核心提示：充換電基礎設施是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。目前，新能源汽車的能量補給方式主要有傳導充電、無線充電和換電三類，各有適用領域和消費群體。未來可進一步結合大功率充電、有序充電、換電的發(fā)展，探索社區(qū)充電、車網(wǎng)互動、充電綜合服務等模式，滿足不同充換電應用場景的需求。

新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入加速發(fā)展階段

進入21世紀，在動力電池、電力電子驅動技術取得新發(fā)展的背景下，大力發(fā)展新能源汽車、推進交通領域能源轉型，成為各國重點研究方向。新能源汽車的發(fā)展已引發(fā)了一場全球性的汽車產(chǎn)業(yè)轉型。

近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。截至今年9月，全國各類充電樁保有量達141萬個（中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟數(shù)據(jù)），全國新能源汽車保有量近500萬輛（中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)），車、樁數(shù)量均位居全球首位。據(jù)中國電動汽車百人會及汽車工業(yè)協(xié)會預測，2030年我國新能源汽車保有量將達8000萬輛，2035年新能源汽車保有量將達1.5億輛，占汽車銷量比例約50%～60%。

國務院辦公廳10月20日印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035年）》提出，提高技術創(chuàng)新能力，構建新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)，推動產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，完善基礎設施體系，深化開放合作。新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來更大的發(fā)展機遇，這也對充換電技術發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新提出更高要求。

自2006年以來，國家電網(wǎng)公司積極服務新能源汽車發(fā)展，累計建成充電樁10萬個、充換電站1.2萬座；打造了全國統(tǒng)一的智慧車聯(lián)網(wǎng)平臺，累計接入充電樁82萬個，用戶數(shù)超470萬人，服務300萬輛新能源汽車出行；建成“十縱十橫兩環(huán)”高速公路快充網(wǎng)絡，下一步將逐步構建形成“十三縱十三橫三環(huán)”快充網(wǎng)絡。今年，公司全力推進充電樁建設，集中聯(lián)動開工建設充電樁7.8萬個。

開展充換電技術研究應用和標準制定

傳導充電、無線充電和換電是新能源汽車能量補給的不同方式，各有其優(yōu)勢、適用領域和消費群體。

傳導充電是指車樁之間通過充電槍線連接充電。傳導式充電樁有非車載直流充電機和交流充電樁之分，應用場合靈活、適用面廣，停車場、社區(qū)、辦公區(qū)均可安裝。

無線充電基于電磁感應原理，要在車輛上安裝接收裝置、在地面安裝發(fā)射裝置。收發(fā)裝置能在一定距離內以高頻電磁場的形式傳輸電能，實現(xiàn)充電。目前無線充電技術及標準多處于研究示范階段，量產(chǎn)較少，僅在部分高端車型中作為選配功能進行銷售。

換電是指車輛電池可拆卸、在換電站換電池，相比充電更為快捷。但換電模式僅適合同一品牌車型、路線固定的車輛，對換電站依賴性強。

自2006年起，公司在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》指導下，率先開展新能源汽車充換電技術研究、標準制定、裝備研制、示范工程建設，帶動了充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)發(fā)展——

●充電控制導引及車樁通信

車樁之間通過充電控制導引電路實現(xiàn)充電槍插槍狀態(tài)識別，避免帶電拔插充電槍，保障充電過程安全。充電控制導引電路是通過車樁內部的電阻、繼電器串并聯(lián)組合來識別不同插槍狀態(tài)。當充電樁識別到插槍充電時，充電槍處于鎖止狀態(tài)，不允許帶載拔槍；車輛識別到插槍狀態(tài)時，不能掛擋移動。

車輛通過非車載直流充電機充電時，車樁之間通過控制器局域網(wǎng)絡（CAN）通信交互車樁各自充電狀態(tài)、電壓電流需求值等信息。車輛通過交流充電樁充電時，車樁間通過脈沖寬度調制（PWM）信號占空比反映充電樁輸出電流能力。

●寬電壓、恒功率充電

為適應不同車輛充電電壓需求，非車載直流充電機行業(yè)標準將輸出電壓分成三個范圍。在2017年之前，充電運營商建設的充電機主要有200～500伏、300～750伏兩種規(guī)格。但隨著新能源汽車電壓平臺發(fā)展演變，500伏以上的車輛類型逐步增多。2017年，公司提出充電機輸出電壓范圍應滿足200～750伏的要求，進一步擴大了公共充電樁的適用范圍。

在輸出電流及功率方面，為了增強非車載直流充電機在400伏左右的最大電流及功率輸出能力，2017年，公司要求公司系統(tǒng)單位建設的非車載直流充電機輸出電流能力突破傳統(tǒng)的額定電流（最大輸出電壓時對應的輸出電流值），使得充電機在330～750伏恒功率電壓范圍內均能夠以額定功率輸出，提升了用戶充電體驗。

●充電樁標準化

我國電動汽車充電設施標準體系共分為基礎標準、電能補給標準、建設運行標準、服務網(wǎng)絡標準4個部分，主要包括傳導充電、無線充電、電池更換等3個充電技術路線，涉及術語、傳導充電系統(tǒng)與設備標準、無線充電系統(tǒng)與設備標準、動力電池箱標準、計量、服務網(wǎng)絡等21個專業(yè)領域標準。

2015年年底，電動汽車傳導充電接口及通信協(xié)議5項國家標準發(fā)布，當時被稱為5項“新國標”。5項“新國標”是在公司的引領下，在國內外數(shù)十家車企、樁企、運營商的共同努力下誕生的。此外，公司還編制了一系列充電樁企業(yè)標準，促進充電樁制造、建設、維護標準化。

探索多種服務模式滿足不同充電需求

未來，新能源汽車充換電將進一步結合大功率充電、有序充電、換電的發(fā)展，探索社區(qū)充電、車網(wǎng)互動、充電綜合服務等服務模式，滿足不同充換電應用場景的需求。

大功率充電方面，中外車企、樁企合力打造ChaoJi充電技術路線，統(tǒng)一全球充電接口，將充電電壓、充電電流最高提升至1000伏、900安，5分鐘內可增加續(xù)航里程200千米～300千米，滿足長續(xù)航里程車輛、公交、運營車輛、特種車輛及乘用車在大城市、高速公路的快速充電要求，實現(xiàn)“充電像加油一樣便捷”，同時支持即插即充、車輛與車外其他設備間的無線通信（V2X）、自動充電技術應用。

有序充電方面，基于高速電力線載波通信及4G/5G技術，電網(wǎng)企業(yè)提出面向公共站、私人樁的有序充電控制系統(tǒng)技術方案，將老舊居民區(qū)充電樁納入有序充電管理范疇，鼓勵充電運營商通過峰谷電價引導、發(fā)放紅包獎勵、設備功能升級等模式吸引新能源汽車用戶參與有序充電，實施削峰填谷、消納清潔能源，降低用戶充電成本，提升臺區(qū)配電容量利用率。

換電方面，車企依托“充換結合”車型，通過“車電分離”模式降低新能源汽車初期購置成本，以國家鼓勵換電模式發(fā)展為契機，在公共交通、出租車等特定應用領域增大市場份額，規(guī)范換電電池接口尺寸及換電站建設標準，實現(xiàn)換電車型與規(guī)模擴大化，發(fā)揮換電站分布式儲能作用，緩解電網(wǎng)峰谷差，增強換電技術競爭力。

社區(qū)充電推廣方面，行業(yè)內正結合有序充電、共享充電、多方合作等方式破解新能源汽車用戶在居住地充電難的問題，下一步需促請政府有關部門進一步出臺居民區(qū)充電樁監(jiān)督管理支持政策，明確車企、樁企、車主、物業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)商、電網(wǎng)企業(yè)的安全界限，通過引入社會資本加快居民區(qū)充電樁投資建設，打通居住地充電“最后一公里”。

車網(wǎng)互動方面，分類評估新能源汽車可調節(jié)資源潛力，可與負荷聚合商、電網(wǎng)調度系統(tǒng)、需求響應系統(tǒng)、電力交易機構多邊協(xié)同參與電網(wǎng)中長期能量市場、現(xiàn)貨市場及輔助服務市場交易，盤活新能源汽車移動分布式儲能資源，降低電網(wǎng)儲能電站投資強度，提高電網(wǎng)靈活調節(jié)能力與新能源發(fā)電消納比例。

充電綜合服務方面，集成光儲充的城市充電站綜合體項目逐漸出現(xiàn)，可依托充電信息服務平臺提供充電、洗車、休息、購物等車輛出行服務，滿足用戶停車充電相關需求。

（作者單位：中國電力科學研究院有限公司）