熬夜四小时充电一小时，限电之下的“充电难”
2022-09-02 05:31:51
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汽车电子设计 朱玉龙
作者丨电动汽车三电工程师 朱玉龙【编者按】最近，“限电缺电”再次成为社会关注点。部分省市受到的影响十分严重。电力短缺问题究竟何时才能缓解？从长远来看，国内的电力基建是否能支持交通电气化？有哪些核心矛盾
【编者按】最近，“限电缺电”再次成为社会关注点。部分省市受到的影响十分严重。电力短缺问题究竟何时才能缓解？从长远来看，国内的电力基建是否能支持交通电气化？有哪些核心矛盾问题需要解决？本文将重点从国内充电基建情况角度解读这些问题。
最近，“限电缺电”问题让部分省受到的影响十分严重。比如四川省，虽然目前已经迎来了降温降雨，电力供应恢复正常，但限电政策仍未完全解除，四川等地新能源汽车的补给也受到一定程度影响。在前几周，特斯拉、小鹏、蔚来等电动车企陆续更新了部分地区暂缓、限电充电服务的信息，成都很多的充电站显示“部分终端限电”。根据相关报道，在成都市的公共充电站很多早已排满等候充电的网约车和出租车，不少车主通宵排队充电。近年来，我国传统化石能源发电装机比重持续下降、新能源装机比重明显上升。2020年，火电装机比重较2011年下降了15.7个百分点，风电、太阳能发电装机比重上升了近20个百分点，发电装机结构进一步优化。水电、风电、光伏、在建核电装机规模等多项指标保持全球第一。未来对于电力需求的支持是与日俱增的，尤其随着新能源汽车产业的发展，国家需要投入更大的电力支持满足供应。从全国系统电力装机的结构来看，主要以火电为主。而此次受到影响比较大的四川省，主要为水力发电。根据相关数据：2020年,四川全省电力装机10295 万千瓦、发电量 4140 亿千瓦时,分别比2015 年增长 21.6% 、34.3% ,其中水电装机 8082 万千瓦,水电发电量 3514 亿千瓦时（约为全国的26%）, 均居全国第一位。因此，一旦遇到类似干旱的天气灾害，影响凸显。极端气候对电力系统的负面影响是十分巨大的。去年冬天，美国得克萨斯州发生极端严寒天气，当地气温一度降到零下19摄氏度，而支撑全州约25%电力供应的风力发电系统，在极端严寒天气面前大面积停止工作，加剧了其电力供应的不平衡。以这次四川省的缺电限电为例，我们可以看到两个核心矛盾点：第一，四川省以水力发电为主，夏季及以上调节能力的水库电站装机不足，占水电总装机的 40% , 导致调节能力不足, 丰枯矛盾突出。第二，大规模新能源集中并网,在遇到极端天气、自然灾害情况下的电力应急备用和调峰能力不足等问题, 这些对电网的平稳安全运行提出了新的挑战。在这一背景下，电力的供应变得格外重要。不管是在发电端（风能、太阳能产业等）还是在消费使用端（锂电电动汽车、氢燃料电池汽车等），电力都正成为推动新能源整体发展的核心关键。
此次高温限电，再次引发了对新能源汽车充电的焦虑。从目前中国新能源充电基建情况来看，我国新能源汽车有良好的发展前景，但充电桩依旧有巨大的缺口。2022年6月底，全国机动车保有量达4.06亿辆，其中汽车3.10亿辆，新能源汽车1001万辆。随着千万的新能源汽车保有量到来，制约中国新能源汽车发展的问题，还是基础设施（主要分为交流装和直流装）不够完善。目前，中国主要的充电设施围绕家用充电、公共充电，但整体数量和体验不足，成为普及电动汽车进一步推广的主要矛盾。首先是数量方面，2016年至今，我国公共充电桩保有量呈直线上升状态。截至到今年7月，中国直流充电桩68.4万台、交流充电桩89.0万台，单月公共充电桩增加4.7万台，依据上报数据（充电联盟数据）显示，全国充电基础设施累计数量为398.0万台。2022年7月，全国充电总电量约21.9亿度，同比增长125.2%，环比增加13.7%。相当于每台车单个月充电219kWh，每天大概在7kWh。从地域分布来看，全国的71.7%的充电桩广东、上海、江苏、浙江、北京、湖北、山东、安徽、河南、福建等10个地区，充电量也是相应的集中在这些区域。并且，电量流向以公交车和乘用车为主，环卫物流车、出租车等其他类型车辆占比较小。可以看出，供应问题的矛盾会较为凸显。随着基建的不断扩充，同时用电充电的需求也在不断增加，因此供需端需要形成良好的平衡。
除了供需的问题，充电桩等基建方面仍有不少难点需要解决。首先是用户对于基建资源的安全感不足。目前现有的补能方案中，除了个别车企铺设公共充电网络外,大部分新能源车还是需要利用社会公共充电运营商投建的网络。而大多数车主对于外出时有充电焦虑的，购车也十分关心汽车续航的问题，侧面看出对于第三方公共充电资源支持的信任感问题。虽然目前中国已建成了全球最大的公共充电网络体系，但是对于下一步推进电动汽车发展来说，里程焦虑和充电焦虑的矛盾较深。进入冬季后，电动汽车会迎来一场低温续航的“大考”，由于动力电池在低温环境下活性下降，不少车主发现电动汽车出现续航里程“缩水”、夜晚停车掉电等状况。这样的情况下，充电桩与汽车续航问题的矛盾会尤为凸显，车主对于排队充电的需求频次更高，因此充电排队等候、充电桩失灵等充电矛盾也在充电需求增加。另外，电动汽车的大量应用，对电源建设、配电网、电网运行控制等都提出了新的挑战。车主的居住地能够安装充电桩，这是能让消费者购买电动汽车的首要前提。但是过于密集的充电桩铺设，会产生较多的充电负荷。如果按照目前1000万电动汽车保有率测算，同时率为30%，充电功率将达1000万*6kW*30%=1800万千瓦；按每辆车日均行驶50KM，百公里电耗16KWH估算，每天仅需电量8000万KWH。如果按照一线、新一线、二线等3座城市中典型居民小区，居民1000户，户均建筑面积100平方米，用电负荷60瓦/平方米，同时系数0.2；配套公建按人均3平方米，公建负荷60瓦/平方米，同时系数0.5。仅考虑交流充电情况下，电动汽车同时充电比例达到20%时，电动汽车规划充电负荷将分别占到56.5%、71.2%和32.5%，将成为居民主要负荷，同时考虑到电动汽车使用的规律性，峰谷差率将进一步拉大。因此，推进有序充电、控制区域性的智能化充电管理，是解决问题的唯一办法，最好「能装尽装」，再通过有序的充电控制总功率，尽量把充电的电量错开配置，把一部分的补电需求交给快充网络来支持。
除了充电设备基建的支持，“充电慢”也是新能源汽车行业的核心痛点之一，目前高压平台整车和超级快充充电桩是实现大功率快充的主要方案。随着快充功率的不断提升，在将来不远的时间内，充电难的问题会逐步化解。超级快充的落地将大大缓解广大车主的续航焦虑。目前各大造车新势力都推出800V高压快充，实现功率密度和系统效率等性能的大幅提升。另外，各大车企加大布局，纷纷扩建快充站点：包括蔚来汽车、小鹏汽车等新能源车企均在全国范围内铺开超充桩网络布局，并开通共享式一站补能，提升全行业充电效率。目前汽车企业的主要充电设施的布局情况如下：特斯拉（根据企业发布数据）：6月底，特斯拉在中国大陆已建设开放1200多座超级充电站，8700多个超级充电桩，配合700多座目的地充电站、1800多个目的地充电桩。小鹏汽车（统计数据8月15日）；自营1000座，超充站799座，目的地站201座，根据充电联盟和统计的数据，推算小鹏有4015根快充桩，502根交流桩。蔚来汽车（统计数据8月9日）：充电桩数量为10443根，821座目的地充电站，大约4980根目的地充电桩；已建成936座超充站，5091根超充桩。不过，车企也需要通过运营商一起共建超级快充站。目前两者的合作，主要采取的策略还是预约资源给车企自家的消费者用户，而极少数（类似特斯拉）的车企自建部分网络。但是在高功率的方向上，需要在运营商的支持下和在需求集中区域，集中升级高功率的充电桩。另外，政策方面也在继续支持加大投入。在2019年新能源地补取消后，政策方面陆续出台了多项强有力的政策扶持充电基础设施行业发展。目前中国的政策体系已渐趋完善，涵盖规划、建设运营奖励补贴、充电电价电费、土地等多个环节。希望通过市场、技术和政策的多重力量，加速提高中国的“充电速度”，化解充电难的焦虑。版权声明:本作品著作权归“汽车电子设计”独家所有，授权深圳市腾讯计算机系统有限公司独家享有信息网络传播权，任何第三方未经授权，不得转载。腾讯科技《新产研智能汽车系列》主要聚焦造车新势力，重点围绕自动驾驶、动力电池、汽车芯片等核心汽车技术研究，解读上下游产业链和行业趋势，带您全面了解智能汽车时代。本期为第三期，重点解读新能源充电难问题。转载请联系微信：guangoodguan，点击阅读原文，查看专题内容。
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