電動汽車充電模式及其復雜性

多年來，電動汽車（EV）行業(yè)一直處于緩慢增長的狀態(tài)，但現(xiàn)在已開始發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。愛迪生電氣協(xié)會（Electric Edison Institute）最近的一份報告顯示，按照最近8年的電動汽車銷量計算，如今美國道路上的電動汽車數(shù)量已超過100萬輛。目前新電動汽車的銷量是一年前同期時間的兩倍，分析師估計，達到第二個百萬輛的銷量只需要三年。到2030年，美國道路上的電動汽車數(shù)量將超過1800萬輛，全球道路上的電動汽車數(shù)量將從1.25億輛到2.2億輛不等。

不過目前電動汽車還不是主流，這主要是因為充電站的數(shù)量跟不上。從Verge公司的報告來看，美國和加拿大約有22,000個（2級或快充）公共充電站，但據(jù)愛迪生電氣協(xié)會估計，僅在美國就需要960萬個充電端口（包括公共場所、工作場所和家庭充電端口）才能跟上電動汽車的銷售速度。顯然，在未來十年內(nèi)，必須建造大量的電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施。那么這會涉及哪些工作？將由誰來做？本文將介紹充電系統(tǒng)類型、充電站基礎(chǔ)設(shè)施以及負責滿足這些日益增長的需求的組織和機構(gòu)。

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充電系統(tǒng)類型

現(xiàn)在市面上有許多種電動汽車充電技術(shù)，世界上不同的電動汽車制造商和地區(qū)對這些技術(shù)有著不同的偏好。表1列出了美國汽車工程師學會（Society of Automotive Engineers）定義的充電技術(shù)標準類別。

表1：SAE充電系統(tǒng)定義

請注意，大多數(shù)人所說的3級快充都是特指直流快充或DCFC，交流快充通常就稱為交流快充，而不是3級快充。 電動汽車內(nèi)置了交流-直流轉(zhuǎn)換器，使交流電源能夠直接連到汽車上。在直流充電中，交流-直流轉(zhuǎn)換發(fā)生在電動汽車外部。電動汽車的直流電源直接連到汽車的電池組，繞過汽車內(nèi)置的交流-直流轉(zhuǎn)換器。 除了這些標準充電系統(tǒng)外，一些公司還提供無線充電功能。無線充電有兩種類型：

電磁感應：當一個主線圈（通常位于汽車下面的的墊子中）通電時，會在連接到車上的次級線圈中產(chǎn)生感應交流電。

磁共振：與感應類似，只是主線圈和次級線圈工作在相同的諧振頻率，提高了無線功率傳輸?shù)男省?/p>

目前，無線充電需要對電動汽車的次級線圈進行改造，并在停車位等合適的位置安裝主線圈墊。

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電動汽車充電模式及其復雜性

電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施與我們熟知的加油站模式截然不同。盡管一些傳統(tǒng)的加油站可能會增加電動汽車充電服務，但電動汽車完全充電所需的時間較長，因此通常需要車輛在停放的地方充電。表2總結(jié)了電動汽車最常見的充電模式。

表2：電動汽車充電模式：家里、工作場所、公共場所

愛迪生電氣協(xié)會在其最新的電動汽車預測中，將2030年預計需要的960萬個充電端口進行了如下細分：

家里：78%，750萬個端口（2級）

工作場所：13%，120萬個端口（2級）

公共場所：8%，80萬個端口（2級）

公共DCFC：1%，10萬個端口

不同充電站的成本和復雜性各不相同，具體取決于它們的預期負載（家里和公共場所）以及充電類型（1級、2級或DCFC）。除此之外，還需要以下三級服務設(shè)備來支持電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施：

電網(wǎng)的電動汽車服務連接升級：新變電站和變壓器

電動汽車供電基礎(chǔ)設(shè)施：電表和操作面板

電動汽車充電設(shè)備（也稱為電動汽車服務設(shè)備或EVSE）：充電站、端口、電纜和連接器

建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施的長期規(guī)劃所面臨的挑戰(zhàn)之一是缺乏標準化。不同的充電系統(tǒng)（1級、2級和DCFC）在不同的充電模式下各有自己的成本和性能優(yōu)勢。電動汽車用戶可以在典型的日常使用場景中輕松使用所有這些充電模式，因此所有這些模式都是必需的，只是不在同一個地方。此外，不同的電動汽車有著不同的充電要求，包括使用不同類型的連接器。有些電動汽車，比如特斯拉（Tesla），是使用專有連接器。 另外還有其他因素使得基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃變得比較復雜。比如，有多家公司提供無線充電解決方案，但使用這項技術(shù)的最佳方式是什么？它是主要供家庭使用，還是可以用于公共停車場和路邊充電？無線充電的任何公共應用都將是一種不同的充電模式，對基礎(chǔ)設(shè)施有著重大影響。 還有一個問題是電動汽車本身在未來幾年將如何使用。隨著電動汽車的發(fā)展，自動駕駛車輛和共享出行服務也在同步發(fā)展。從目前人們使用汽車的方式這一角度來看，分析人士預測，未來10年，大多數(shù)充電端口將以家用為主。但十年后，電動汽車使用方式的改變可能會使需求轉(zhuǎn)向不同的充電模式。

盡管存在這些不確定性，充電站的建設(shè)仍在穩(wěn)步進行，許多公司也都參與其中。他們都在賭電動汽車有著美好的未來。

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誰在建設(shè)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施？

如今的電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施建造商包括專門的電動汽車充電網(wǎng)絡公司、汽車公司、石油公司、電力公司和政府機構(gòu)。下面列出了它們的投資方式： 電動汽車充電網(wǎng)絡公司

這是一種業(yè)務類型相對較新的公司，包括擁有或運營充電站網(wǎng)絡的企業(yè)。ChargePoint是一家超大規(guī)模電動汽車充電公司，致力于打造智能化充電網(wǎng)絡，目前在全球擁有41,000個充電站。ChargePoint生產(chǎn)電動汽車充電樁（EVSE）并將其賣給業(yè)主。ChargePoint負責品牌管理，但業(yè)主可以自行制定收費價格。另一家電動汽車充電網(wǎng)絡Blink擁有其大部分充電站。電動汽車充電網(wǎng)絡支持多種收費模式，包括按量計費、按時間計費，甚至免費（由贊助商支付電費）。

汽車制造商

許多汽車制造商正在積極建造充電站，以鼓勵消費者接受電動汽車。特斯拉是最早投身這個領(lǐng)域的公司之一，目前在全球1,422個地方擁有約12,011個獨立的DCFC充電站，領(lǐng)先于其他公司。IONITY是寶馬集團、戴姆勒公司、福特汽車公司和大眾汽車集團的合作伙伴，其目標是在歐洲建立一個大功率充電網(wǎng)絡。為應對柴油排放門丑聞，大眾汽車創(chuàng)建了Electrify America，這家子公司正在美國各地建造充電站，計劃于2019年中建成2,000個。

石油公司

許多石油公司在其零售點提供充電服務，有些公司已經(jīng)開始朝著這個方向發(fā)展。殼牌收購了歐洲最大的電動汽車充電網(wǎng)絡公司 NewMotion，英國石油公司投資了一家生產(chǎn)汽車充電樁的公司。據(jù)Axios稱，就連過去不看好電動汽車的埃克森美孚（ExxonMobil），現(xiàn)在也在認真研究電動汽車充電服務。

電力公司

電力公司對于售賣電能很感興趣，部分公司已經(jīng)主動出擊參與電動汽車充電業(yè)務。美國加州和馬里蘭州的多家電力公司已經(jīng)提交了在各自州建造數(shù)千個電動汽車充電站的提案。電力公司正在通過各種途徑參與整體系統(tǒng)建設(shè)并積極投身電動汽車充電業(yè)務，不光是一如既往地鼓勵企業(yè)建造電動汽車充電站，還實際參與充電樁之外的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。截至目前，電力公司的參與方向還不太清晰。

政府機構(gòu)

美國的一些州政府正積極投資電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施，目前加州在這方面處于領(lǐng)先地位。很多這種投資是為了減少溫室氣體排放。根據(jù)美國進步中心最近的一份報告，美國27%的溫室氣體排放來自于內(nèi)燃機汽車。

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未來走向

從美國目前的22,000個公共充電站到未來10年需要的100萬個充電站，需要企業(yè)和政府的大量投資。這不是兩三個主要市場玩家就能帶動的，將會有眾多細分市場玩家持續(xù)不斷地加入。

如今，汽車制造商和電動汽車充電網(wǎng)絡公司已經(jīng)帶頭建造了充電基礎(chǔ)設(shè)施。他們這樣做有最直接的財政激勵，而資金是充電基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)增長的最終動力。這項建設(shè)將隨著電動汽車的銷量同步增長。

對于電動汽車制造商來說，其市場機會是讓消費者更愿意購買電動汽車，并且他們還可以從充電站再賺取一份收入。而對于絕大多數(shù)的普通人來說，他們的機遇或許就在于不論把電動車停到哪里都能充上電。