电动汽车充电站商业运营模式研究报告.pdf
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1、电电动动汽汽车车充充电电站站商商业业运运营营模模式式研研究究报报告告公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-中国电动汽车充电站商业运营模式研究报告精品汇编资料目录目录1.1.研究概述研究概述1.1.1.1.提出背景提出背景随着汽车工业的高速发展,全球汽车总保有量的不断增加,汽车所带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭等方面的问题也越来越突出。为了保护人类的居住环境、保障能源供给,各国政府积极寻求解决这些问题的途径。电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等显着优点,在环保和节能贡献方面具有不可比拟的优势。目前电动汽车技术的研发已成为各国政府和汽车厂商关注的热点。
2、电动汽车势必成为重要的绿色交通工具。电动汽车的规模化发展,需要完善的基础配套设施,为电动汽车的动力电池提供电能补给。其中,电动汽车充电设施建设及运营是重要环节之一,对于电动汽车产业发展至关重要。为贯彻公司“两会”精神,全面落实加快电动汽车充电设施建设的部署,国家电网公司制定了国家电网公司 2010 年电动汽车充电设施建设实施方案,强调各单位要充分认识电动汽车充电设施建设的重大意义。全面加快电动汽车充电设施建设,不仅是建设统一坚强智能电网的重要内容,更是公司落实科学发展观,展示责任央企形象的重要战略举措,是响应国家节能减排政策,支持电动汽车发展的实际行动,是实现能源替代,优化能源结构,提高电能占
3、终端能源消费比重的有效手段。国家电网公司 2010 年电动汽车充电设施建设实施方案提出,将在国家电网系统有营业区的 27 个网省公司全面建设电动汽车充电设施,提高充电设施建设覆盖面。完成建设 75 座公用充电站、6209 台交流充电桩及部分电池交换站,增加电动汽车产业社会示范效应。1.2.1.2.研究的主要问题研究的主要问题为加快电动汽车充电设施建设,认真落实“统一规划、统一标准、统一建设”的原则,公司组织编制了国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见,规范、明晰了充电设施建设的原则、典型方案、设备功能等重大问题,指出充电设施和电动汽车用户之间的计量计费结算方式可采用现场缴费或储值卡预付费的方
4、式,并且推荐使用储值卡预付费方式。针对此情况,本报告主要基于对国内、国外的电动汽车充电设施现状、商业运营模式和国内其他相关成熟行业的商业运营模式的调研,提出国家电网公司电动汽车充电站商业运营模式建设。1.3.1.3.预期成果预期成果本项研究预期通过系统调研,熟悉并掌握国内外电动汽车充电服务商业运营现状及发展模式,结合国家电网公司电动汽车充电设施建设实际与需求,借鉴相关成熟行业商业运营经验,从“充电网络构建、充电收费系统及其与营销业务系统的关系、充电设施运营管理”等方面总结并提出国家电网公司电动汽车充电站商业运营模式建议。1.4.1.4.术语和定义术语和定义术语名称定义是指为电动汽车搭载的动力电
5、池提供电能补电动汽车充电设施给的配套基础设施,主要包括充电站(包括充电桩)和电池交换站等。充电服务商业运营模式基于电动汽车充电设施运营实体的充电网络、业务模式、运作方法、价格策略。主要用来进行电动汽车充电费用管理(刷卡、现金结算等)。接受营销业务管理系统充电收费管理系统的管理(电能定价、电能调价、黑名单、灰名单等),并能回馈充电站信息给营销业务管理系统(消费电能、告警等)。自营充电设施指国家电网公司建立并运营的电动汽车充电设施。非国家电网公司建造,由个人或企业等其他行业创建的电动汽车充电设施。竞争性充电设施2.2.国内外电动汽车充电设施发展现状调研国内外电动汽车充电设施发展现状调研2.1.2.
6、1.国内外电动汽车充电技术发展现状及趋势国内外电动汽车充电技术发展现状及趋势2.1.1.2.1.1.电动汽车发展现状及趋势电动汽车发展现状及趋势为应对全球气候问题和能源问题,世界各国都非常重视节能减排工作,发展低碳经济,大力发展新能源产业。电动汽车作为新能源产业的重要组成部分,正日益受到世界各国的广泛关注。美国、日本、德国等发达国家都加大了电动汽车的研发,以求新的突破。从汽车技术变革和产业升级的战略出发,先后制定了一系列优惠政策措施,积极促进本国电动汽车产业发展,以期提升本国汽车工业国际竞争力。据不完全统计,目前为止发达国家用于电动汽车研发和产业化发展的经费投入已达到数十亿美元。凭借雄厚的实力
7、和巨额的资金投入,发达国家的汽车制造商已经在全球汽车工业新一轮竞争中占据了有力地位。从全球主要汽车生产厂家的发展计划来看,电动汽车的产业化时代正在到来。目前,“低排放”汽车(主要指混合动力汽车)已进入大规模产业化的前期阶段,在全球新能源汽车累计销量已超过100 万辆;“零排放”(主要指纯电动汽车)的批量生产时间已提前到 2015 年,特别是国际金融危机爆发以来,面对严峻形势,世界各国政府纷纷出台政策,加快了电动汽车的发展步伐。据权威部门预测,未来 10 年,将是电动汽车产业格局形式的关键时期,电动汽车将成为拉动经济发展的新的增长点。日本汽车企业已经在混合动力技术方面掌握了绝对优势,并在北美等国
8、际市场上形成了相当规模。我国从“十五”时期开始实施新能源汽车科技规划,“863”项目共计投入 20 亿元科研经费,形成了以纯电动、油电混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”,以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、电力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的电动汽车研发格局,共计 200 多家整车及零部件企业、高校和科研院所参加了电动汽车专项研发。在国家新能源汽车政策的支持下,我国本土整车企业已经积极地开始了电动汽车商业化的道路,如比亚迪、上海汽车等。受到电动汽车高成本售价贵、消费者认知度相对较低以及充电站设施建造等诸多因素的制约,本土市场需求的建立将会是一个长期培育的过程。放眼全
9、球,各大 OEM 产商和窥视电动汽车大蛋糕的新军,对于电动汽车的研发及商业化正在如火如荼地展开,这一需求必将为中国这样一个汽车制造大国带来机遇。经过近十年的发展,我国电动汽车的研发取得明显进展。到2009 年,我国已形成 1800 项专利,并开发出了多款电动汽车养车。目前,共有 48 各型号的各类电动汽车进入机动车新产品公告,电动汽车在我国已进入了快发展的新阶段。根据汽车产业调整和振兴规划提出的发展目标,今后三年内我国要形成 50 万辆纯电动、充电式混合电力和普通型混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量占乘用车销售量的 5%左右。据有关部门预测,2015年,各种纯电动汽车保有量将达到 260
10、 万辆,全年电力需求在 200亿 Kwh 左右,电动汽车总产值将达到 1.5 万亿元左右。2.1.2.2.1.2.电动汽车充电技术发展现状及趋势电动汽车充电技术发展现状及趋势目前,电动汽车充电技术研究主要集中在单向无序 V0G 模式、单向有序 TC/V1G 模式和双向有序 V2G 模式。单向无序电能供给(单向无序电能供给(V0GV0G)模式)模式电动汽车即接入电网即充电模式(VehiclesPlug-inwithoutLogic/Control,V0G)是目前电动汽车最常见的充电方式。这种方式的充电设备主要采用电向变流技术,此类技术装备已相对成熟。国外已经建成的一些公共充电设施以及北京奥运会电
11、动汽车充电站均采用此方式。但 V0G 存在的最大问题是电动汽车充电作为大功率用电负荷无约束使用,可能会增大电网调峰的难度。单向有序电能供给(单向有序电能供给(TC/V1GTC/V1G)模式)模式TC(TimedCharging)模式是指在给定的时间对电动汽车进行充电。此模式充分考虑了电动汽车在电网负荷高峰时段充电对电网的影响,通过控制开始充电时间来实现错峰充电,可发挥谷电利用价值。但由于其控制方式简单,不能实现根据实时电价或电网峰谷状态灵活控制充电过程。TC 模式的充电设备仍然采用单向变流技术,不需要与电网进行实时通信,目前相关技术装备已经成熟,正处于示范运行阶段。V1G(VehiclesPl
12、ug-inwithLogic/ControlRegulatedCharge)模式是指:电动汽车充电受电网控制,与电网进行实时通信,可在电网允许时刻进行充电,能够优化充电安排,提高电网效率,但不能向电网反馈送电。目前,美国西太平洋国家实验室发布了名为“SmartChargerController”的电动汽车用充电控制装置,配备了采用 ZigBee 技术的近距离无线通信模块,可接收来自电力企业的电费价格设定等信息,与智能电网技术结合,自动避开高峰时间充电。ZigBee/IEEE802.15 标准已经提交 IEC,申请作为国际标准,并且已作为美国智能电网 1.0 首批发布的标准。双向有序电能转换(双
13、向有序电能转换(V2GV2G)模式)模式V2G(VehiclesPlug-inwithLogic/ControlRegulatedCharge/Discharge)模式是指:电动汽车与电网的能量管理系统通信,并受其控制,实现电动汽车与电网间的能量转换(充放电)。此模式下,电动汽车可作为电能存储设备、备用电源设备来使用。目前 V2G 模式还处于试验示范阶段,下一步将重点研究技术可靠、成本低廉的满足商业化应用的双向变流及通信装备,一方需要先进的电网通信、调度、控制与保护技术配合,另一方面需要峰谷电价政策以及电动汽车接入电网提供调峰调频、负荷调整、需求响应等有偿服务政策支持。2.1.3.2.1.3.
14、电动汽车充电设备及管理系统发展现状与趋势电动汽车充电设备及管理系统发展现状与趋势电动汽车充电设备目前主要包括交流充电桩和直流充电机两类,电动汽车通过充电设备连接到电网,实现信息交换与电能互动。1)交流充电桩主要为带有车载充电机的小型电动汽车提供充电服务,分散安装在低压配电网中,通过将电动汽车与智能电网连接起来,能够实现与充电管理系统及电动汽车进行通信,实时掌握电网运行状态与电动汽车储能状态,智能控制电动汽车的车载充电机进行合理的充电操作。目前,电动汽车车载充电机功率较小,充电功率一般不超过 35Kw,充电操作时间一般在 3h 以上。2)直流充电机主要针对行驶区域、里程和停放地点相对稳定的大型电
15、动汽车提供充电服务,主要安装于专业的充电站内,通过配置相应的充电管理系统,为电动汽车提供大功率集中充电。电动汽车充电管理系统是智能电网双向互动服务系统与电动汽车之间实现电能互动、实时信息交换和充电操作合理控制的纽带,主要用来对一定区域交流充电桩和集中充电站内直流充电机的统一调度管理。目前,国外电动汽车充电管理系统的研发已经积累了一定成果,未来发展将以示范应用为主题。2.2.2.2.国内外电动汽车充电设施发展现状及趋势国内外电动汽车充电设施发展现状及趋势电动汽车充电设施是指为电动汽车动力电池提供电能补给的配套基础设施和设备,主要包括充电站(包括充电桩)和电池交换站,具体充电服务模式有整车充电、更
16、换电池、充电与更换电池相结合等几种方式。2.2.1.2.2.1.电动汽车充电站发展现状电动汽车充电站发展现状电动汽车充电站可细分为两类,一类为在停车场、住宅小区和其他公共场所投资建设充电桩,为内置充电机的电动汽车用户提供即插即用的便捷充电服务;另一类在城市区、高速公路服务区等投资建设专业电动汽车充电站(或改造传统加油、加气站),为电动汽车用户提供快速充电服务。2.2.1.12.2.1.1中国电动汽车充电站中国电动汽车充电站近年来,我国上海、天津、杭州、南京、深圳等城市相继开展电动汽车充电站的建设工作。但目前已建、在建的电动汽车充电设施大多为示范性的充电站(桩),仍未实现规模化商业运营。2007
17、 年,杭州电力公司启动纯电动电力服务车、电力工程车的示范运行,;累计投入车辆 15 辆,建设充电站 4 座、公务车充电柱 2 个。2009 年底,为迎接上海世博会,由上海电力公司投资建设的国内首座电动汽车充电站漕溪电动汽车充电站(图 2-3)通过验收。该充电站占地面积 400 平方米,设有包括 4 个临街路边充电车位在内的 9 个充电车位,采用采用先进的计量、计费和管理方式,用户可使用电力 IC 卡充电。2010 年,由南京市供电公司设计、建设的南京首座电动汽车充电站迈皋桥电站投运,首批由江苏省电力公司提供的三辆电车公交车在南京公交旅游 1 号线示范运营。国家电网公司为了积极配合国家新能源发展
18、计划,树立责任央企良好的社会形象,积极引导和推进电动汽车充电设施的建设,明确于 2010 年在全国建设 75 座充电站,6209 各充电桩。2010 年初,南方电网在深圳(图 2-4)建设的首批(桩)建成投运,共启用 2 个充电站、134 个充电桩,两个充电站内设置 9 台充电柜,充电容量总计达 2480KV,可同时容纳 18 台电动车驶入。用户可通过供电 IC 卡进行缴费,按普通商业用电计费。除了国家电网公司和南方电网公司开始建设充电设施外,传统能源供应企业中海油、中石油积极推进充电设施的建设,纷纷与各地政府合作,在现有加油站内增加电动汽车充电设施。同时,国内知名电动汽车生产企业也积极加入充
19、电设施的建设中来,比亚迪公司已在上海建成并正式开始运行其首个电动汽车充电站,该充电站内设 4 台充电柜,采用数字显示和触摸屏智能控制充电,同时充电柜具备充电刷卡、收费打印等功能。图图 2-32-3 上海漕溪电动汽车充电站上海漕溪电动汽车充电站图图 2-42-4 深圳电动汽车充电站深圳电动汽车充电站2.2.1.22.2.1.2美国电动汽车充电站美国电动汽车充电站美国在上世纪 80 年代初研制成功由微机控制的可为电动自行车和电动汽车提供应急充电服务的公用充电站。2009 年,美国加利福尼亚州 SolarCity 公司建造的电动车充电通道(图 2-5)在旧金山至洛杉矶之间的 101 高速公路投入使用
20、,为往返于这两个城市之间的电动汽车提供充电服务。该充电通道包括 5 个充电站,每个充电站能够提供 240 伏、70 安培快速充电服务,能够在 3 个半小时内为纯电动汽车 TeslaRoadster 充满电。目前投入使用的 4 个充电站中,有 3 个充电站被电力网所覆盖,令一个充电站装备有太阳能电池板,能够产生 30 千瓦的电力。美国电动运输工程公司(ETEC)(图 2-6)目前已在美国 11 个州设置了 13000 个充电站,启动了计划使用 5000 辆 EV 及 PHEV 的实证实验。ETEC 充电站为 2 级充电站,分别为 240V 和 480V。其中480V 为快速充电模式,可在 15
21、分钟左右完成充电。2010 年 4 月 7日,全球产品安全检测和认证领域的领导者UnderwritersLaboratoriesInc.a(UL)公司与 ETEC 公司签署合作谅解备忘录,共同致力于大规模电动汽车充电站基础设施建设。美国 Coulom 公司(图 2-7)已在美国建成大批的充电桩,采取IC 卡收费方式。COULOMBTECH-NOLOGY 提供整年可供充电的免费卡片。充电座结合停车位的设计,可以方便让驾驶电池动力车的车主,能在停车的同时充电。图图 2-5SolarCity2-5SolarCity 公司建设的充电通道公司建设的充电通道图图 2-6ETEC2-6ETEC 的快速充电站
22、的快速充电站图图 2-72-7 美国美国 CoulombtechCoulombtech 公司的充电桩公司的充电桩2.2.1.32.2.1.3以色列电动汽车充电站以色列电动汽车充电站2009 年 8 月,BetterPlace 公司与以色列铁路签署项协议,在铁路车站停车点建设部署电动汽车充电设施。该协议要求BetterPlace 在停车点安装 220 个充电点,为近千辆电动汽车服务。以色列铁路将在这些充电点附近竖立标志,来保证高可视性和便于使用。后续 BetterPlace 将在BatGalim,CentralHaifa,Acre,BeitYeoshua,Herzliah,HodHasharon
23、,RoshHaayin,PetahTiqwaSgula,PetahTiqwaKiryatArie,BneiBrak,和 Moddin 车站开展部署。2009 年 7 月,BetterPlace 公司开始在以色列近大型购物中心的停车点部署电动汽车充电设施。前期将在以色列 6 家最大的商场进行建设:GrandMallAvnat(PetachTikva),GrandKenyon(Haifa),HasharonMall(Netanya),ChonimKonim(RishonLe-Zion),BiluCenter(Rehovot),和 HagivaMall(GivatShmuel)。2010 年 2 月
24、初,BetterPlace 公司在以色列举行了该公司首个电动汽车示范中心落成运营,并与 DorAlon 签署了基于 DorAlon 设备的电池交换站的部署文件。作为合作伙伴之一的 DorAlon 是以色列领先的加油站经营者之一。此外,包括电脑协会和摩托罗拉加入了 92BetterPlaceVisionPartners 行列,已经同意到 2011 年商业可行时,从雷诺转化超过 45000 辆国际燃油发动机汽车为电动汽车。BetterPlaceCenter 的开幕为 2011 年在以色列和丹麦的商业进程做好了准备。中心对于公众开放以便于公众熟悉 BetterPlace 解决方案的所有方面:1)完全
25、电力电池供电汽车;2)包括充电点和电池交换站的全面设施;3)车内服务综合体系,来提供给司机最好可能的电动汽车驾驶经验。BetterPlace 公司计划于 2011 年以前,在以色列境内依托加油站和停车场建设 50 万个电动汽车充电站,电动汽车除可在此充电外,还可直接更换电池,2 分钟即可完成。整个系统为自动化控制,省时高效。公司还将与电动汽车制造商、汽车电池制造商、融资机构等建立伙伴关系,共同为用户提供成本低廉的电动车使用方案。2.2.1.42.2.1.4日本电动汽车充电站日本电动汽车充电站1991 年,日本提出了“超高速充电系统研究计划”。该计划包括电动汽车与交通系统的关系,开发超快速充电蓄
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