新能源電動(dòng)汽車換電站發(fā)展與應(yīng)用研究

毛嵩磊 王世祿 王晨曦 賈林東

【摘要】國(guó)家積極發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，更加看重新能源產(chǎn)業(yè)的重要性，落實(shí)很多相關(guān)政策使其與國(guó)家戰(zhàn)略高度接軌。從目前國(guó)內(nèi)的新能源市場(chǎng)來看，可以分為私人消費(fèi)以及商業(yè)運(yùn)輸用車和公共用車等幾個(gè)方面。特別是政府的政策激勵(lì)和財(cái)政補(bǔ)貼，也為我國(guó)新能源技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持和市場(chǎng)保障，為開發(fā)新能源汽車提供了很好的機(jī)會(huì)?；诖?，本篇文章對(duì)新能源電動(dòng)汽車換電站發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】新能源電動(dòng)汽車;換電站;發(fā)展與應(yīng)用研究

引言

換電模式指的是當(dāng)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池電量不足時(shí)，可快速將其從整車上拆卸下來并安裝滿電量動(dòng)力電池的模式，實(shí)現(xiàn)了車體與動(dòng)力電池的分離。拆卸下來的無(wú)電電池則由換電站統(tǒng)一充電、存儲(chǔ)和調(diào)配。2020年5月召開的全國(guó)兩會(huì)，“換電”首次被寫入政府工作報(bào)告，報(bào)告提出要增加換電站設(shè)施。同年7月，工信部表示繼續(xù)大力推進(jìn)充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)換電模式車型。時(shí)隔一年，“換電”二字又一次被寫入2021年政府工作報(bào)告，明確提出要繼續(xù)增加換電站設(shè)施建設(shè)。因此，從國(guó)家政府的重視程度來看，換電模式將可能成為電動(dòng)汽車的重要發(fā)展模式之一。

1國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車換電站技術(shù)發(fā)展背景

當(dāng)前國(guó)家大力號(hào)召節(jié)能減排，新能源電動(dòng)汽車綠色、環(huán)保、無(wú)污染，正在大面積推廣，但電動(dòng)汽車行駛里程短，充電難、充電時(shí)間長(zhǎng)（大約0.5～2h），快充又損耗電池、減少電池使用壽命等因素大大降低了新能源電動(dòng)汽車的推廣范圍，只能在市區(qū)跑短途，不能跑長(zhǎng)途高速，還要在其公司或小區(qū)申請(qǐng)安裝充電樁等，這些都會(huì)給用戶選擇購(gòu)買電動(dòng)汽車帶來負(fù)面影響。在這種前提下，如果有能為電動(dòng)汽車“加油”的裝置就能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車跑長(zhǎng)途，綠色出行，節(jié)能減排，主要還省“油”錢。新能源電動(dòng)汽車換電站就是為解決新能源電動(dòng)汽車“加油”困難而創(chuàng)新研發(fā)出的自動(dòng)、快速、簡(jiǎn)便更換電池的設(shè)備，解決電動(dòng)汽車行駛里程短、充電難、充電時(shí)間長(zhǎng)等難點(diǎn)，延長(zhǎng)電池使用壽命，以更換電池來達(dá)到為電動(dòng)汽車“加油”的目的，加快推廣普及電動(dòng)汽車，真正達(dá)到汽車節(jié)能零排放。新能源電動(dòng)汽車換電站就是快速給電動(dòng)汽車更換電池（3min左右）來解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航的自動(dòng)換電設(shè)備，達(dá)到讓電動(dòng)汽車“加電”的目的。當(dāng)前國(guó)家大力補(bǔ)貼新能源汽車企業(yè)，推動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展，尤其給可換電的新能源汽車企業(yè)政策及資源扶持，電動(dòng)汽車換電技術(shù)是未來提倡推廣電動(dòng)汽車主要發(fā)展方向和趨勢(shì)。

2我國(guó)新能源汽車換電模式優(yōu)點(diǎn)

（1）消費(fèi)者購(gòu)車成本低。眾所周知，同種車型、相同配置的電動(dòng)汽車價(jià)格普遍高于傳統(tǒng)燃油汽車的價(jià)格，其多出來的價(jià)格大部分來源于動(dòng)力電池的成本。動(dòng)力電池是為電動(dòng)汽車提供能源供給的裝置，其價(jià)格約占整輛車價(jià)格的40%。由于換電模式推行的是車電分離，因此消費(fèi)者在購(gòu)買換電模式電動(dòng)汽車時(shí)，可選擇不購(gòu)買動(dòng)力電池而采用租賃的方式，這就大大降低了購(gòu)車成本，非常有利于電動(dòng)汽車的推廣。（2）延長(zhǎng)電池壽命，梯次利用電池儲(chǔ)能，由于目前大部分新能源汽車的動(dòng)力電池是固定在車底盤，不能運(yùn)用換電技術(shù)，只能用充電樁充電，即使當(dāng)前出現(xiàn)超級(jí)充電可以縮短充電時(shí)間，但由于短時(shí)間內(nèi)通過電池電流和電壓過大，導(dǎo)致動(dòng)力電池的還原能力降低，電池充放電的循環(huán)次數(shù)減少，加速了電池容量的衰減，進(jìn)而縮短了動(dòng)力電池的使用壽命，而短時(shí)間大功率充電又造成基建要求高。而換電站可根據(jù)實(shí)際地點(diǎn)車輛數(shù)量?jī)?chǔ)備多塊電池，使用慢充對(duì)電池充電，并進(jìn)行電池平衡電壓，延長(zhǎng)了電池使用壽命，車輛到換電站快速更換電池即可。此外，每次電池更換后，換電站系統(tǒng)會(huì)對(duì)電池進(jìn)行檢測(cè)，如需保養(yǎng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)上傳終端，通知人員對(duì)其保養(yǎng)，保證電池的正常使用，客觀上減少了對(duì)動(dòng)力電池的損傷和容量的衰減，延長(zhǎng)電池的使用壽命，當(dāng)電池衰減到不能使用在車端時(shí)，會(huì)梯次利用，運(yùn)用到儲(chǔ)能端，使電池再次利用創(chuàng)造價(jià)值。

3新能源電動(dòng)汽車換電站發(fā)展與應(yīng)用

3.1充電設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化

鑒于汽車企業(yè)所使用的動(dòng)力鋰電池在性能和通信協(xié)議上的差異，有必要納入電動(dòng)汽車充電設(shè)施的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，以滿足所有型號(hào)的AC和DC充電兼容性。充換電站商業(yè)運(yùn)營(yíng)的必要條件是統(tǒng)一充電樁的標(biāo)準(zhǔn)化，為了在中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行推廣并提供未來的技術(shù)，通過升級(jí)（電池能量密度，快速充電和快速釋放等）提供了一些改進(jìn)的空間，為充換電站的大型商業(yè)運(yùn)營(yíng)打下基礎(chǔ)。

3.2從營(yíng)運(yùn)車輛試點(diǎn)推廣換電模式

公交車、物流車、出租車及網(wǎng)約車等營(yíng)運(yùn)車輛對(duì)于換電模式電動(dòng)汽車的推廣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。一是營(yíng)運(yùn)車輛行車規(guī)律，其線路較為固定，有利于換電站的選址建設(shè);二是營(yíng)運(yùn)車輛的換電頻率高，有利于換電服務(wù)商的投資收益;三是營(yíng)運(yùn)車輛以效率為優(yōu)先，幾分鐘的換電過程，有利于提高車主的認(rèn)可度;四是營(yíng)運(yùn)車輛均為定制車型，其車輛品牌、電池規(guī)格尺寸和接口均一致，適合統(tǒng)一換電;五是營(yíng)運(yùn)車輛基本是由運(yùn)營(yíng)公司統(tǒng)一訂購(gòu)，若采用換電模式，則可省去電池購(gòu)買成本，使運(yùn)營(yíng)公司的投入成本大大降低。因此，鼓勵(lì)企業(yè)先從營(yíng)運(yùn)車輛開始試點(diǎn)換電模式，實(shí)現(xiàn)小范圍盈利后再擴(kuò)大規(guī)模;對(duì)于集中采購(gòu)換電模式電動(dòng)汽車的公交車公司和出租車公司加大補(bǔ)貼力度，并在土地使用、金融支持等各方面給予適當(dāng)傾斜。

3.3引發(fā)社會(huì)資本的注入

為了吸引社會(huì)資本進(jìn)入新能源產(chǎn)業(yè)，需要加大輿論宣傳力度。同時(shí)，加強(qiáng)財(cái)政方面的干預(yù)，以無(wú)息貸款和財(cái)政撥款的形式提供建設(shè)補(bǔ)貼，加強(qiáng)金融服務(wù)支持，鼓勵(lì)各種金融機(jī)構(gòu)為電動(dòng)汽車行業(yè)帶來創(chuàng)新的金融和保險(xiǎn)產(chǎn)品，更好地為電動(dòng)汽車行業(yè)提供全面的金融服務(wù)。

結(jié)束語(yǔ)

目前，市場(chǎng)上換電標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、換電車型比較少等問題制約著換電模式的發(fā)展新能源電動(dòng)汽車換電站發(fā)展還是需要國(guó)家的支持，需要盡快出臺(tái)相關(guān)車輛底盤、電池、換電站等一系列標(biāo)準(zhǔn)，爭(zhēng)取節(jié)約資源，相信在不久的將來，電動(dòng)汽車換電站就如現(xiàn)在的加油站一樣，可以滿足各種車輛的電池更換，實(shí)現(xiàn)給電動(dòng)汽車“加電”的目標(biāo)，換電站的共享，最終達(dá)到“電”代替“油”，真正實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保出行。

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