很多乘用電動汽車主已經(jīng)習(xí)慣了這種操作,下班回到家,把汽車連接在家用慢充充電樁上,但很多電動汽車車主不知道的是,為電動汽車充電的,其實(shí)不是充電樁,而是汽車上的車載充電機(jī)(On-board charger;OBC),家用的慢充充電樁,只是提供了一個標(biāo)準(zhǔn)充電接口。
電動汽車充電機(jī),按照其所在位置,劃分為車載充電機(jī)和非車載充電機(jī)兩類。
車載充電機(jī)以交流電源作為輸入,輸出為直流電,直接給動力電池包充電,與地面的交流充電樁適配。
交流充電樁交流輸入,交流輸出,不能直接給動力電池充電,需要連接車載充電機(jī)進(jìn)行電力變換,才能實(shí)現(xiàn)充電。交流充電樁內(nèi)部比較簡單,基本功能就是將電網(wǎng)交流電引出到方便電動汽車充電的位置,并提供一個標(biāo)準(zhǔn)的充電接口,并可完成計費(fèi)等額外功能,可以簡單理解為“一個帶電表的插座。
車載充電機(jī)的輸入端以標(biāo)準(zhǔn)充電接口的形式固定在車體上,用于連接外部電源,車載充電機(jī)的輸出端直接連接動力電池包慢充電接口。
中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《QCT895-2011電動汽車用傳導(dǎo)式車載充電機(jī)》中規(guī)范了車載充電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)。主要分為輸入端口、控制單元、功率單元、低壓輔助單元和輸出端口標(biāo)準(zhǔn)的輸入接口采用工頻單相輸入220V電壓,但如果功率需要,也可以啟用兩個備用pin口,可以實(shí)現(xiàn)三相380V輸入。功率單元一般包括輸入整流、逆變電路和輸出整流3個部分,將輸入的工頻交流電轉(zhuǎn)化成適合動力電池系統(tǒng)能夠接受的適當(dāng)電壓的直流電。通常對于整車廠來說,車載充電機(jī)的要求是成本低、尺寸小、重量輕、壽命長,同時可靠性和安全性都較高。
目前主流的乘用車領(lǐng)域功率一般是3.3kw、6.6kw和11kw等,客車領(lǐng)域一般是40kw和80kw等,按冷卻方式可分為水冷型和風(fēng)冷型。隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品設(shè)計的升級,獨(dú)立車載充電機(jī)的發(fā)展越來越受到集成化功率單元的挑戰(zhàn)。在如特斯拉等新能源汽車制造商的新款產(chǎn)品中,OBC被同DC/DC變換器或PDU等整合在一起,形成“黑箱式”結(jié)構(gòu),這對產(chǎn)品功率密度、熱管理性能等提出了更高的要求。
為了滿足車載充電機(jī)市場不斷升級的實(shí)際需求,以及滿足市場對高品質(zhì)車載充電機(jī)產(chǎn)品的需求,新能源科技河北有限公司開發(fā)了多款不同規(guī)格和封裝形式的OBC產(chǎn)品。OBC作為車載產(chǎn)品,且承擔(dān)著充電這一功率變換部分,整車廠對于產(chǎn)品的效率、體積、重量、安全、成本等要求也相應(yīng)提高。
為了更好地滿足這樣的要求,新能源建立汽車級ISO16949體系認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)工廠,在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格選用車規(guī)級器件,并采用國際先進(jìn)全數(shù)字控制技術(shù)、LLC諧振技術(shù)…等。在國內(nèi)車載充電機(jī)制造商中,新能源率先完成了質(zhì)量管理體系ISO9001認(rèn)證、IATF16949認(rèn)證、歐盟CE產(chǎn)品認(rèn)證,分別從質(zhì)量管理體系的專業(yè)性和產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性這兩個方面保證了為整車廠提供高標(biāo)準(zhǔn)的車載充電機(jī)產(chǎn)品。交流輸入采用有源功率因數(shù)校正PFC,功率因數(shù)≥0.99,有效實(shí)現(xiàn)了綠色電網(wǎng),具有AC220V(85V-265V)&AC380V(147V-457V)寬電壓輸入范圍,滿足國內(nèi)外充電標(biāo)準(zhǔn)需求。并且具備過熱保護(hù)、電池反接保護(hù)、空載保護(hù)、短路保護(hù)、過壓欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、充滿電自動關(guān)機(jī)…等完備的安全防護(hù)功能。
散熱方式有自冷、風(fēng)冷和液冷設(shè)計,采用密封式防水防塵結(jié)構(gòu),等級高達(dá)IP67,溫升比自然冷卻低,整機(jī)工作穩(wěn)定可靠,滿足各種惡劣環(huán)境需求,無故障運(yùn)行時間更長。更重要的是,新能源OBC對動力電池采用智能充電,充電過程中判斷電池的相對容量和識別環(huán)境溫度。根據(jù)電池狀態(tài)采用恒壓、恒流、恒功率自動轉(zhuǎn)換法充電,有效節(jié)省了充電時間,延長電池使用壽命。
常見的DC/DC級電路拓?fù)?/strong>
車載充電機(jī)一般為兩級電路,前級為PFC級,即功率因數(shù)校正環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海冶WC輸入交流電流與輸入交流電壓同相位。根據(jù)實(shí)際設(shè)計功率需求的不同,可采用多級Boost電路并聯(lián)進(jìn)行擴(kuò)容
同樣地,根據(jù)實(shí)際設(shè)計功率需求的不同,可采用多級DC/DC電路并聯(lián)進(jìn)行擴(kuò)容,另外比較常見的DC/DC級電路拓?fù)溆幸葡嗳珮蚝蚅LC兩種。
直流充電樁的主要功能就是將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成動力電池可以接受的直流電,并具備有人機(jī)交互,網(wǎng)絡(luò)連接,互聯(lián)互通,后臺計費(fèi),遠(yuǎn)程升級,遠(yuǎn)程遙控等一系列當(dāng)代大數(shù)據(jù)特點(diǎn)的功能。
直流充電樁由充電樁之“芯”,充電樁之“核”,充電樁之“云”三大核心技術(shù)組成。相對而言,充電樁之“芯”的技術(shù)門檻最高。
電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成新能源汽車電池所需的直流電需要一個電能轉(zhuǎn)換單元,也就是充電樁之“芯”,俗稱充電模塊。大功率的充電模塊是電力電子整流技術(shù)的集大成者。業(yè)內(nèi)常見的是三相四線制(三根相線,一根地線)輸入,充電模塊功率等級主要15KW、20KW和30KW模塊。直流充電樁輸出電壓主流是200VDC-750VDC,常見大巴電池電壓在600V左右,物流車電池電壓550V左右,小車電池電壓380V左右。
電動汽車的電池電壓是變化的。以BYD e5舉例, 在SOC 23%時,電壓388V,SOC 62%時,電壓422V,SOC 90%時,電壓450V,SOC 100%時,電壓454V。動力電池是一種非常敏感的組件,充電樁輸出的電壓不能超過電池最高允許電壓,電流不能超過它的允許電流。需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)來確保充電的安全。這就需要以充電樁之“核”, 即充電控制器。充電樁之“核”接受來自BMS的指令,實(shí)現(xiàn)對充電模塊的控制。
在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的時代背景下,充電樁除了實(shí)現(xiàn)充電功能,還需要具有智能化的網(wǎng)絡(luò)功能。網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)需要有 充電樁之“云”,也就是云平臺,從而實(shí)現(xiàn)電動汽車充電樁位置共享、手機(jī)查看充電信息、費(fèi)用結(jié)算等功能。
充電樁整個系統(tǒng)的工作過程原理就是以充電樁“芯”,“核”,“云”三者為核心,打造了一套安全,嚴(yán)謹(jǐn),智能化的新能源充電系統(tǒng)。
直流充電樁應(yīng)滿足如下三個標(biāo)準(zhǔn):
1.GBT18487.1-2015(電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分:通用要求)。標(biāo)準(zhǔn)的附錄B里對直流充電樁在工作過程整個控制引導(dǎo)做了比較詳細(xì)的描述。
2.NB/T33001-2018(電動汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)技術(shù)條件),標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)的規(guī)定直流充電樁的功能和性能的要求。
3. GBT27930-2015(電動汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議),標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)的描述CAN通訊協(xié)議及報文解析。
直流充電樁電氣原理
直流充電系統(tǒng)在電路原理上分為兩大部分, 一部分是強(qiáng)電回路,另一部分是二次回路,也稱為弱電控制部分。現(xiàn)在市面上直流充電樁的類型有很多,本文以雙槍均充、輪充都具備的120kW直流充電樁為例,簡要說明其電氣原理。
如圖2.1所示,380V三相動力電源首先經(jīng)過塑殼斷路器和交流接觸器,作為樁體內(nèi)的輸入端總斷點(diǎn)。由于自然災(zāi)害中的直擊雷或者感應(yīng)雷產(chǎn)生的浪涌對電子產(chǎn)品的破壞極大,所以需要一個防雷器將瞬間的大能量釋放到大地,防止雷擊帶來的破壞。經(jīng)過導(dǎo)通和保護(hù),380VAC安全電壓連接到充電樁之“芯”(充電模塊)的輸入端。
充電模塊可并聯(lián)工作。例如,一個120kW充電樁如果用15KW模塊,總共就需要8個充電模塊并聯(lián)輸出才能達(dá)到120kW。雙槍直流充電樁上有兩把充電槍。充電模塊分成兩組,每組由四個模塊組成,兩組模塊輸出分別接到兩把充電槍上即可實(shí)現(xiàn)“均充”。兩組模塊分別輸出,輸出電壓可達(dá)200-750V,輸出電流0-150A。為了保證充電安全,需要在輸出回路上連接熔斷器和直流接觸器。如果充電樁用來作為運(yùn)營,還需要在輸出端加上一個符合入網(wǎng)資質(zhì)的直流電表。直流電表需要采集電壓和電流,所以在輸出側(cè)還要接上一個分流器。分流器是為了采集輸出電流。
雙槍充電樁除了實(shí)現(xiàn)均充,還要能實(shí)現(xiàn)輪充,也就是“全部充電模塊”先同時并聯(lián)輸出給第一輛車充電; 如果有另外一輛車加入,就將”全部充電模塊”分成兩組, 分別給兩輛車充電。為了實(shí)現(xiàn)這種功率的動態(tài)分配,需要在兩組模塊的輸出DC+和DC-之間加上兩個個拓展接觸器。所謂均充和輪充的切換,具體有6種模式,后文將予以說明。
圖2.1 雙槍充電樁電氣原理圖
通過對強(qiáng)電回路的了解,可能會產(chǎn)生幾個問題:
1、充電模塊什么時候開始工作?
2、接觸器什么時候閉合?
3、如何調(diào)節(jié)輸出電壓、電流,使之滿足電動汽車電池能接受的電壓電流范圍?
這就需要充電樁之“核”作為充電樁的“大腦”來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的連接,控制和調(diào)節(jié)。
連接A、B槍的CANH,CANL,和車輛電池的BMS(整個充電系統(tǒng)的大腦)進(jìn)行通信,接受來自BMS的電壓、電流請求,下發(fā)指令給充電模塊。
連接充電模塊,接受BMS指令, 控制充電模塊的開關(guān)機(jī),調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。連接4G模通訊,直流電表,刷卡器,顯示屏,指示燈,接觸器,電子鎖,急停按鈕,充電槍溫度檢測線,插槍檢測線,等。
在充電過程中,控制器首先會進(jìn)行插槍檢測,通過CC1判斷充電槍和車輛接口是否完全連接,判斷完全連接后鎖止電子鎖,完成物理連接之后,控制輔助電源的12V/24V給電動汽車BMS供電,然后BMS和充電樁開始信息交互,完成充電握手和充電參數(shù)配置,確認(rèn)電壓、電流以及充電環(huán)境是否符合,控制器判斷充電模塊的工作狀況,控制充電模塊啟止,通過接觸器輔助觸點(diǎn)的反饋及充電需求控制接觸器的閉合,通過充電槍的CAN通訊了解BMS的請求電壓和電流,再通過調(diào)節(jié)充電模塊的輸出的電壓和電流以滿足電動汽車需求的電壓和電流。整個過程中要符合GB/T 27950規(guī)定的流程和協(xié)議。
汽車產(chǎn)業(yè)的電動化浪潮已然來臨
電動汽車發(fā)展步入高速增長階段。EVTank數(shù)據(jù)顯示,2021年,全球新能源汽車銷量達(dá)到670萬輛,同比大幅度增長102.4%,全球汽車電動化滲透率也由2015年0.8%增長到2021年的7.74%,預(yù)計2022年、2025年全球新能源汽車銷量將分別超過850萬輛、2200萬輛。乘聯(lián)會數(shù)據(jù)顯示,9月新能汽車零售滲透率達(dá)到31.8%,預(yù)計2022年、2025年我國新能源汽車銷量將超過600萬輛、1000萬輛。截至2022年9月底,新能源汽車保有量達(dá)1149萬輛,前三季度新注冊登記371.3萬輛。2022年前三季度,全國新注冊登記新能源汽車371.3萬輛,同比增加184.2萬輛,增長98.48%。預(yù)計到2025年國內(nèi)新能源汽車保有量將達(dá)到4000萬輛,保有量占比將達(dá)到10%。
充電樁的工作原理是什么?
充電設(shè)備是整個充電站電氣系統(tǒng)的核心部分,一般分直流充電裝置(樁)和交流充電裝置(樁)。直流充電裝置,即非車載充電機(jī),實(shí)現(xiàn)電池快速充電功能。交流充電樁主要提供車輛慢充的功能,輸出為交流電,連接車載充電器。那么,直流充電樁和交流充電樁的工作原理有哪些區(qū)別呢?
直流充電樁的工作原理:
大功率電動汽車充電機(jī)(快速充電模式),通過三相電網(wǎng)輸入交流電,經(jīng)過三相橋式不可控整流電路整流變成直流電,濾波后提供給高頻DC-DC功率變換器,功率變換器經(jīng)過直直變換輸出需要的直流,再次濾波后為電動汽車動力蓄電池充電。
交流充電樁的工作原理:
交流充電樁一般為常規(guī)充電模式其人機(jī)交互界面采用大屏幕LCD彩色觸摸屏,充電可選擇定電量、定時間、定金額、自動(充滿為止)四種模式。充電樁的交流工作電壓220V±15%,額度輸出功率3.5KW、7KW,普通純電動轎車用充電樁充滿電需要4-5個小時,由于充電樁造價低廉、主要安裝在停車場,適用于慢充動力電池。
充電樁技術(shù)要求有哪些?
充電樁作為發(fā)展新能源汽車不可缺少的基礎(chǔ)配套設(shè)備,對它的安全性、可靠性的要求都非常高。嚴(yán)苛的生產(chǎn)技術(shù)要求可以保障充電設(shè)施建設(shè)的使用安全,最大程度保障充電設(shè)施建設(shè)使用安全。充電樁的技術(shù)要求主要包含以下幾個方面:
環(huán)境條件要求:
1、工作環(huán)境溫度:-20℃~+50℃;
2、相對濕度:5%~95%;
3、海拔高度:≤1000m;
4、安裝地點(diǎn):戶外;
5、抗震能力:地面水平加速度 0.3g;地面垂直加速度 0.15g;設(shè)備應(yīng)能承受同時作用持續(xù)三個正弦波,并且安全系數(shù)大于1.67。
結(jié)構(gòu)要求:
1、交流充電樁殼體應(yīng)堅(jiān)固;
2、結(jié)構(gòu)上須防止手輕易觸及露電部分;
3、交流充電樁應(yīng)選用厚度1.0以上鋼組合結(jié)構(gòu),表面采用浸塑處理,并充分考慮散熱的要求。充電樁應(yīng)有良好的防電磁干擾的屏蔽功能;
4、充電樁應(yīng)有足夠的支撐強(qiáng)度,應(yīng)提供必要設(shè)施,以保證能夠正確起吊、運(yùn)輸、存放和安裝設(shè)備,且應(yīng)提供地腳螺栓孔;樁體底部應(yīng)固定安裝在高于地面不小于200mm的基座上。基座面積不應(yīng)大于500mm×500mm;
5、樁體外殼應(yīng)采用抗沖擊力強(qiáng)、防盜性能好、抗老化的材質(zhì);
6、非絕緣材料外殼應(yīng)可靠接地。
電源要求:
直流樁
1、輸入電壓:AC380V;
2、輸出功率:120KW;
3、頻率:50±1Hz;
4、允許電壓波動范圍為:AC380V±15%。
交流樁
1、輸入電壓:AC220V;
2、輸出功率:7KW;
3、頻率:50±1Hz;
4、允許電壓波動范圍為:AC220±15%V
電氣要求:
1、插頭與插座正確連接確認(rèn)成功后,帶負(fù)載可分合電路方可閉合,實(shí)現(xiàn)對插座的供電;
2、漏電保護(hù)裝置應(yīng)安裝在供電電纜進(jìn)線側(cè);
3、低壓配電設(shè)備及線路的保護(hù)應(yīng)滿足《低壓配電設(shè)計規(guī)范》(GB/50053)中的相關(guān)規(guī)定;
4、對IT系統(tǒng)配電線路,當(dāng)?shù)谝淮谓拥毓收蠒r,應(yīng)由絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出音響或燈光信號,當(dāng)發(fā)生第二次異相接地故障時應(yīng)由過電流保護(hù)電器或漏電電流動作保護(hù)器切斷故障電路;
5、照明配電系統(tǒng)中,照明和插座回路不宜由同一回路供電。插座回路的電源側(cè)應(yīng)設(shè)置剩余 電流動作保護(hù)裝置,其額定動作電流為30mA。
充電樁使用注意事項(xiàng)有哪些?
充電樁在城市專用充電站(公交車、出租車、公務(wù)車、環(huán)衛(wèi)車、物流車等);城市公共充電站(私家車、通勤車、大巴車);城際高速公路充電站、城市綜合、公交集團(tuán)、汽車租賃企業(yè)、商業(yè)區(qū)CBD、公交站、機(jī)場、火車站、碼頭、公園廣場、休閑場所、旅游景點(diǎn)、居民小區(qū)、餐飲行業(yè)。日常使用過程中,需要在安全情況下進(jìn)行使用,來看看哪些需要注意的事項(xiàng)。
使用前:
1、檢查周圍環(huán)境,有無易燃易爆物品;
2、觀查充電樁及充電電源顯示狀態(tài)是否正常;
3、檢查充電槍是否完好無損,充電接口標(biāo)準(zhǔn)是否匹配;
4、按使用說明正確操作充電樁,對便攜式充電器,充電時,一般來說應(yīng)先插車身插頭,再插電源插頭;
5、檢查確認(rèn)充電槍是否已連接到位。
使用中:
1、檢查充電樁顯示是否正常,便攜式充電器指示燈是否正常等,充電過程中及時對充電車輛,充電導(dǎo)線進(jìn)行觀察,查看是否有過熱現(xiàn)象;
2、注意:充電過程中便攜式充電器指示燈狀態(tài)是否正常;
3、注意:充電過程中禁止將充電槍拔出;
4、注意:充電過程中禁止啟動汽車。
使用后:
1、先切斷電源后,再確認(rèn)充電樁停止工作;
2、先拔除電源端插頭,再拔出充電槍,將充電槍整理好放回充電口;
3、將電動車充電口封好;
4、整理充電現(xiàn)場。
5、光儲充檢一體化系統(tǒng),集合光伏、儲能、充電、檢測、換電五大功能于一體,實(shí)現(xiàn)對電動汽車進(jìn)行穩(wěn)定且快捷的充電功能。其中,光伏提供發(fā)電,儲能系統(tǒng)能夠按照實(shí)際情況對光伏發(fā)電和電動汽車的充電需求進(jìn)行分析,緩解配電網(wǎng)的壓力。此外,檢測系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)決速地檢測新能源汽車的電池,為車主提供電池檢測的報告和風(fēng)險預(yù)警等,確保電池的安全、可靠,延長電池的壽命。
6、高低壓成套開關(guān)設(shè)備,高電壓、大電流液冷超級充電樁,以實(shí)現(xiàn)充電與加油一樣快,適應(yīng)市場發(fā)展。
模塊器件采用液冷技術(shù),在充電樁散熱系統(tǒng)上增加了液冷環(huán)路,冷卻單元可以與模塊風(fēng)道分離,關(guān)聯(lián)性較弱,不必跟著模塊安裝位置走,提供了更高的防護(hù),有助于降低因鹽霧、灰塵、綿絮、氣候等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。另外,使用液冷技術(shù),模塊器件降溫比強(qiáng)制風(fēng)冷要低10~20℃;最高效率>96%,綜合效率>93%,更節(jié)約電量,降低了運(yùn)營成本,使用壽命5-10年;待機(jī)功耗小于10W;模塊輸出電壓可達(dá)1000V,更符合超級充的建設(shè)布局趨勢。
電樁行業(yè)研究報告:充電樁市場空間持續(xù)擴(kuò)大充電費(fèi)用+服務(wù)費(fèi)運(yùn)營市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。充電樁運(yùn)營商集中度高,行業(yè)市場空間持續(xù)擴(kuò)大。2021年估算我國新能源汽車充電電費(fèi)市場規(guī)模約為141.3億元,服務(wù)費(fèi)市場規(guī)模約為17—34億元。假設(shè)電價不發(fā)生巨大變化,到2025年市場規(guī)模將會擴(kuò)大3倍,電費(fèi)+服務(wù)市場規(guī)模將突破460億;到2030年市場規(guī)模將會擴(kuò)大10倍,電費(fèi)+服務(wù)市場規(guī)模將突破千億。
3.1、充電樁保有量快速提升
隨著我國新能源汽車行業(yè)高速發(fā)展,電動汽車銷售量與保有量迅速增長,充電需求快速增長,同時充電樁產(chǎn)業(yè)支撐政策不斷推出,政府補(bǔ)貼從補(bǔ)車轉(zhuǎn)向補(bǔ)樁,從建設(shè)補(bǔ)貼拓展到運(yùn)營補(bǔ)貼,推動新能源充電樁行業(yè)加速發(fā)展。截止到2022年9月底,我國充電樁保有量已從2015年的6.6萬臺上漲到448.8萬臺,8年來擴(kuò)張了68倍。其中,公共充電樁保有量已達(dá)163.6萬臺,占比36%,私人充電樁保有量上升至285.2萬臺,占比64%,私人充電樁保持更快增長。在區(qū)域分布看,目前我國公共充電基礎(chǔ)設(shè)施主要集中在廣東、江蘇、上海、浙江、北京等東部沿海地區(qū)。
3.2、充電樁建設(shè)市場規(guī)模
根據(jù)國家有關(guān)規(guī)劃和預(yù)測,到2025年,全國新能源汽車新車保有量將超過4000萬輛。政策要求適度超前建設(shè)充電樁,充電樁建設(shè)支持力度將提升,參考?xì)v年車樁比值,我們預(yù)計2022-2025年車樁比將由31,預(yù)計到2025年充電樁保有量將達(dá)到1654萬臺(包含公共樁及私人樁),其中公共樁保有量將達(dá)到661.44萬臺,私人樁保有量將達(dá)到992萬臺。根據(jù)中國充電聯(lián)盟公布數(shù)據(jù),直流充電樁普遍充電功率≥60kW。依照當(dāng)前直流充電模塊單價0.37元/W,根據(jù)2015年至2021年直流充電模塊價格走勢,擬合出2023年至2025年間每瓦價格均價大約在0.35元/W,2025年至2030年間每瓦價格均價大約在0.30元/W。
直流充電樁(以60kW為例)設(shè)備單價為4.4萬元,根據(jù)直流充電模塊價格走勢,預(yù)計,2023-2025年,60kW直流充電樁設(shè)備單價將降到為4.2萬元;交流充電樁,其設(shè)備單價為在1000-3000元之間,其中車廠隨車配送充電樁單價較低在1000元左右,設(shè)備廠商2C銷售的交流樁單價較高在2000-3000元之間,私人交流充電樁平均單價取1500元,公共交流樁平均單價3000元。根據(jù)車樁增量以及充電樁單價測算,預(yù)計2023年至2025年之間,公用充電樁市場空間為1536.3億元,私用充電樁市場空間為126.7億元。
3.3、充電運(yùn)營市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大
假設(shè)未來電動車百公里電耗平均值為12kwh,平均每輛車每年行駛1.5萬公里,即每輛車每年耗電量約為1800度電。2021年新能源汽車保有量達(dá)到784萬輛,一年的用電量將近140億度。預(yù)計到2025年新能源汽車保有量達(dá)到4000萬輛,一年的用電量將達(dá)到720億度;到2030年新能源汽車保有量達(dá)到1億輛,一年的用電量將達(dá)到1800億度。電動汽車充電價格基本由“電費(fèi)+服務(wù)費(fèi)”組成,假設(shè)30%的電量通過公用樁完成,70%的電量通過私人充電樁完成,公用樁平均電費(fèi)為0.7元,服務(wù)費(fèi)為0.4—0.8元,私人充電樁電費(fèi)為0.5元。
2021年估算我國新能源汽車充電電費(fèi)市場規(guī)模約為141.3億元,服務(wù)費(fèi)市場規(guī)模約為17—34億元。假設(shè)電價不發(fā)生巨大變化,到2025年市場規(guī)模將會擴(kuò)大3倍,電費(fèi)+服務(wù)市場規(guī)模將突破460億;到2030年市場規(guī)模將會擴(kuò)大10倍,電費(fèi)+服務(wù)市場規(guī)模將突破千億。
考慮光伏發(fā)電的波動及間歇特性,光儲充一體電站需匹配適當(dāng)容量的儲能系統(tǒng)(包括儲能變流器和電池系統(tǒng)),最大限度利用分布式光伏發(fā)電,實(shí)現(xiàn)向綠能傾斜并降低從電網(wǎng)購電的費(fèi)用;光儲充一體電站根據(jù)實(shí)時電價,制定動態(tài)儲能控制計劃,利用儲能系統(tǒng)在夜間電價低谷時段進(jìn)行儲能,并在充電高峰期間通過儲能電站與電網(wǎng)協(xié)同供電,利用峰谷價差實(shí)現(xiàn)電站收入最大化。相關(guān)電池廠商,充電運(yùn)營商,充電設(shè)備廠商均在積極布局光儲充領(lǐng)域。
3.4、V2G技術(shù)
V2G,實(shí)現(xiàn)電動車和電網(wǎng)之間的互動,電動車在電網(wǎng)負(fù)荷低時,吸納電能,在電網(wǎng)負(fù)荷高時釋放電能,賺取差價收益。通過V2G充電樁,電動汽車由單一充電拓展到以充放電兩種形態(tài)參與電網(wǎng)實(shí)時調(diào)控和調(diào)峰輔助服務(wù)。
V2G技術(shù)還處于示范運(yùn)行階段。今年4月,國家電網(wǎng)有限公司華北分部在國內(nèi)首次將車網(wǎng)互動(V2G)充電樁資源正式納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場并正式結(jié)算。預(yù)計2026年之后V2G技術(shù)才會逐步商業(yè)化推廣。
V2G的經(jīng)濟(jì)性,現(xiàn)在電動車?yán)m(xù)航力能達(dá)到800公里,一天可能就使用100公里,有相當(dāng)一部分電可以賣出來,電池壽命8000次充放電循環(huán),殘值相當(dāng)于有5000次(能用10年以上),一天賣50度電,波峰波谷電價差1塊錢,按照每天搬運(yùn)50塊錢計算,5000次能有25萬收益,超過汽車價值。
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