編前：新能源汽車，尤其是純電動(dòng)汽車，發(fā)展難點(diǎn)在于降低電池成本、縮短充電時(shí)間。從目前看，前者在國(guó)家補(bǔ)貼政策下得到了有效解決，使消費(fèi)者不會(huì)因價(jià)格過高而放棄購(gòu)買純電動(dòng)汽車。但后者仍讓很多消費(fèi)者顧慮，沒有固定停車位無法安裝充電樁、交流慢充充電時(shí)間較長(zhǎng)，這些因素直接影響了相當(dāng)數(shù)量的消費(fèi)者對(duì)購(gòu)買純電動(dòng)汽車的態(tài)度。為了解決消費(fèi)者的這點(diǎn)顧慮，無論是學(xué)界還是各家車企，都在嘗試以不同技術(shù)、形式探索純電動(dòng)汽車的“回血”難題。如今，交流慢充、直流快充、大功率充電等技術(shù)都在不同程度的應(yīng)用，無線充電、換電等形式都在探索與嘗試。這折射出純電動(dòng)汽車發(fā)展的一大困惑——相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車只需要去加油站呆上五分鐘即可“滿血復(fù)活”，純電動(dòng)汽車的能量補(bǔ)充之路應(yīng)如何走？
目前，純電動(dòng)汽車正在被越來越多的消費(fèi)者接受。據(jù)北京市小客車指標(biāo)調(diào)控管理辦公室發(fā)布的新一期數(shù)據(jù)顯示，北京市個(gè)人新能源汽車申請(qǐng)者突破28萬人，與今年第二期相比新增申請(qǐng)者5萬人。按照目前的分配規(guī)則，今年的個(gè)人新能源小客車指標(biāo)已全部用盡，有超過28萬申請(qǐng)人處于輪候狀態(tài)，新申請(qǐng)者至少還需要等待5年，也就是2024年后才能獲得指標(biāo)。
相比于申請(qǐng)新能源汽車的購(gòu)車指標(biāo)，讓很多準(zhǔn)車主更頭疼的，是日益嚴(yán)重的停車難問題。新能源汽車指標(biāo)輪候還算有日可待，但小區(qū)里越來越多的汽車，使未來即便買了車也沒地方停，更別說找個(gè)能固定充電的地方了。
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其實(shí)我最擔(dān)心的問題就是沒有固定充電車位，家附近、單位停車場(chǎng)的充電設(shè)施不多，而且有時(shí)候還會(huì)被汽油車占用，不被汽油車占用的時(shí)候也經(jīng)常有其他車在充電，只能等待?！睖?zhǔn)備購(gòu)買純電動(dòng)汽車的王先生表示，充電難是他面臨的最大問題，“晚上回家之前還得為充電在外面等上個(gè)把小時(shí)，充滿了回到小區(qū)又沒地方停，實(shí)在不方便。
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事實(shí)上，這是很多純電動(dòng)汽車車主面臨的共性問題，也是企業(yè)在推廣純電動(dòng)汽車上的難題之一。
多條路徑探索
純電動(dòng)汽車的普及乃至替代燃油車，需要在降低購(gòu)置成本和不改變消費(fèi)者原有用車習(xí)慣兩方面入手。從過去幾年新能源汽車銷量來看，純電動(dòng)汽車銷量增幅遠(yuǎn)超插電式混合動(dòng)力汽車和氫燃料電池汽車，但這與各類政策的綜合影響有關(guān)。隨著國(guó)家補(bǔ)貼政策的退坡，純電動(dòng)汽車的價(jià)格優(yōu)勢(shì)正在減弱，如果在充電時(shí)長(zhǎng)或方式上不能滿足消費(fèi)者需求，純電動(dòng)汽車的普及和被更多消費(fèi)者接受，不確定性將增加。
如何提升消費(fèi)者體驗(yàn)，補(bǔ)齊純電動(dòng)汽車自身的短板，成為純電動(dòng)汽車未來發(fā)展的重中之重。首當(dāng)其沖的是續(xù)駛里程，另一個(gè)則是能量補(bǔ)充方式。根據(jù)某乘用車企業(yè)提供的數(shù)據(jù)顯示，消費(fèi)者普遍認(rèn)為純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程應(yīng)不少于300km，從目前市售的產(chǎn)品情況看，已有不少車型達(dá)到了這一要求。也就是說，能量補(bǔ)充問題成為了推廣純電動(dòng)汽車的主要矛盾點(diǎn)。
能量補(bǔ)充分為兩個(gè)方面，充電速度與充電方式。速度自然是越快越好，但能量密度越高的動(dòng)力電池，就會(huì)需要更長(zhǎng)的充電時(shí)間，然而這并不是消費(fèi)者希望的解決方式。因此，在電池容量和能量密度增加的同時(shí)，縮短充電時(shí)間，提升充電效率就成為了純電動(dòng)汽車未來努力的主要方向之一。目前，充電功率越來越高的充電樁越來越多，從過去交流充電樁7～35kW，充電時(shí)間為6～8小時(shí)的慢充，到30kW、45kW、60kW、75kW、90kW、120kW的直流快充，再到最新研發(fā)的350kW大功率充電，其目的旨在用盡可能短的時(shí)間充更多的電。
在充電方式上，純電動(dòng)汽車企業(yè)也在考慮各種解決方案。除了目前最普遍的有線充電，還有企業(yè)推出了無線充電概念，此前被拋棄的換電模式技術(shù)路線近日再次“復(fù)活”，作為未來面向民用市場(chǎng)的主要能源補(bǔ)充方式之一。在這幾類充電方式中可以細(xì)分出多種模式，如有線充電可以分為固定地點(diǎn)充電和移動(dòng)式充電（如充電車、充電寶等）；換電模式也有不同形式，如車企專門生產(chǎn)車輛而不提供電池，將電池交給其他公司運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)，或者各家純電動(dòng)汽車企業(yè)自行建立換電站，只服務(wù)于本品牌產(chǎn)品?？梢?，純電動(dòng)汽車企業(yè)正在為解決充電的問題絞盡腦汁。
消費(fèi)者未必買賬
車企負(fù)責(zé)提供解決方案，但最終的選擇權(quán)在消費(fèi)者，對(duì)于種類繁多的充電技術(shù)和方式，消費(fèi)者持何種態(tài)度至關(guān)重要。
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我比較習(xí)慣于使用個(gè)人充電樁。因?yàn)槲抑粚⒓冸妱?dòng)汽車作為上下班的通勤工具，另外我有個(gè)人停車位，所以有足夠的時(shí)間給車充電。
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比亞迪秦車主韓先生表示，由于有私人停車位和充電樁，所以他對(duì)充電速度的要求和急迫性并不高。事實(shí)上，現(xiàn)階段購(gòu)買純電動(dòng)汽車的消費(fèi)者，在有固定充電地點(diǎn)的情況下，都有著與韓先生類似的想法，無論是擁有私人充電樁，還是利用公司停車場(chǎng)下的公用充電樁，只要不用花費(fèi)過多的精力和時(shí)間在充電上，充電樁仍然是他們的首選方案。
對(duì)于那些沒有固定充電地點(diǎn)的消費(fèi)者來說，只能選擇尋找附近的公共充電樁或借其他車主的充電樁進(jìn)行充電。北汽新能源EU400車主李女士表示，回家時(shí)只能等同事的車充滿電再借用，而且這一過程很麻煩，需要提前找好車位；到了單位，由于地下充電樁數(shù)量有限，也只能到其他地方充電。
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現(xiàn)在每三四天就得折騰一趟，感覺很不方便，我更愿意嘗試換電模式，這樣對(duì)我而言比較便捷?！崩钆勘硎荆?yàn)槌潆娨?jīng)常麻煩同事，上班還要比不開車時(shí)提前半個(gè)小時(shí)出門，主要是為了尋找充電樁，用車體驗(yàn)不佳。對(duì)于無線充電，李女士認(rèn)為看起來“高大上”，但在執(zhí)行層面與有線充電類似，“如果燃油車占用了無線充電的停車位，也是形同虛設(shè)。
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她說。類似李女士這樣的消費(fèi)者為數(shù)不少，因?yàn)殡娔苎a(bǔ)充效率低下，往往需要與他人共用充電設(shè)施，大大影響了消費(fèi)者的使用感受。
對(duì)于這幾種充電方式，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)車輛與交通工程系博士乙夢(mèng)超認(rèn)為，充電樁仍然會(huì)是純電動(dòng)汽車充電方式的主要形式之一，尤其是對(duì)充電情況比較穩(wěn)定的消費(fèi)者，并不需要考慮換電模式。換電模式未來主要在公共出行領(lǐng)域應(yīng)用，對(duì)一般消費(fèi)者來說，換電模式雖然簡(jiǎn)單直接，但這需要車企做大量的工作，包括資金投入、電池儲(chǔ)備和場(chǎng)地建設(shè)等諸多方面，“即便是同一家制造商，不同型號(hào)車型也對(duì)應(yīng)不同的電池，這對(duì)企業(yè)而言是非常大的挑戰(zhàn)，換電模式實(shí)現(xiàn)盈利很困難?！彼硎荆挥袑④嚭碗姵胤珠_，由專門負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)電池的公司提供統(tǒng)一規(guī)格的電池，才具備商業(yè)化的可能性，但這種情況幾乎不可能。
乙夢(mèng)超認(rèn)為，無線充電將會(huì)作為未來的一種能量補(bǔ)充形式，主要應(yīng)用于公共停車場(chǎng)、商圈等地點(diǎn)。
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一方面是磁感應(yīng)線圈存在一定的輻射，不適宜在居住區(qū)建設(shè)；另一方面，無線充電技術(shù)的應(yīng)用還需要大刀闊斧地改變現(xiàn)有場(chǎng)地結(jié)構(gòu)，在公共停車場(chǎng)，需在地下設(shè)置磁感線圈導(dǎo)軌，這樣能夠避免燃油車占位，純電動(dòng)汽車無法充電的窘境，只要純電動(dòng)汽車找到車位，磁感線圈可以在地下移動(dòng)到相應(yīng)區(qū)域，給汽車充電。
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不過他表示，磁感應(yīng)線圈還面臨一些技術(shù)瓶頸，比如需要在車輛和設(shè)備間增加無線通訊模塊和協(xié)議，以告知設(shè)備該用多大功率、何時(shí)停止等，同時(shí)由于磁作用，可能會(huì)對(duì)通信信號(hào)產(chǎn)生干擾，如何抗干擾同樣需要解決。
電網(wǎng)改革是突破口
無論是有線充電還是無線充電，低功率充電還是高功率充電，隨著純電動(dòng)汽車保有量的增加，電網(wǎng)的負(fù)載將越來越大。
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大規(guī)模純電動(dòng)汽車充電將對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)帶來明顯影響，若不對(duì)純電動(dòng)汽車充電負(fù)荷采取干預(yù)措施，勢(shì)必增加發(fā)電及輸配電基礎(chǔ)設(shè)施投資。在配電網(wǎng)方面，純電動(dòng)汽車充電將帶來加速變壓器損耗、提高線損、引發(fā)配電網(wǎng)線路擁堵等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性下降。
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自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)（NRDC）研究員金亨美表示。
此外，配電變壓器過載也是純電動(dòng)汽車規(guī)?；\(yùn)行的主要限制因素之一。純電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)后造成的負(fù)荷變化可能引發(fā)分時(shí)段局部配電變壓器過載，導(dǎo)致變壓器內(nèi)溫度升高，變壓器油劣化變質(zhì)、變壓器內(nèi)絕緣材料加速老化，縮短變壓器壽命。據(jù)國(guó)家發(fā)改委能源研究所副研究員劉堅(jiān)介紹，通過對(duì)27個(gè)居民小區(qū)和21座商業(yè)辦公樓宇的分析發(fā)現(xiàn)，在交流慢速充電模式下，當(dāng)純電動(dòng)汽車保有量占總車輛比重低于20％時(shí)，絕大多數(shù)居民小區(qū)和商業(yè)樓宇無需對(duì)10千伏配電網(wǎng)進(jìn)行改造。對(duì)于直流快速充電，若純電動(dòng)汽車保有量占比達(dá)到20％，則有21個(gè)居民小區(qū)需要進(jìn)行配電變壓器改造，1個(gè)居民小區(qū)需要同時(shí)進(jìn)行10千伏線路改造；12個(gè)商業(yè)樓宇需要進(jìn)行配電變壓器改造，5個(gè)商業(yè)樓宇需要同時(shí)進(jìn)行10千伏線路改造。
事實(shí)上，對(duì)于配電網(wǎng)的改造是一項(xiàng)艱難而斥資巨大的項(xiàng)目。乙夢(mèng)超表示，隨著城市智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，對(duì)用電需求的提升無法逃避，配電網(wǎng)升級(jí)是遲早要做的事情。純電動(dòng)汽車作為目前國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展的主要方向，可以進(jìn)一步提升國(guó)家對(duì)電網(wǎng)的升級(jí)速度，只有在達(dá)到了負(fù)載能力時(shí)，各類充電形式才有更大的發(fā)展空間。
有業(yè)內(nèi)人士表示，分布式發(fā)電同樣是解決配電網(wǎng)負(fù)載過大的一種方案，一位電業(yè)工程師表示，分布式發(fā)電可以在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種能源的利用，比如LNG、太陽(yáng)能以及風(fēng)能等，根據(jù)西方國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，大電網(wǎng)系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合是節(jié)省投資、降低能耗、提高系統(tǒng)安全性和靈活性的主要方法，這種方式在我國(guó)還有巨大的發(fā)展空間。
充電方式各有利弊
交流慢充
采用220V 電壓和16A 電流為純電動(dòng)汽車充電，從無電狀態(tài)到充滿，所需時(shí)間一般為8 ～10小時(shí)，因?yàn)檫@種充電方式采用交流電，所以被消費(fèi)者稱呼為交流慢充。在低功率的交流充電模式下，其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)動(dòng)力電池壽命影響和對(duì)電網(wǎng)沖擊都較小，還能夠充分利用電力低谷時(shí)段充電，降低使用成本。交流慢充的缺點(diǎn)同樣明顯，因?yàn)槌潆姇r(shí)間較長(zhǎng)，且需要長(zhǎng)時(shí)間占用一個(gè)固定停車位，影響消費(fèi)者對(duì)車輛的使用，尤其是當(dāng)消費(fèi)者需要趕時(shí)間時(shí)，交流慢充的速度會(huì)讓人難以接受。
直流快充
直流快充是以直流電直接與純電動(dòng)汽車電池相聯(lián)，在20分鐘～2 小時(shí)內(nèi)，以較大的電流為車輛提供快速充電服務(wù)。直流充電電壓高，對(duì)動(dòng)力電池組的耐壓性和保護(hù)提出更高要求。由于直流充電電流大，是交流慢充電流的十倍甚至幾十倍，對(duì)動(dòng)力電池組產(chǎn)生巨大電流沖擊，將會(huì)降低動(dòng)力電池組的循環(huán)壽命。直流快充裝置工作時(shí)，電流峰值能達(dá)到上百安培，而且電流上升沿/下降沿時(shí)間不超過1分鐘，這樣的電流變化會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成巨大沖擊，且大量純電動(dòng)汽車在相近時(shí)段內(nèi)密集直流快充時(shí)，負(fù)荷總量將考驗(yàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和承載力。
換電
換電模式是用充滿電的電池組更換能量接近耗盡的電池組，更換所需時(shí)間約10分鐘左右，電能補(bǔ)充耗時(shí)最短，一定程度上彌補(bǔ)了純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短和充電時(shí)間長(zhǎng)的缺陷。純電動(dòng)汽車使用者可租用動(dòng)力電池，降低了純電動(dòng)汽車的初次購(gòu)置成本。更換下來的動(dòng)力電池可在低谷時(shí)段充電，降低了充電成本，提高了車輛運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)提高電池的循環(huán)壽命有積極意義。但標(biāo)準(zhǔn)化的電池，以及簡(jiǎn)易化、專業(yè)化的更換程序，是應(yīng)用此種模式的基礎(chǔ)，小型純電動(dòng)汽車由于設(shè)計(jì)緊湊，更換電池往往更為復(fù)雜。因此，純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)改進(jìn)、換電站的區(qū)域建設(shè)和聯(lián)網(wǎng)管理，以及標(biāo)準(zhǔn)化電池的流通管理、電池質(zhì)量的定量評(píng)價(jià)等工作，需要統(tǒng)籌推進(jìn)。
無線充電
無線充電并非新興技術(shù)，它具有充電設(shè)備占地小、充電便利性高的特點(diǎn)。此外，由于不需要插拔電源，所以損耗相對(duì)較低，后期維護(hù)成本低。無線充電的普及之路任重道遠(yuǎn)，除了需要對(duì)現(xiàn)有公共設(shè)施進(jìn)行大規(guī)模改造外，無線充電目前還面臨一些問題，如充電效率略低于有線充電方式、充電功率僅相當(dāng)于有線充電的低功率交流充電、存在輻射、在通訊技術(shù)和協(xié)議方面還未達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、成本較高等，都是無線充電面臨的實(shí)際問題。
大功率充電
大功率充電往往是指充電功率達(dá)到350kW的充電方式。大功率充電盡管不能與燃油車加油時(shí)間相當(dāng)，但這種方式已經(jīng)大大縮短純電動(dòng)汽車充電時(shí)間。大功率充電對(duì)動(dòng)力電池的充電倍率提出更高要求，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池3C 的充電倍率，4C 也在推廣驗(yàn)證階段，6C 的充電倍率沒有出現(xiàn)。另外，在電壓方面，純電動(dòng)汽車和充電樁的元器件耐壓、絕緣等方面，都需要重新設(shè)計(jì)。最影響消費(fèi)者使用感受的是，大功率充電因?yàn)殡娏鞔螅潆娋€會(huì)變粗發(fā)熱，需要添加特殊的冷卻系統(tǒng)，提高了充電樁的建造成本和維護(hù)使用成本。
充電車
目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的“移動(dòng)充電車”主要有兩種，一種是配備柴油發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池及快速充電器裝置的充電車，憑借所攜帶的發(fā)電機(jī)和電池實(shí)現(xiàn)電能的產(chǎn)生和儲(chǔ)備，一次可以為2～20輛純電動(dòng)汽車慢速充電；另一種為僅攜帶蓄電池給純電動(dòng)汽車進(jìn)行應(yīng)急充電的充電車，通過快充模式，使“趴窩”的純電動(dòng)汽車可以正常行駛20～30公里，找到附近的充電樁充電。充電車的主要問題在于車輛成本較高，存在一定安全隱患，在使用頻率較低的情況下，運(yùn)營(yíng)往往入不敷出，商業(yè)價(jià)值有待進(jìn)一步拓展。
移動(dòng)充電寶
純電動(dòng)汽車移動(dòng)充電寶一般采用退役動(dòng)力電池重新組合而成，容量往往達(dá)到20kWh左右，主要為純電動(dòng)汽車應(yīng)急使用。由于移動(dòng)充電寶體積較大，個(gè)人消費(fèi)者少有購(gòu)買，主要為小區(qū)物業(yè)、出租汽車公司、商圈物業(yè)購(gòu)買使用。由于大型城市的充電網(wǎng)絡(luò)逐漸完善，移動(dòng)充電寶的市場(chǎng)愈發(fā)狹小，更多時(shí)間淪為各種展會(huì)上的展品。
文：張海天 編輯：郭晨
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