

四、解決方案

圖1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

充電運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

五、安科瑞充電樁云平臺(tái)具體的功能

平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外，還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)營(yíng)成本，平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖2 充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

圖3 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

圖4 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖5 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)：顯示運(yùn)營(yíng)信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。

圖6 運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)界面

收益查詢：提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖7 收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢(shì)分析、故障類型餅圖等功能。

圖8 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營(yíng)商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖9 訂單查詢界面

結(jié)論

本文從電動(dòng)汽車和充電站兩個(gè)部分入手，分析了我國(guó)電動(dòng)汽車和充電站的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并提出了發(fā)展電動(dòng)汽車和建設(shè)充電站的可行性建議。

新能源汽車充電樁在經(jīng)歷了幾年的發(fā)展之后，總體情況是在持續(xù)走好的，并且充電樁的建設(shè)相較于以往有了很大的普及度和安全度，這對(duì)新能源汽車車主是一個(gè)好事，也鼓勵(lì)了更多人選擇買新能源汽車，但這并不是說新能源汽車充電樁已經(jīng)發(fā)展得很好了，目前來(lái)說新能源汽車充電樁的建設(shè)及優(yōu)化分析還有很長(zhǎng)的一條路要走，未來(lái)的市場(chǎng)必定是屬于新能源汽車，將來(lái)的某一天如果新能源汽車能夠取代傳統(tǒng)的汽車，說明新能源汽車和新能源汽車充電樁已經(jīng)發(fā)展到了較好的局面，但是就未來(lái)幾年的發(fā)展前景來(lái)看，以新能源汽車充電樁的建設(shè)來(lái)看，新能源汽車的充電樁建設(shè)還任重而道遠(yuǎn)。