电动汽车充电站1 基本概况发展背景
能较好的解决快速充电问题的方案是-换电站-利用给汽车更换电池的方法代替漫长的充电过程。一辆汽车需要配备两块电池，当一块电池用完后自动切换到另一块，此时可到换电站将用完的电池换下，装上满电的电池。而换下的电池由电站统一充电和维护，前提是充电站要有相当数量的备用电池。这个方法优点是快速，用户换完电池就可以上路，比加油都快。 充电业务模式是指电动汽车用户在汽车电能将要耗尽的时候选择到固定地点的充电站和充站桩为汽车的电池进行直接充电的模型。这是电动汽车充电站最先考虑的业务模式，在这种业务模式下，电动汽车用户通过在充电站/充电桩直接为汽车充电，即时消费电力产品并通过现场付费的模式支付费用，完成交易。 日本充电站在日本，与各汽车厂商产生密切伙伴关系的是日本最大电力公司东电。东电指出，每10分钟完整充电，所能行驶的路程是60公里。为了方便驾驶人上街时也能充电，就必须通过一项大型的基础设备建设工程来推动。 每设立一个充电器所需费用是400万日元。东电公司准备在日本的超市停车场、便利店及邮政局等公共场所内陆续建设充电器设备。使得人们在下车购物，办事时就可让汽车补充电源。日本汽车业界认为，电动车适合都市型驾驶，只要充电基础设备齐全，很快就会被一般消费者接受。 中国现状
2009年8月份，国家电网上海公司投资建设的国内第一座具有商业运营功能的电动汽车充电站--漕溪电动汽车充电站顺利建成。这个项目历时3年，总投资508万元。 2009年12月底，国内最大电动汽车充电站在深圳启用。由南方电网投资建设的首批两座电动汽车充电站和134个充电桩在深圳正式投入使用，其充电容量总计达2480千伏安。此外，位于福田交通综合枢纽换乘中心南出入口的电动汽车充电站也在紧锣密鼓地规划当中。按照规划，深圳共建各类新能源汽车充电站(桩)12750个。福田交通综合枢纽处的电动汽车充电站也在筹划中。 中石化，中石化北京石油分公司与北京首科集团成立合资公司，中石化旗下加油、加气站将改建成加油充电综合站。
中石油，与地方政府部门有接触，提出建设电动汽车充电站的想法。 2015年1月5日，位于华贸公寓的北京首座光伏公共充电站启用，成为华贸商圈里首个面向市民开放的公共充电站。[1] 2015年7月，青海首座光储一体化电动汽车充电站建成投运。据悉，光储一体化电动汽车充电站为青海省科学技术厅2015年度科技支撑计划项目，总投资约200万元，为永久性充电站。该充电站集成了光伏发电、智能充电桩、储能电池等多项先进技术，突破了光伏电站无法在夜间为电动汽车充电的瓶颈。 光储一体化电动汽车充电站光伏装机容量35千瓦，日发电量约200度，储能装机容量150千瓦时，有充电桩12座，可为国内外各主流品牌电动汽车提供直流快充、交流慢充服务。目前，国网青海省电力公司在西宁、海北、海南地区建成9个充电站，架设10千伏线路7.2千米，安装高压环网柜一台、变压器15台、7千瓦慢充电桩32台、40千瓦快充电桩36台，100千瓦快充电桩3台。[2] 发展前景 一、纯电动汽车距离大规模推广还有距离，纯电动汽车还有许多技术难题有待解决。 首先，是纯电动汽车的续航里程。专家认为：众泰汽车的最高车速和百公里耗电量都是可性的，不过300公里的续航里程，可能只是理论计算或者以30-40公里/小时的车速匀速行驶时达到的指标，在实际工况中，纯电动车很难达到300公里的续航里程。而短距离的续航里程给许多车主带来很多不便，极大地限制了纯电动汽车的推广。 其次，纯电动汽车的充电也是一个问题。虽然有的蓄电池可以实现短时间内充电，不过这极大地缩短了电池的使用寿命。而如此漫长的充电时间也成为也会阻碍电动车被大众接受。而国内配套的基础设施还很欠缺。如果要推广纯电动汽车，就需要大量的充电站，如同现在的加油站一样能使汽车方便地充电。 最后，电池的寿命、成本也是产业化的一个阻碍。 二、公交车是纯电动汽车发展的一个方向 由于公交车线路固定、管理统一、车速不高的特点，使其成为纯电动汽车推广的一个很好的平台。
另一方面，由于公交车的车速不高，蓄电池的性能可以满足其动力性的要求。 同时，像短途固定的出租车也可以成为纯电动汽车推广的对象。 三、电动车发展的前景 纯电动汽车具有不少优点。由于纯电动比传统汽车环保，而且纯电动汽车的控制其实比混合动力汽车要简单。混合动力汽车一方面需要控制发动机，另一方面需要控制电池、电机，并且使电机和发动机的工作很好地匹配，技术难度很高，相比之下，纯电动汽车需要的电机转矩、功率控制要简单些，同时电机的响应速度也更快。 主要要解决的还是电池的问题，要提高电池的寿命、提高续航里程同时降低成本。电池的管理和报废回收也是要考虑的。 同济大学教授建议未来可以让车主在充电站通过换一个蓄电池的方式进行电能的补充，这样车主不需要等待充电的时间，方便快捷，而充电站也实现蓄电池的统一充电和管理，对提高电池寿命和方便旧电池的回收都是一个很好的解决方案。 江西宜春-中国首座太阳能光伏屋顶电动汽车充电站 2010年7月，由江西省电力公司投资建设的光伏屋顶汽车充电站在江西宜春竣工并投入运营。这是我国首座太阳能光伏屋顶电动汽车充电站，也是江西省第一座电动汽车发电站。这座充电站屋顶配置了太阳能光伏发电系统，投资约1100万元，分两期建设，总占地面积7.42亩，一期配置8台充电机。可同时为8辆电动汽车充电。该充电站的建成使我国在推动能源结构优化，为电动汽车提供清洁能源方面迈出重要一步。[3] 浙江嘉兴-嘉兴首座“特斯拉式”电动汽车充电站 2014年7月，在浙江嘉兴光伏高新技术产业园内，一座“特斯拉式”的电动汽车充电站建成正式投入使用，这也是嘉兴首座电动汽车充电站。该充电站充电流程基本与加油站加油类似，可以通过充电缴费卡进行计费。一辆电动汽车一般5个小时即可充满电，充电一次能行驶250公里左右。据了解，该充电站由光伏发电、风力发电、储能电池、微网控制系统及智能充电桩等几部分组成，通过采用新能源发电与市电互补的方式为电动汽车充电，实现24小时不间断充电。 上海松江-上海首座太阳能光伏公共超级充电站 2014年12月，由赛特康集团投资建设的太阳能光伏公共超级充电站在上海松江区方松社区文化活动中心投入使用。这套10千瓦的光伏发电系统，正常情况下每天所发的电量可以满足2.5辆电动汽车的充电需求，这能让电动汽车真正用上清洁能源。该充电站与电网并网运行，如果太阳能光伏电不足，系统就会自动切换到电网供电。这也是目前上海首个由社会资本投资、建设在公共区域的超级充电站。 北京-北京首座光伏充电站落户CBD 2015年2月，位于北京CBD地区华茂中心停车场的光伏电动汽车公共充电站正式建成并投入试运营。这座国内目前最大的电动汽车智能充电站共有100台充电桩，包括两座地面光伏智能充电站和地下充电站。该电站光伏组件转换效率达22%，装机容量目前为25千瓦，投资额约为1300万元。收费标准初步定在1.37元/千瓦时，其中含有0.57元的基础电费。其提供快充和慢充两种充电服务，慢充最长时间为两个半小时，快充仅需20分钟。该充电站不仅可为市场上几乎所有类型的电动车充电，且车主可通过手机实现预约、支付等充电操作。 广东东莞-东莞首座电动汽车充电站试送电 日前，东莞地区首个由太阳能光伏系统提供电源、可实现全天候供电的电动汽车充电站展示项目正式建成并试送电成功。该项目由光伏发电系统和电动汽车充电桩两部分组成，是东莞首个同时具备并网供电及离网供电功能的综合系统。据该项目负责人介绍，光伏供电系统安装容量达54千瓦，光伏板建筑面积360平方米，分别采用单晶硅和多晶硅组件建设，实行“自发自用、余电上网”的运营模式；而电动汽车充电桩可直接采用光伏发电系统提供的电力，选用了符合国家标准的充电端口，并能实现计时、计电度、记金额充电等功能。据悉，该项目以及整个展示基地全面建成后，将对全社会开放。 常规充电
根据电动汽车常规充电的数据资料，一般以20~40辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间谷电进行充电，缺点是充电设备利用率低。在高峰时也考虑充电，则可以60~80辆电动来配制一个充电站，缺点是充电成本上升，增加高峰负荷。 2、充电站电力配套的典型配置（前提充电柜具有谐波等处理功能） a方案：建造配电站设计2路10KV电缆进线（配3*70mm电缆），2台500KVA变压器，24路380V出线。其中二路为快速充电专用出线（配 4*120mm电缆、50M长、4回路），二路为机械充电或备用出线，其余为常规充电出线（配4*70mm电缆、50M长、20回路） b方案：设计2路10KV电缆线（配3*70mm电缆），设置2台500KVA用户箱变，每台箱变配4路380V出线（配4*240mm电缆、20M长、8回路），每路出线设置一台4回路电缆分支箱向充电柜供电（配4*70mm电缆、50M长、24回路）。 快速充电1、典型快速充电站的规模 根据电动汽车快速充电的数据资料，一般以同时向8辆电动汽车充电来配置一个充电站。 2、充电站电力配套的典型配置 a方案、建造配电站设计2路10KV电缆进线（配3*70mm电缆），2台500KVA变压器，10路380V出线（配4*120mm电缆、50M长、 10回路）。 b方案、设计2路10KV电缆线（配3*70mm电缆），设置2台500KVA用户箱变，每台箱变配4路380V出线，供充电站（配4*120mm电缆、 50M长、8回路）。 机械充电1、机械充电站的规模 小型机械充电站可以结合常规充电站建设同时考虑，可以根据需要选择更大容量的变压器。大型机械充电站一般以80~100组充电电池同时充电配置一个大型机械充电站，主要适用于出租车行业或电池租赁行业，一天不间断充可以完成对400组电池的充电。 2、充电站电力配套的典型配置（大型机械充电站） 配电站2路10KV电缆进线（配3*240mm电缆），2台1600KVA变压器， 10路380V出线（配4*240mm电缆、50M长、10回路）。 快速充电法1、脉冲式充电法，这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高电动汽车蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。 脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。 2、2REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。 3、变电流间歇充电法，这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。 4、变电压间歇充电法，在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。 5、变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法，合脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。脉冲充电法充电电路的控制一般有两种： 1）脉冲电流的幅值可变，而PWM（驱动充放电开关管）信号的频率是固定的； 2）脉冲电流幅值固定不变，PWM信号的频率可调。 脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定，PWM占空比可调，在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。 电动汽车的电磁环境是指电动汽车在运行过程中，车上电子电器设备承受来自车内、车外各种各样的电磁干扰，以及电动汽车、电子设备向外界辐射的电磁干扰。车上的电子电器设备在这样的环境下应能维持正常工作，不发生性能下降甚至破坏等情况。由于电动汽车可以行使到各种地方，因此其电磁环境差异也很大。电动汽车电磁干扰大致可分为三类，即车载干扰源、自然干扰源和人为干扰源。 1、 车载干扰源 车载干扰源主要是指车上何种电子电器系统产生的电磁干扰。电动汽车电路中出现的各种瞬变电压，或者电路开断瞬间触点之间产生的电火花和电弧等，都可能影响车上敏感设备的正常工作。车载干扰源主要有驱动系统、动力电池、功率变换器、继电器、点辅助系统、开关、通信设备以及微处理器等电子设备。电压和电流的快速暂态都会产生辐射和噪声，距离这些设备较近的电子设备有可能产生故障，特别是电机驱动模块的快速整流、电机启动、高压辐射更会引起较高场强的传导及符合骚扰。 车载干扰源的电磁传播模式很复杂，它有传导干扰和辐射干扰两种形式。传导耦合要求在源于接受器之间有完整的电路连接，通常有3中耦合通路：公共电源、公共回路和导线间的近场耦合，前两种都属于传导耦合。 一般情况下，在电动汽车系统的辐射干扰中，共模高频干涉占据着主导地位，而其他频段干扰较小。驱动系统开关元件动作引起的噪声通过共模和差模回路进行传播，蓄电池和变换器相连的直流母线或电缆记忆连接交流电机和变换器的交流电缆中流过较大的瞬变电流，电流流动时可通过长导线向外发动辐射或通过串扰对相邻导线进行干扰。由于电动汽车空间及结构的原因，电动汽车高压导线和抵押控制线不可避免地会出现耦合和串扰。 2、 自然干扰 自然干扰源是由于自然现象引起的电磁干扰。比较典型的自然界电磁现象产生的电磁噪声有大气噪声、太阳噪声、宇宙噪声以及静电放电等。大多数情况下，这种电磁噪声非常复杂，并且对电动汽车的干扰影响可以忽略。但是，闪电和静电放电可能会产生很大的瞬变场强。闪电式一个非常复杂的过程，其电流超过10kA，上升时间不到1 微秒。电动汽车上的直接点击很少，但是闪电引起的场强很大，在200m处事100Kv/m在175 km处是4V/m。乘客和座椅之间的摩擦以及电动汽车车身在行驶过程中与空气的摩擦都与积累行程静电，高压静电在放电时会影响电子设备的工作，甚至造成永久性破坏。 3、 人为干扰源 人为干扰源是指由电动汽车外部人工装置产生的电磁干扰，主要有其他车辆的辐射干扰，车外的雷达、无线电台发射机、移动通信设备等发射的电磁波干扰，以及高压输电线的电晕放电等。 电动汽车充电站的潜在机会开始受到重视。电动车充电站作为电动车的基础设施，其潜在价值必然在电动车市场启动之前爆发。 建一个充电站需要两三个月，而2010年两大电网在全国初拟建设近100个充电站，以一个充电站平均投资300万元计，100个将达到3亿元，这还不包括大量的充电桩建设。而这将大大拉动设备市场的投资，值得注意的是，投资将持续而且加大力度，这将在未来带动一个新兴的设备市场。 充电站设备投资主要包括三个部分：配电设备投资、直接充电设备投资以及管理辅助设备投资。其中，直接充电设备属技术壁垒较高、难度较大的一种。因此，直接充电设备的相关公司受益较大。 "电网公司在布局充电站网络建设获得了先期收益后，有色金属行业则能从充电站的建设中获得第二桶金。"申银万国分析师王华认为，在国家基础建设暂告一段落之时，电动汽车充电站建设有望接过接力棒，继续拉动国内铜市场的需求。以国内首家专业充电站上海漕溪充电站为例，总投508万元，充电装置投入占了200万元。其中，精炼铜被大量用于电力电网以及相关充电装置的建设中。事实上，沪铜单价已从2009年初的27,000元/吨上涨至年底的56,000元/吨，涨势不容小觑。 参考资料：
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