中国电动汽车充电站（桩）发展概况.doc

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1、中国电动汽车充电站（桩）发展概况 第一节 电动汽车充电桩阐述 一、电动汽车充电桩特点 充电桩是电动力车的电站，其功能类似于加油站里面的加油机。每个充电桩都装有充电插头，充电桩可以根据不同的电压等级，为各种型号的电动车充电。电动汽车充电桩采用的是交、直流供电方式，需要特制的充电卡刷卡使用，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。交流充电桩采用人机交互界面采用大屏幕LCD彩色触摸屏，充电可选择定电量、定时间、定金额、自动（充满为止）四种模式。充电桩的交流工作电压220V或者380V，普通纯电动轿车用充电桩充满电需要4-5个小时，由于充电桩造价低廉、主要安装在停车场，充电桩适用于慢充动力电池

2、。电动车的快速充电主要由充电站中的充电机来实现。二、电动汽车充电桩功能 充电桩（栓）能实现计时、计电度、计金额充电，可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩（栓）的效率和实用性，今后将陆续增加一桩（栓）多充和为电动自行车充电的功能。三、电动汽车充电桩实用性分析 关于新能源汽车发展过程，大家会发现出现一个问题，然后在各种压力下去解决这个问题，然后解决的差不多了，发现另外一环问题正在等着解决，这个问题就像头痛医头、脚痛医脚的感觉，没有抓住问题的关键，让问题解决起来越来越困难。最近又出现一个问题，这个问题应该是个好事，就是“多地尝鲜充电桩新模式”，媒体报道，“北京市相关部门日前表示，这一年将开展路

3、灯充电桩研制及试点应用。这不仅能降低单独新建充电桩的成本，更能破解城区土地成本高昂、汽车充电站建设空间资源短缺的困境。”这么做的好处在哪里呢，媒体报道称“充电桩和充电站大体由土建、配电系统、负责监控的管理辅助设备等部分组成。充电网络的建设需要大量土地，在寸土寸金的北京，实施起来难度可想而知。”路灯充电桩如何保证充电电能？没有从事过路灯等方面的工作，对于路灯供电系统的了解仅仅属于工程逻辑猜想，对于路灯来讲，因为功率本身有限，对于供电系统的要求也会有限，包括供电线路的功率需求也会有限，即便从整体路线来讲，功率也不小，但是从成本考虑来讲，除了满足这些路灯的基本额定功率以外，不会有太多的额外功率补充进

4、来。这个时候来讲，如果为了避免所谓的“破土动工”的土地成本，当下系统内的路灯供电系统能够拿出来多少功率供给我们的充电桩？这个问题再次回到另外一个基本点，我们建设充电桩到底是为了什么？为了应付政策的好看，还是为了真真正正的使用，媒体又报道称，“电动汽车科技发展十二五专项规划提出，到2015年底，我国将在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系，预计总投资600 亿元以上，其中充电设备投资120亿元。”这里面以为有40万个充电桩，如果仅仅完成任务，在路灯旁边弄个插座似乎就完成了任务了，但是如果充电的话，这些有问题吗？你供电的不是电动自行车，而是一个有

5、着十几度、或者几十度电的电动车，这个时候电能公用吗？如果你说公用，那么这些建设路灯的人士太牛逼了，因为可以预测到若干年后电动车的发展预留出如此庞大的额外功率，当然也太傻逼了，能用一定功率的电能满足的供电需求，偏偏拿出如此多的额外成本做事情。新能源汽车的电能总量如何保证？另外一个问题更重要，不知道各个示范城市报数据的时候，是否心中已经明白这其中的重要性，充电站仅仅是一个电能转换装置，40万的充电桩意味着什么？意味着同时要满足四十万辆电动车充电需求，另一端呢，意味着充足的发电站。充电桩就像奶瓶一样，它很重要，没有它电动车就没办法充电，它的数量不足意味着电动车不方便，当然最重要的还是奶瓶后面的奶粉，

6、它如果不够多的话，谈如何电动车的发展问题都没有意义。前段时间，特斯拉汽车的艾伦穆斯科在“全球新能源创新论坛”上谈到未来发展的关键是“如何成功建设“超级电池工厂”，这是一个非常好的解释电能对于新能源汽车重要性的例子，其中“超级电池工厂”的产能，艾伦穆斯科曾表示将在2017年对于超级电池工厂投产，2020年达到最大超能50GWh，咱们暂且这些电池制造厂与松下有没有关系，单单谈到这些产能意味什么？50GWh，意味着501000000kWh，意味着五千万度电的电池，如果还没有概念，如果大亚湾核电站两台几组完全使用，二十四小时工作的发电量才是43.2GWh，还不够特斯拉计划当年生产电池充电使用电量。谈到

7、这个问题，特别是进行上面的数据分析之后，有个问题吓了一跳，我们2020年拟将完成500万辆电动车的保有量，大家还记得这个数据吧，2015年是50万辆，现在大家都在冲击目标，这个对于电网有多大冲击，相比从上面的数据分析大家也能看得出来吧，这个时候国家电网准备好了吗？如此庞大的电网冲击，电网是不是又成了限制电动车发展的瓶颈问题了？新能源汽车的电能结构如何保证？前段时间，看到媒体都在谈论电能是否干净，因为大家都知道，新能源汽车主要解决的问题是环境污染，都认为当下汽油或者柴油发动机的排放太高，致使了当下空气污染，但是问题又来了，我们国家以煤电为主的能源结构形式，污染情况与汽油机、柴油机相比较，能够有什

8、么样的效果？这个问题能够再次登上媒体，说明这些年这个问题一直都没有清晰的解决，早在几年前，大家都在计算我们国家清洁能源的比例，然后认为当下的能源结构下来发展电动车未必能够改善环境质量，不过当时有两种论调，或者叫解决方案，第一种认为发电厂可以采用集中处理的方式来解决污染，这个原理是什么呢，他们认为汽车的污染太过于分散，不容易治理，但是在发电厂，只需要给予那些大烟囱加装相应的处理器即可，当然实际上没这么简单，我们的PM2.5目前证实了大部分来自这些地方。第二种认为我们国家的清洁能源结构会持续改善，并且电动车的发展需要很长的过程，在这些方面，还有足够的时间来改变能源结构。当然，大家都知道，我们国家的

9、能源行业属于国家掌控的行业，想要改变，不是汽车行业这个市场性质的行业所能够决定的，或者作为一个消费者，汽车行业想要电能机构改变并不现实，这个层面来讲，我们所谈到的顶层设计就要进行相应的努力，否则到时候问题会更多。整体上来看，我们电能总量够不够、电能够不够清洁，以及当下的供电网络能否支撑起如此大的功率增加，这些都是悬而未解的问题，也是有可能持续制约新能源汽车的问题，希望都会有个根本性质的解决。四、离网电站和联网电站 1. 离网电站离网型太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。1简介离网发电英文：off-grid powe

10、r generation日文： 発电离网发电系指采用区域独立发电、分户独立发电的离网供电模式。2离网发电的类型风力发电光伏发电风光互补风光柴互补水光互补水风互补光柴互补柴油发电天然气发电微水电3风光互补离网供电优势1) 传统的风力发电和太阳能发电在资源利用上有其自身的缺陷，有些地区日照时间短或风力不足，单独使用风力发电或太阳能发电不能满足供电的需要。但风能和太阳能的互补性很强，无风时可能会有太阳，无太阳时可能会有风，白天日照充足时可能风小，夜晚没有日照时可能风大。风光互补供电系统正是利用这一原理强强联合，优势互补的。该系统弥补了风电和光电独立系统的缺陷，它是合理的独立电源系统，是新能源综合开发

11、和利用的完美结合。2) 区域离网独立供电、分户离网独立供电的特点是：较并网发电而言投资小、见效快，占地面积小，从安装到投入使用的时间视其工程量，少则一天多则二个月，无需专人值守，易于管理。3) 风光互补离网供电系统易于安装使用，一个家庭，一个村庄、一个区域，无论个人、集体均可采用。并且供电区域规模小、供电区域明确，便于维护。4) 风光互补离网供电系统因其易于安装的优势，可以成为一种社会各方面都来参与开发的项目。因此，可以有效的鼓励和吸纳社会闲散资金投入到再生能源的开发之中并使投资得以收益回报，既有利于国家、有利于社会、有利于集体、也有利于个人。5) 解决了偏远地区无法供电的难题，解决了传统供电

12、线损大成本高的难题。风光互补离网供电系统，不但缓解了电力紧张局面，同时也实现了绿色能源、开发了再生能源，促进了循环经济的发展。4发电系统组成主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。一、太阳能板太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。 组件设计：按国际电工委员会IEC：1215：1993标准要求进行设计，采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的

13、组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站等。二、太阳能控制器太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。主要特点：1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终了电压。3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；4、采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3

14、%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；6、所有控制全部采用工业级芯片（仅对带I工业级控制器），能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。7、取消了电位器调整控制设定点，而利用了E方存储器记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素；8、使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用极其方便直观的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、

15、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；三、蓄电池蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。太阳能蓄电池是蓄电池在太阳能光伏发电中的应用，采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种。 国内被广泛使用的太阳能蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池,这两类蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,特别是无人值守的工作站。四、逆变器太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VD

16、C。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。5离网发电系统（off-grid system）应用范围 用途边远无电地区居民生活用电 照明、电视、洗衣机等生活用电光伏水泵 无电地区的深水井饮用、灌溉交通灯领域 航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯与汽车配套 太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冰箱等航天仪器 卫星、航天器、空间太阳能电站等通讯/通信领域 太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统石油、海洋、气象领域 石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活

17、及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等其他 便携式电器、海水淡化设备供电等6太阳能离网发电站是一种由光伏组件通过控制设备给蓄电池蓄能，从而向负载定时提供交直流电源。2013年12月11日，青海玉树州曲麻莱县7.203兆瓦分布式离网光伏电站建成并试运行。发电站总投资2.3625亿元，光伏总装机容量为7.203兆瓦，储能总容量为每小时25.7兆瓦。2. 联网电站联网太阳能光伏系统就是太阳能光伏发电系统与常规电网相联，共同承担供电任务。太阳能光伏发电进入大规模商业化应用的必由之路，就是将太阳能光伏系统接入常规电网，实行联网发电。年世界联网太阳能光伏系统装机容量为，占光伏电池当年产量的一半。联

18、网太阳能光伏发电系统具有许多独特的优越性，可概括为如下几点：利用清洁干净、可再生的自然能源太阳能发电，不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，与生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。所发电能馈入电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池，比独立太阳能光伏系统的建设投资可减少达一，从而使发电成本大为降低。省掉蓄电池并可提高系统的平均无故障时间和蓄电池的二次污染。光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分利用发挥多种功能，不但有利于降低建设费用，并且还使建筑物科技含量提高、增加“卖点”。分布式建设，就近就地分散发供电，进入和退出电网

19、灵活，既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力，又有利于改善电力系统的负荷平衡，并可降低线路损耗。可起调峰作用。联网太阳能光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点，是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势，市场巨大，前景广阔。各国联网太阳能光伏系统发展情况如下： 德国。年德国首先开始实施由政府投资支持、被电力公司承认的“屋顶计划”，继而扩展为“屋顶计划”。到年，已成功地建成多个联网住宅光伏屋顶系统，每套，总计安装光伏组件。紧接着又于年提出“万屋顶计划”，自年月开始实施。计划提出，年建设套，年建设套，年建设套，年建设套，年建设套，年建设套，累计万套，光伏组件总装机容量。 美国。美国是

20、最早进行联网光伏发电的国家。世纪年代初开始实施计划，即光伏发电公共电力规模应用计划，建造了以上的大型联网光伏电站座，最大的为。年在能源部的支持下又开始了一项“光伏建筑物计划”，共投资达亿美元。年月，在联合国环境与发展大会上又宣布了一个宏伟的“百万太阳能屋顶计划”。该计划的目标是：到年累计安装万套太阳能住宅包括联网屋顶光伏系统和太阳能供热系统，光伏组件的总装机容量为 ；届时，系统的建设成本可降到美元/，电价可降到美分/，年可减排万吨，总计可增加就业万人。 日本。年月开始实施“朝日七年计划”，到年安装万套联网屋顶光伏系统，光伏组件总安装容量。年又再次宣布实施“万屋顶计划”，每套容量扩大为，光伏组件

21、总安装容量为。据日本经产省的数据，到年底，日本国内已建设光伏系统万套，光伏组件总装机容量。日本政府提出的发展目标是，到年光伏组件的总装机容量达到。瑞士。提出从年的年间为个村庄的居民安装光伏屋顶系统。意大利。年开始实施“太阳能屋顶计划”，年共投入亿里拉约合亿美元，到年光伏组件总安装容量达到。澳大利亚。提出了一个光伏组件总安装容量为的联网光伏屋顶发展计划，目前正在积极推行。年悉尼奥运会时太阳能公司在运动员村安装了套屋顶光伏系统，每套光伏组件功率。印度。在发展中国家，印度于年月也宣布了一项光伏屋顶计划，提出到年在全印度将推广万套光伏屋顶系统。联网太阳能光伏系统可分为集中式大型联网光伏系统以下简称为大

22、型联网光伏电站和分散式小型联网光伏系统以下简称住宅联网光伏系统两大类型。大型联网光伏电站的主要特点是所发电能被直接输送到电网上，由电网统一调配向用户供电。建设这种大型联网光伏电站，投资巨大，建设期长，需要复杂的控制和配电设备，并要占用大片土地，同时其发电成本目前要比市电贵数倍，因而发展不快。而住宅联网光伏系统，特别是与建筑结合的住宅屋顶联网光伏系统，由于具有上述的优越性，建设容易，投资不大，许多国家又相继出台了一系列激励政策，因而在各发达国家倍受青睐，发展迅速，成为主流。因此，下面重点介绍住宅联网光伏系统。住宅联网光伏系统的主要特点，是所发的电能直接分配到住宅用户的用电负载上，多余或不足的电力

23、通过联接电网来调节。住宅系统并可分为有逆流和无逆流两种形式。有逆流系统，是在光伏系统产生剩余电力时将该电能送入电网，由于是同电网的供电方向相反，所以称为逆流；当光伏系统电力不够时，则由电网供电（见图11-14）。这种系统，一般是为光伏系统的发电能力大于负载或发电时间同负荷用电时间不相匹配而设计的。住宅系统由于输出的电量受天气和季节的制约，而用电又有时间的区分，为保证电力平衡，一般均设计成有逆流系统。无逆流系统，则是指光伏系统的发电量始终小于或等于负荷的用电量，电量不够时由电网提供，即光伏系统与电网形成并联向负载供电。这种系统，即使当光伏系统由于某种特殊原因产生剩余电能，也只能通过某种手段加以处

24、理或放弃。由于不会出现光伏系统向电网输电的情况，所以称为无逆流系统（见图11-15）。住宅系统又有家庭系统和小区系统之分。家庭系统，装机容量较小，一般为，为自家供电，由自家管理，独立计量电量。小区系统，装机容量较大些，一般为，为一个小区或一栋建筑物供电，统一管理，集中分表计量电量。根据光伏系统是否配置蓄电池，又有可调度型系统和不可调度型系统之分。配置少量电池的系统，称为可调度型系统（见图11-16）。不配置蓄电池的系统，称为不可调度型系统（见图11-17）。可调度型系统主动性较强，当出现电网限电、掉电、停电等情况时仍可正常供电。住宅联网光伏系统通常是白天光伏系统发电量大而负载耗电量小，晚上光伏

25、系统不发电而负载耗电量大。将光伏系统与电网相联，就可将光伏系统白天所发的多余电力“储存”到电网中，待用电时随时取用，省掉了储能蓄电池。其工作原理是：太阳能电池方阵在太阳光辐照下发出直流电，经逆变器转换为交流电，供用电器使用；系统同时又与电网相联，白天将太阳能电池方阵发出的多余电能经联网逆变器逆变为符合所接电网电能质量要求的交流电馈入电网，在晚上或阴雨天发电量不足时，由电网向住宅用户供电。住宅联网系统所带负载的电压，在我国一般为单向和三相，所接入的电网为低压商用电网。典型住宅联网光伏系统主要由太阳能电池方阵、联网逆变器和控制器等大部分构成，如图所示。太阳能电池方阵是联网光伏系统的主要部件，由其将

26、接收到的太阳光能直接转换为电能。目前工程上应用的太阳能电池方阵多为由一定数量的晶体硅太阳能电池组件按照联网逆变器输入电压的要求串、并联后固定在支架上组成。住宅联网系统的光伏方阵一般都用支架安装在建筑物的屋顶上，如能在住宅或建筑物建设时就考虑方阵的安装朝向和倾斜角度等要求，并预先埋好地脚螺栓等固定元件，则光伏方阵安装时就将很为方便和快捷。第二节 电动汽车充电桩类别划分及性能对比 一、直流充电桩 直流电动汽车充电站，俗称就是“快充”，它是固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，可以为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩的输入电压采用三相四线AC380V15%，频率50Hz,输出为

27、可调直流电，直接为电动汽车的动力电池充电。由于直流充电桩采用三相四线制供电，可以提供足够的功率，输出的电压和电流调整范围大，可以实现快充的要求。二、交流充电桩 交流电动汽车充电桩，俗称就是“慢充”，固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机（即固定安装在电动汽车上的充电机）提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电。相当于只是起了一个控制电源的作用的。第三节 中国电动汽车充电站（桩）数量和建设规模 2013年，全球新能源汽车市场快速发展，新能源汽车已逐渐成为普通汽车的替代首选。在中国，尽管新能源汽车市场总量还很小，但由于得到政

28、府大力支持，新能源汽车市场也开始加速发展。2013年中国新能源汽车产销量分别达到17533辆和17642辆，同比增幅分别达到39.7%和37.9%。其中，纯电动汽车的产销量分别为14243辆和14604辆，混合动力汽车的产销量分别为3290辆和3038辆。根据2013年11月和2014年2月，政府公布的推广城市名单以及推广数量来看，截止到2015年底计划推广新能源车达到34.84万辆。受新能源车的快速发展，充电桩和充电站等配套设施，也会迎来快速发展。2010至2013年，中国充电站保有量从76座快速增长至518座，年复合增长率达89.6%，充电桩数量也从1122个增长至22528个，年复合增长

29、率高达171.8%。图表：2010-2015年中国充电站数量及同比增长资料来源：极数据咨询(需要最新数据或者其他报告的大人，极数据咨询tony)整理、行业相关协会图表：2011-2015年中国电动汽车充电桩市场规模资料来源：极数据咨询(需要最新数据或者其他报告的大人，极数据咨询tony)整理、行业相关协会第四节 中国电动汽车充电站（桩）地域分布 目前我国已有电动汽车充电站的城市包括北京、天津、上海、重庆、浙江省城市群(杭州、金华、绍兴、湖州)、江西省城市群(南昌、九江、抚州、宜春、萍乡、上饶、赣州)、合肥、太原、西安、广州、深圳、襄阳、青岛、芜湖、长株潭地区。目前我国正在建设或将要建设电动汽车充电站的地区包括河北省城市群石家庄(含辛集)、唐山、邯郸、保定(含定州)、邢台、廊坊、衡水、沧州、承德、张家口、福建省城市群(福州、厦门、漳州、泉州、三明、莆田、南平、龙岩、宁德、平潭)、广东省城市群(佛山、东莞、中山、珠海、惠州、江门、肇庆)、郑州、武汉、海口、成都、兰州、昆明、晋城、新乡、大连、宁波。图表：2014年已有电动汽车充电站的地区资料来源：极数据咨询(需要最新数据或者其他报告的大人，极数据咨询tony)整理、行业相关协会图表：正在建设或将要建设电动汽车充电站的地区资料来源：极数据咨询