随着新能源汽车风靡大众,充电的问题也随之而来。新能源汽车不能只有“新能源”带来的环保,更要有迅速充电、随时出行带给人们的方便。覆盖广泛、规模适度、结构合理、功能完善的高质量充电基础设施体系,可以有力支撑新能源汽车产业发展,有效满足人民群众出行充电需求。近年来,中国充电基础设施的发展取得了一些成绩,但总体上仍滞后于新能源汽车的增速,对新能源汽车产业的可持续发展形成了制约,必须给予高度重视。那么,未来,充电基础设施会有怎样的发展趋势呢?
趋势一:充电接近加油体验
面向2025年电动汽车发展,乘用车将迎来TCO平价时代,消费者对电动汽车的接受度提高,续航里程和充电便捷度为关键购买要素。
从电动车技术层面看,相同尺寸下,能量密度提升带来的电量增加是解决续航问题的有效举措,电池电压升高带来的快充能力提升是解决充电便捷度的关键要素。以乘用车为例,从2020年到2025年,,充电电压将500V升级到800V,单枪充电功率从60kW支持到350kW很多电动车的电池容量也会从60度电升级到100度电,而充满电的时间将会从1个小时左右缩短到10-15分钟接近燃油车的加油体验。
趋势二:充电设施可用度更优
充电基础设施面向全工况场景应用:工业厂区共同问题:地矿区、公路沿线、沿海景区等恶劣应用场景下,由于传统充电桩设计能力不足、防护能力弱导致失效率较高其中充电模块失效占比>50%规模运营挑战大。
充电基础设施核心部件可靠性提升:面向充电产业链分工,全面建设从部件到系统的高质量标准体系。充电基础设施规划要匹配未来车型演进,10年寿命,保护投资。
提高充电基础设施的可用度重点解决三个方面:第一,充电设施要有高可靠性,,要能够适应各种复杂和恶劣的运行环境和场景,如高温潮湿、盐雾、粉尘等环境,能够可靠运行在工业区、高速公路、沿海景区等场景。第二,产品高质量,核心部件如充电枪、充电模块等,故障率要求低,保护运营商投资。第三,充电设施本身要能够平滑演进,要能够通过换芯,即更换充电模块的方式,支持更大的充电容量和更高电压。
趋势三:绿色高效
预计到2025年,中国将有3000万台电动车,年充电量超过2500亿度,效率如果提升3个百分点,将节省85亿度电,减少600万吨二氧化碳排放,节约电费超过60亿元。技术革新和场站设计双轮驱动:通过固态变压器、新拓扑新器件、新算法等技术研发,在充电站设计上增加光伏、储能等新能源的本地接入和综合调度,持续打造绿色高效充电网络。
趋势四:核心部件标准化
当前的充电基础设施形态各异,存在“厂家多”、“产品型号多”、“部件尺寸多”的特点。就充电模块来讲,各个厂家的型号、尺寸都不一样,不能互相替换和兼容,很多充电桩可能由于没有备件或备件太贵、无厂家维护等问题被迫换掉,这无疑将给投资方和社会带来巨大损失。
所以,在常用、易损的核心部件上一定要持续推进“标准化”的工作,在相同尺寸下,模块功率由20kW提升到30kW,未来向40kW演进,做到“标准化、模块化、可演进”。
趋势五:环境友好
随着新能源车的普及,充电基础设施将变得无处不在,商场、办公区、居民区、医院/疗养院等环境下的充电桩已经开始规模部署,因此建设充电设施,噪音、EMC、电网的友好性成为建桩的关注重点。
确保“环境友好”,要做到:第一,通过模块、整桩的散热设计提升,做到“低噪音”;第二,严格遵循EMC设计标准,通过功率拓扑创新、电磁屏蔽设计,降低电磁辐射,减少对电气设备、对人体的影响;第三,通过先进的功率控制算法,减少大功率充电对电网的影响,做到“电网友好”。
趋势六:小功率直流充电
2025年电动车保有量将达到3000万台,乘用车充电量80%将来自于小区/园区场景下小功率充电,实现“最后一公里”末端充电网络的覆盖,推动大规模小区/园区充电桩建设,将最大程度解决车主便捷充电的问题。
未来,采用小功率直流充电方案替代交流充电方案,使充电更快;能实现即插即充免扫码,面向未来,以车桩协同、有序充电为核心的小功率直流充电解决方案,将成为小区/园区充电场景的关键技术路线之一。
趋势七:充电形态多样化
根据行业预测,2025年商用车的充电需求占比将提升至25%以上,以电动重卡为代表的运输车电动化将成为主要增长点,充电服务也将从单一的公交/大巴、乘用车出行类车,向重卡运输车,环卫、港口AGV等专用车,多种类、差异化充电演进。高可靠满足恶劣应用环境,10年长寿命适应长期满载运行,高效率匹配大充电量,智能运维免下站,将会成为卡车换电基础设施的关键要求。
趋势八:充电基础设施智能化
通过智能电网、物联网、5G通信、远程控制、云计算、大数据、人工智能、车联网实现区域、企业、充电桩网络集约运行、智能出行。充电基础设施在“充电体验、运行维护、网络协同”等方面完全数字化、智能化,实现“充电体验安全快捷、充电设施无人值守、远程运行维护,以及充电设施智能高效、充电网络智能调度”。
趋势九:安全可信,保护隐私
充电基础设施是用电设备,也是网络设备,还直接受电网的调度和管理,具备多重属性,对安全可信与隐私保护方面提出了非常高的要求。要求具备:
高可靠性——低故障率,高设备安全性,不能够伤害人和环境;
高网络安全性——能够抵抗住比如网上和本地的恶意攻击;
高可用性——对缺陷要有冗余处理能力;
高韧性——对干扰要有鲁棒性,以及要实施严格的隐私保护、合规使用人和车的隐私数据。
通过“社会认识、行业标准、技术牵引与实现共同发展,实现在充电基础设施方面的数字信任保证充电产业长期、健康发展。
趋势十:多网融合,能源互联
车桩协同,充电策略精细化;整站协同,能源分配有序化;整网协同,互联互通,即插即用;降低站点投资和运维支出。"电网、充电网、车联网"等多个网络都汇聚在充电基础设施这一个节点上。"电网”方面,本地配电网会有光伏、储能协同,会有VPP虚拟电厂的调度使用,要支持电网的调频、调峰。"充电网”方面,支持有序充电,会采用区块链等技术,支持市场交易。"车联网”方面,会做到“人、车、桩协同",实现云BMS管理等。
充电基础设施是用电设备,也是网络设备,还直接受电网的调度和管理,具备多重属性,因此对安全可信与隐私保护方面提出了非常高的要求。要求具备:高可靠性,高网络安全性,高可用性,高韧性。通过“社会认识、行业标准、技术牵引与实现”共同发展,实现在充电基础设施方面的“数字信任”,保证充电产业持续健康发展。