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中美电动汽车充电报告(五)

供稿人:任晓波  供稿时间:2019-6-7   关键字:电动汽车  充电  中国  美国  

2019年2月,哥伦比亚大学SIPA学院全球能源政策中心发布《中美电动汽车充电报告》。这份报告比较了世界上最大的两个电动汽车市场,即中国和美国的电动汽车充电情况,考察了政策、技术、商业模式等方面。该报告是基于对50多位业内人士的采访以及对中英文文献的回顾。

笔者对报告进行了编译。译文分为六个部分,分别为执行摘要、电动汽车充电现状、电动汽车充电未来预测、电动汽车充电政策、电动汽车充电技术与电动汽车商业模式。下文为第五部分:

电动汽车充电技术

中国和美国的电动汽车充电技术大致相似。在这两个国家,电线和插头是电动汽车充电的绝对主导技术(无线充电和换电充其量只是少量存在)。在充电水平、充电标准和通信协议方面,两国存在差异。下面讨论这些相似之处和不同之处。

A. 充电等级

在美国,大量的电动汽车充电采用未经修改的家用墙壁插座,电压为120伏。这通常称为1级或“涓流”充电。对于1级充电,典型的30kWh电池需要大约12个小时才能从20%充电到接近满电状态(中国电压为240伏)。

在中国和美国,大量的电动汽车充电电压为220伏(中国)或240伏(美国)。在美国,这被称为2级充电。这种充电可以使用未修改的插座或专用的EV充电设备进行,并且功率通常为6-7kW。当在220-240伏特充电时,典型的30千瓦时电池需要大约6小时才能从20%充电到接近满电状态。

中国和美国都有不断增长的直流快速充电器网络,通常功率为24千瓦、50千瓦、100千瓦或120千瓦。一些站点的充电功率可达到350千瓦甚至400千瓦。这些直流快速充电器可以将车辆充电时间从大约一小时缩短至十分钟。

B. 充电标准
i. 中国

中国有一个全国范围的电动汽车快速充电标准。美国有三种电动汽车快速充电标准。

中国标准被称为中国GB/T.(GB为国家标准的缩写。)中国GB/T经过几年的发展,于2015年发布。现在,所有在中国销售的新电动车都必须使用国标。包括特斯拉、日产和宝马在内的国际汽车制造商在中国市场销售的电动汽车采用GB/T标准。GB/T目前允许快速充电的最大输出功率为237.5kW(950V,250安培),但许多中国直流快速充电器仅提供50kW充电。新的GB/T将在2019年或2020年发布,据报道,该标准将进一步升级,包括为大型商用车提供高达900kW功率的快速充电标准。GB/T是中国唯一的标准:少数出口到国外的中国制造的电动汽车使用其他标准。

2018年8月,中国电力企业联合会(CEC)宣布与总部设在日本的电动汽车用快速充电器协会(CHAdeMO)达成谅解备忘录,共同开发超快速充电。双方将在共同感兴趣的议题开展专题讨论、信息交换,就中国电力企业联合会标准与CHAdeMO标准间开展深入合作,在充电设施国际标准化方面开展沟通和协调,重点推进电动汽车大功率充电领域的合作。

ii. 美国

在美国,直流快速充电有三种充电标准:CHAdeMO、CCS SAE Combo和Tesla。

CHAdeMO是第一个电动汽车快速充电标准,可追溯到2011年。它由东京电力公司开发,代表“Charge to Move”(日语中的双关语)。目前日产Leaf和三菱欧蓝德PHEV使用CHAdeMO标准,它们是最畅销的电动车之一。Leaf在美国的成功可能部分归功于日产早期承诺在经销商和其他城市地区推出CHAdeMO快速充电基础设施。截至2019年1月,美国有超过2900个CHAdeMO快速充电器(日本超过7400个,欧洲有7900个)。2016年,CHAdeMO宣布将其标准从最初的70千瓦提升至150千瓦。2018年6月,CHAdeMO宣布推出400千瓦充电器,使用1000V、400安培液冷电缆。更高的充电功率将满足诸如卡车和公共汽车等大型商用车辆的需求。

美国的第二种充电标准称为CCS或SAE Combo。它由一群欧洲和美国汽车制造商于2011年发布。单词combo表示插头包含交流充电(最高43kW)和直流充电。在德国,电动汽车充电接口倡议组织((CharIN)的成立是为了倡导广泛采用CCS。与CHAdeMO不同,CCS插头可通过单个端口实现直流和交流充电,从而减少车身所需的空间和开口。捷豹、大众、通用汽车、宝马、戴姆勒、福特、FCA和现代都支持CCS。特斯拉也加入联盟,并于2018年11月宣布其在欧洲市场销售的车辆将配备CCS充电端口。雪佛兰Bolt和BMW i3是美国使用CCS充电标准的代表车型。虽然目前的CCS快速充电器提供大约50千瓦的充电,但Electrify America计划在未来升级为350千瓦的快速充电。

美国的第三个充电标准由特斯拉运营。特斯拉于2012年9月在美国推出自己的专有充电网络。特斯拉增压器通常工作电压为480伏特,最大充电功率为120千瓦。截至2019年1月,特斯拉网站在美国列出595个超充站点,另有420个站点即将开业。2018年5月,特斯拉表示未来其充电器可能达到350千瓦的功率水平。

C. 充电通信协议

充电通信协议是优化充电以满足用户需求(检测充电状态\电池电压和安全性)和电网(包括配电网容量、使用时间定价和需求响应措施)所必需的。中国GB/T和CHAdeMO使用名为CAN的通信协议,而CCS使用PLC协议。而开放式通信协议,例如由开放式充电联盟开发的开放式充电点协议(OCPP),在美国和欧洲变得越来越流行。

D. 成本

中国的家用充电器比美国便宜。在中国,典型的7千瓦壁挂式家用充电器在线零售价在1200至1800元之间(安装需要额外费用)。购买私人电动汽车大多附带充电器硬件和安装服务。在美国,2级家用充电器的成本在450美元至600美元之间,平均安装费用约为500美元。

在这两个国家,直流快速充电设备的成本要高得多。但两国之间的成本差异很大。一位接受本报告采访的中国专家估计,在中国安装一个50千瓦的直流快速充电站通常需要4.5到6万元人民币,充电站本身约需人民币2.5到3.5万元,其余为布线、地下基础设施、劳动力等其他成本。在美国,直流快速充电设备可能需花费数万美元。影响安装直流快速充电设备成本的主要变量包括劳动力成本、变压器升级、新电路或升级电路等。

 


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