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电动汽车充电站的困惑与突破.pdf

电动汽车充电站的困惑与突破

123跑
2010-12-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电动汽车充电站的困惑与突破pdf》,可适用于高等教育领域

电动汽车充电站的困惑与突破全世界的石油只够再使用年我国又是极度缺油国每年需进口大量原油石油已成为严重影响我国经济与国民生活的战略物资。而供汽车燃烧的汽油用量就已占到石油总量的因而开发替代能源车辆就是解决能源危机的有效办法。电动汽车不仅可以实现零排放无污染而且电能来源广泛太阳能、风能、潮汐能、核能等都是未来能源的主要来源这些能源的直接利用形式就是电能。年月日财政部、科技部联合下发了《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》年月日国务院办公厅公布的《汽车产业调整和振兴规划》中提出未来三年“形成万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能新能源汽车销量占乘用车销售总量的左右”。提出县级以上城市人民政府要制定规划优先在城市公交、出租、公务、环卫、邮政、机场等领域推广使用新能源汽车建立电动汽车快速充电网络加快停车场等公共场所公用充电设施建设。消息一出业内振奋全国各地纷纷加大电动汽车的开发力度。据不完全统计目前已有超过百家企业涉足电动汽车整车行业还有许多企业正摩拳擦掌跃跃欲试。传统汽车靠加油站支撑电动汽车则靠充电站支撑。充电站原本是政府和国家电网考虑和承建的重大基础建设。但经过奥运会电动汽车样板充电站的建设和运行发现原本排在动力电池、电机电控之后的电动汽车充电站上升为头号行业发展瓶颈。前两者经过市场化运作、技术和产业规模已获得飞速突破并继续朝着质量提高、价格下降的方向发展。而电动汽车充电站原本就不存在技术问题但却在经济层面上停滞下来。本文将在以下几个方面探讨一下电动汽车充电站的困惑与突破。一、我国大多数家庭没有充足的电力和车位、电不够用。电动汽车(此指乘用车)的蓄电池容量为VAh(以比亚迪Fe为例)从完全亏电到完全充满需要KWh考虑到充电效率问题从电网输入的总功率至少要在KWh以上。一般家庭用电功率总功率配备为KW现代家用电器数量和耗电总量逐年上升许多家庭用电已接近饱和状态即使在后半夜许多时候也要开空调、冰箱、热水器(无意识关闭)等。已经不能再为电动汽车提供KW的充电功率了。家庭充电时至少要满足半径Km行驶里程需要还要留有的最低保有存电量以防止意外所以每晚要用户要进行全功率充电一般要达到小时。这样在家给电动汽车充电问题就成了十分累人的工作(主要是不断协调其它电器的使用)我们不能要求用户买了电动车就要牺牲其它利益、降低其它方面的生活质量。、没有合适的停车位。高楼就不必说了就是住一楼也不能保证家里的电线能够着自家的电动车何况外接电线还存在极大的安全隐患。虽然部分家庭拥有私人车库。但真正买电动车的人群还是普通收入的无车库市民。二、社会电动车充电站电力供应特点(注:本文充电站是指需国家电网建设的电动汽车充电站)、充电站充电时一般要满足分钟充电到左右(充电约KWh)。此时的充电功率至少要达到KWx(C)=KW按充电效率计算电网输入功率至少要达到KW标准充电站至少要保证辆电动汽车同时充电这样总用电功率将超过KW。如北京年后有万辆电动汽车高峰时就有可能有千辆电动汽车同时充电的情况需要发电厂新增KWx=万KW的输出能力。目前一座普通发电厂的发电能力为万千瓦。相当于新建个发电厂。、现有电网基本都处于容量饱和状态很难有富余的电能供给充电站多辆电动汽车同时充电时的瞬时功率会对电网造成严重干扰。目前的电网从高压线路到区域变压器容量都基本处于饱和状态用户新的电力增容要求很难被满足。虽然用户的用电总功率并不是经常处于饱和状态。但在供电局配给的容量范围内是不能随意占用的。初期的充电站虽然充电车辆不多但由于充电瞬时功率大会对普通电网造成很大的尖峰干扰。影响电网安全。因而除了少数样板站外大规模的为社会电动车辆服务的充电站必须采用专网方案。三、专用电动汽车充电站投资巨大、电力设备投资高。据电力部门估算仅架空高压电网线缆每公里的费用就高达数百万元为改变城市各种架空网线“蛛网”结构许多城市都在规划将架空网线改为地下网线。如将充电专网采用地下网线方案费用将会更高。同时还要考虑增建发电厂、改造变电站等配套设施从规划、设计、施工到管理整个工程十分浩大。社会型的充电站必须达到一定数量后才会逐渐有电动汽车市场仅仅建设数座样板型充电站即使对社会开放也根本无法吸引社会(私人)采购电动汽车。据测算如在整个北京市(包含远郊区县如果倾举家之力购买的电动汽车连郊区都不能去是不能被接受的)至少要建座充电站才能基本满足电动汽车用户的出行需要。座充电站站内设施、架空线缆、变电站改造、发电厂扩容等全部投资至少在亿元以上。、充电站场地费用更高。电动汽车的充电速度较普通汽车的加油速度要慢倍左右也就是说为同样数量电动车充电所占用的面积比普通汽车加油所占的面积要大倍以上。在城市中心要想在近期谋取上百座中远期谋取数百座占地平米的建站用地将会困难重重。现有加油站的场地大都是在上世纪地价较便宜的八、九十年代征用的。时值今日每座充电站的场地费即使花费上亿元也未必能拿下这寸土寸金的城市路边地带。即使是国家提供政策支持和少量资金扶持。但征用场地则还是要建站企业(国家电网)花费真金白银的。目前国家电网急需要投资的地方还很多。有人建议依靠现有加油站来解决场地问题但实际上是行不通的的电动汽车的充电时间比普通汽车的加油时间长倍市内的加油站经常处于满负荷状态并且普通汽车上牌量每年还在大量增加数年后如在插入充电时间很长的电动汽车很可能因为排队过长而造成充电站的瘫痪甚至殃及道路交通。四、初期充电站及电能利用率低以北京市(含所属区县)为例初期至少要建座公用充电站才能基本覆盖整座城市。座充电站充电高峰时的用电总功率将达到KWx=万千瓦可同时为辆电动汽车充电。每天最多可为(辆)xhxh=(辆)电动汽车充电。以市场初期的前三年平均有万辆乘用车上市考虑到休息日和多数天数的路程较近及在家(或单位)补充部分电能平均每个用户每天到充电站充电一次。则每天约有辆需要充电。约占充电站系统供电能力(辆)的资源浪费较大。五、充电站投资收益问题国家电网投资建设充电站即使是首批建座充电站按每座充电站连场地、送变电等一亿元计算至少也得投资亿元。充电站的经营成本不少于元亿元年(其中利息亿元管理费等万元)前期三年按辆电动汽车计算每辆车每年行驶万公里耗电千百度(平均百公里耗电度)除去在家和单位等充电约度每辆车平均在充电站充电度按充电增值费元度(充电站充电售出价元度减去普通进电电价元度)计算则充电站在每辆电动车的总充电收入为度x元度=元为万辆电动车充电的年总收入为万元。充电站前三年经营平均每年亏损=亿元。中期()平均上市万辆车总收入为亿元每年亏损亿元。前年总亏损总计约亿元。远期(年以后)平均上市万辆电动车总收入x元=亿元年盈利为=亿元。欲收回亿元建站投资和前年的经营亏损至少需要年时间。考虑到上市电动汽车达到万辆以上时充电站的数量还要增加倍投资规模还要加大亿元。届时不用说收回投资就是连利息也付不起了。一个城市的投资规模尚且如此全国性的投资规模必将达到万亿元以上。在投资基本没有回报的情况下国家电网是难以下决策的。况且年后的人类生活、电力供应甚至社会结构都充满未知的变数因而要现在就投入巨资搞电动汽车的充电站网络是不现实的。另外电力网络一向由国家电网专营民间资本也难以进入。通过以上分析城市人口密集区的充电站建设最大的问题是建站场地和专用电力网络系统费用高昂而且回报期长且投资风险巨大无论是国家、国企或个人都难以承受(尤其是电动汽车市场还未形成的时候)。六、集中更换蓄电池的充电更换站方案更不可行首先依旧存在场地的问题。如每天更换数百组蓄电池(仅为加油站几分之一)则存放蓄电池的空间将达数百平方米加上多台电动车的作业空间充电设备间办公空间公用服务空间、出入空间等至少每个更换站也得平方米以上。实际上要预存数倍以上的各型蓄电池因为不知道今天哪种蓄电池用得多用户到站里换电池来了而站里又没有了是不能被用户接受的这样电池更换站的经营面积将会更大。其次、是电池所有权与管理问题。蓄电池的品牌、性能、新旧等各车型都不一样如蓄电池所有权归用户即由用户个人先行购买蓄电池再统一交换使用是不能被接受的只能组建蓄电池管理公司统一购置蓄电池供电动汽车用户使用这样风险全部由管理公司承担了换出去的新电池可能被损坏了(如长期搁置过放电人为恶意更换电池等)就会给管理公司造成巨大损失(每组蓄电池价值数万元)第三、容易形成蓄电池的垄断经营。由于只有通过蓄电池管理公司才能进入电动车市场蓄电池管理公司将对蓄电池厂家形成独家采购权由于电池的后继服务等连续事项老电池厂不易退出新电池厂也不易进来不利于电池厂家公平竞争也不利于电池产业技术的提高。第四、电池安装标准化问题。在全球经济一体化的今天即使不能在电动汽车的电池安装问题上全球一致至少也得全国统一。现在全国上百个厂家数百个车型的开发工作如火如荼而电池安装标准尚未统一其实也难以统一。每个车型的电池种类、充电电压、容量、体积、形状、车内的预留位置等都不可能相同也必定不能相同。面对诸多不同的电动车电池管理公司是无法为其准备并更换电池的。(只有按要求特制的车辆可以实现如奥运公交电动车专线等)第五、蓄电池的更换时机问题电动车用户不能等蓄电池的电量用光了再换假如某一款蓄电池标准容量下可跑公里今天刚换的电池跑了公里明天如计划跑公里那么就得提前换电池。甚至计划跑公里也得换电池用户得留有余量否则万一抛锚在路上怎么办呢。这是天天都要遇到的由于不能随时补充电在许多情况下在车载蓄电池还剩有半数电量的情况下就得提前更换电池。这无疑为蓄电池的更换造成双向巨大麻烦。第六、更换过程的安全问题也是本方案最难以实施的问题。电动车蓄电池少则二、三百公斤中则五、六百公斤重则数千公斤(公交车等大型车辆)。蓄电池从车上取出并不是简单的抽拉方式轿车的电池一般都装在前面打开上盖时蓄电池基本都是固定在专门托架上窄小的空间不便于自动设备搬运。尤其是其间电路密布稍不注意就会伤到电路或电池。另外重达数百公斤的蓄电池一般都是分散固定安装的仅拆装固定螺栓不仅工作量大而且存在巨大的安装隐患数百次的安装只要有一次安装不牢就可能出现重大安全事故(蓄电池的松动或脱落可能造成电缆的开路或短路轻则抛锚路上重则引起火灾)。而电池两极连线的反复拆装更是危险重重起火的风险不仅仅是在安装过程中行驶过程中接头松动、脱落更是会“轻则抛锚路上重则引起火灾”。充满电的蓄电池具有极大的能量电池短路的危险不小于一颗炸弹尽管动力蓄电池的性能有了很大提高但电池短路是所有电池安全规定中绝对禁止的。非电动汽车厂专业安装人员或专业维修人员是不能随意拆装电动车蓄电池的。由某一地的蓄电池管理公司的工作人员大量频繁的拆装蓄电池是不能通过电动车蓄电池安全使用规定的也不会得到电动车厂的同意。况且如此沉重且规格不一的电动车蓄电池的拆装也绝不是仅仅三、五分钟就能完成的可能所占场地和时间还要大于充电站方案。总之集中更换电动车电池不仅存在极大的安全隐患占地大、而且面对电动汽车和蓄电池的实际情况在经营管理上也无法实现。七、家庭乘用电动车充电出路的新思考电动汽车虽然是未来的发展方向但初期的拥有量毕竟不多充电站的建设要符合“点多面广投资小”的原则。常规的思路难以解决需用新技术新方法来实现突破。、投资小则必须要依靠常规电网只要涉及专业电网费用就会居高不下。使用常规电网就基本不用站外电力投资使用常规电网就必须找到一种既能从现有电网取电又不能干扰常规电网的办法。最好的办法就是采用一种储能单元平常从电网用平滑小功率为储能单元储能需要时再用储能单元向电动车快速充电由于有储能单元的缓冲为电动车快速充电时不会对现有电网造成任何干扰。储能单元可考虑为蓄电池、超级电容、飞轮等采取此方法的关键是尽可能降低储能单元的购置和使用成本。、投资小就不能置办专用场地最好使用允许停车的路边、商铺门前地、单位、小区、购物中心、停车场、高速公路服务区等。这就要求充电站能够小型化以便于与上述位置配套。如果采用有储能单元的缓冲型充电站就有可能灵活组建大小不一的充电站以便于在上述位置建立充电站、最好能由社会资金进入社会资金的进入就会大大增加项目的活力目前电动汽车项目基本上是社会资金在唱主角。国家只需出政策并象征性的每年拿出数十亿元的补助款就会引起社会资金数百亿元的快速跟进并在数年后形成每年数千亿元以上的大市场。建电网是国家专控的而用电是用户的权利也是电力部门的目的因而充电站只要不涉及改造电网或干扰电网则就是国家电网的一个用户就会允许社会资金进入。、国家电网的智能化改造可为未来的充电站建设起到积极的推进作用。它能自动分配各用电器的功率降低电网对电动车进行快速充电的干扰在部分地区不必建专网和储能单元就能直接为电动车充电。但国家电网的智能化改造也是投资巨大和时间不可控的中国电动汽车的发展不能被动的等待。电动汽车具有零排放无污染、百公里行驶费用低、终生保养费用低、制造费用越来越低的特点。符合未来国人的消费需求更符合国家的工业、能源发展战略。电动车的大部分时间都是在停车状态充电站的终极目标就是在所有能够停车的地方建上充电站。如果上述设想能够实现中国的交通工具就一定是电动车的天下。

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