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刘永东:标准应该随着电动汽车的发展逐步建立起来

日期:2020-07-17    来源:充电桩管家

国际新能源网

2020
07/17
09:31
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关键词: 新能源汽车 电动汽车 充电桩

标准化中心主任刘永东主任发表了《电动汽车充电设施技术发展趋势及标准体系建设 》的主题演讲,以下是演讲嘉宾未删减实录:

中国电力企业联合会标准化中心主任  刘永东

演讲实录如下:

大家好,我是刘永东,很高兴参加中国充电桩网主办的金砖充电论坛,由于北京疫情的原因不能参加现场会议,通过线上直播的方式跟大家分享《电动汽车充电设施技术发展趋势及标准体系建设》。

分三个方面的内容:行业发展概况;技术发展趋势;标准体系的建设。

充电设施为什么成为新基建的重要组成部分?这一点很多同事都在询问,我个人认为,充电设施不仅是新能源汽车推广应用的重要基础,同时也是智能交通、智慧城市和智能电网的综合节点,也是互联网经济的入口。

充电一方面成为电动汽车的供给方,必然需要和汽车的电动化、智能化和网联化的发展趋势结合起来,同时充电设施也是城市的新型基础设施,是城市能源体系的一部分。

充电设施的一部分必然要和城市的交通设施建设、电网设施建设和城市规划建设结合起来,要统筹车辆、人流、停车、充电需求,科学合理布局充电设施。

新能源汽车要用新能源的电,促进可再生能源的利用,同时,电动汽车电池作为移动储能单位,参与智能电网互动,这也是充电设施和交通、城市、电网之间的关系,它成为三者之间的综合节点,因为我们的充电行为连接着大众的生活、大众的消费,服务者消费的大市场也是互联网的入口,这也是充电基础设施成为三者之间重要的组成部分,这也是为什么大家非常关心充电设施成为互联网经济中非常重要的特色的组织部分。

经过这十年的努力,电动汽车充电设施在国家政策支持下得到了快速发展,其中2015年国务院发布了《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》,在这个指导意见中规划了充电基础设施的技术路线,同时协同了充电设施与电动汽车的数量的配合,同时在金融、土地、财政各方面给予了大力支持,随着指导意见的发布,充电设施建设的发展得到了重组发展。

截止到今年,应该说3月左右,公共充电桩达到了54万台,私人充电桩达到了72万台,换电站400多座,在京津冀、长三角、珠三角、京广高速、京沪高速等地区形成了完整的充电服务网络体系,我们经常讲,中国已经建成世界规模最大的充电设施网络体系,体现在三方面,充电设施数量最多;服务的车型最广;覆盖面积最大,有这三个最大形成了完整网络体系,支撑了产业发展。

在过程中间,设备的成熟度进一步提升,品质得到进一步加强,体现在车桩兼容上得到了很大的改善。我记得在2015年第一次行业的活动中,直流充电成功率非常低,现在新产品的充电成功率达到98%。过程中间,充电功率得到了很大的提升,表现在充电电压的平台适应范围越来越广,从200多伏到了700多伏,我们适应的车型也多了,同时成本也在不断降低,特别是直流充电的模块成本,从2015年每瓦一块六左右降到现在四毛左右,大大提升了充电产业的发展。

我们的标准应该也是随着电动汽车的逐步建立起来,从2010年第一个标准(直流充电标准)到现在充电互联网标准,形成了包括传导充电、无线充电、电池更换三大技术路线体系的标准体系规划。截止到目前,有效标准60多项,在过程中间,中国技术也向IEC贡献中国的智慧,其中直流充电、换电得到了世界的认可,中国声音已经成为国际标准当中非常重要的一方。在过程中间,包括电力、汽车、公交、电工领域纷纷建设充电设施,同时房地产行业、互联网行业也在进入充电设施的产业,我们形成了最具活力的互联网+充电设施的生态,这是中国和欧美国家、日本国家相比,中国最具活力的产业生态。

在过程中客观看到还存在很多问题,充电服务的商业模式没有明晰的建立,规划布局还不具合理,建设布局结构性的矛盾,一方面车主抱怨充电桩数量少,另一方面充电桩利用率非常低,布局合理是非常重要的一个原因。在过程中间,电动汽车充电着火事件影响着各方面的信心,从车主体验上来看,充电时间长,为充电耗电时间过多是一个非常重要的不足,充电设桩困难、进小区困难也存在隐患,互联互通不足需要众多APP,也是大家经常抱怨的一个话题。

充电设备同质化比较严重,新技术、新产品相对比较少,从电网公司讲,电动汽车的充电跟电网的互动远远不足,刚刚处于研究、示范的阶段,电动汽车和电网协同发展远远还没有实现。

围绕着产业发展,当前充电设施的技术正处于转型发展的阶段,许多重要的技术正在示范建设运营中,今天我想和大家交流的是包括五个方面的内容:先进充电技术;V2X技术;电子更换技术;互联互通技术以及充电安全问题。

先进充电技术是2017年国务院马凯副总理提出先进充电技术,包括传导充电技术和无线充电技术,包含超级充电技术,也包含大功率充电,慢充直流化技术以及中功率充电技术。

大功率充电技术在2017、2018年随着国家开始的重视得到了研究工作,从行业来讲起步于2016年,开展了大功率充电主题的研讨会,在2017年的时候成立了大功率充电标准工作组正式开始工作,在过程中,我们开展了大量的行业讨论,确定了一个新的技术方案和控制导引的电路,在2018年同步启动了大功率充电的工程示范建设工作,接口测试工作,在这个过程中还开展了国际合作。

2019年工程示范建设成功,在2019年10月召开了大功率充电技术与标准的总结会,系统总结了这几年在大功率充电方面开展的工作情况,今年正式启动了标准编制。在整个过程中间,因为大功率充电作为一个新型技术,我们需要进行广泛调研、行业讨论、联合的开发、国际合作、工程示范,最后有了扎实基础以后才开始了标准的工作。

2018年的时候,中电联和日本的CHAdeMO协会签署了《合作谅解备忘录》,得到了双方政府的高度关注,我们在相继召开了多次工作组的会议。在前不久,上个月6月19日的时候,中电联和日本的CHAdeMO协会共同召开了新闻发布会,发布了Chaoji技术路线的白皮书,日本也宣布了CHAdeMO300标准,将采用Chaoji的技术方案, 在此,非常感谢各国专家共同努力的结果。

Chaoji项目适用于大功率充电,适用于慢充化直流技术路线也满足于中功率技术路线,同时瞄准了未来放电技术需要,是一个面向未来的传导技术路线,在过程中我们邀请了包括国家电网公司等在内,联合车企、桩企共同开展研发示范工作。

有了新的接口必然产生技术的升级,必然产生发展路线规划问题,特别是原来老的企业如何系统发展,这是大家关心的问题。

经过研究,今年正式启动标准的编制大概到2022年左右,我们的标准能够编制完成,这时候少量的高端车及专用大功率车能够上市,经过5年的发展逐步形成新老接口共存的情况。经过相对长的时间,通过市场的选择逐步实现产业平稳的升级、过渡,在过程中间不需要对原有的产品和设备进行改造,这是产业升级发展非常重要的前提,因为我们投资是巨大的,我们必须要保证产业的平稳升级。

总的来看,我们认为大功率充电和Chaoji充电的技术是瞄准未来产业发展的需要,这个技术也经过长期的检验,Chaoji充电应该会率先在大功率充电和商用车领域试行,并不是一开始就全面推开,而且认为在较长时间内和2015版的充电技术路线是长期并存的关系,需要靠时间进行解决。Chaoji充电技术路线国际化程度高,实现了技术的自主可控。

谈完大功率充电,接下来谈小功率充电。这是一张线上和线下,车上和今后的一种发展趋势,上面是传统车的充电技术路线,包括交流接口,线下是目前今后推出来的小功率直流充电的技术路线。(见图)。

从这个可以看出来,整车将从两个充电接口变成了一个充电接口,车载充电接口OBC由车上变成车下,交流充电桩可以逐步被淘汰,同时车载充电机又变成了线下小功率的直流充电机,整个产业生态变得非常简单清晰,同时这个问题关键在模式2,要满足车在没有充电机的情况下慢充的问题。

我们经过行业广泛讨论,应该说这种充电技术有几个优势:

第一,简化充电汽车的充电系统的设计,避免充电技术路线的复杂化;第二,解决了小功率充电通行协议的问题。大家知道目前的交流充电还没有通行协议,随着今后充电汽车跟电网的互动,必然需要通行协议,利用直流充电技术解决了这个问题。从社会总成本来看,降低了充电系统的社会总成本,为之后V2G的发展奠定了基础。

当前我们正在制订《20KW及以下车载直流充电机技术条件及安装要求》(征求意见稿)对小功率直流充电产品类型的定义,分为三种模式:便携式、移动式和固定式。

总结来看,考虑到充电器的总成本优势和简化充电技术路线的复杂性,小功率直流充电技术具有较大的发展优势,这是一种新的技术路线的选择,至于是不是取消慢充接口,实际上需要什么?需要车企和桩企的协同发展,因为我们车出来以后希望看到桩在什么地方,桩也希望看到有什么车型出来配合,这是一个非常重要的环境要求;同时我们认为考虑到今后V2G的应用场景,现在要高度重视慢充直流化的技术路线,为今后产业升级能够带来技术的准备方案。

另外谈无线充电,无线充电相对传导充电来讲有很好的优势所在,比如说更安全、更便捷、更智能,不受下雨天环境的限制。

无线充电技术有两个优势:第一,跟自动驾驶天然结合。我们很难想象车能自动驾驶、自动泊车了,人不可能再到车位去充电完成最后一个动作。第二,无线充电技术通过远端APP技术操作,可以使电动汽车跟电网很好的连接。

从产业上来讲,我们认为刚开始大概2023年左右无线充电技术才能开始实施商业化的运营,因为这个点和电动汽车L4级自动驾驶技术是相吻合的,也是和无线充电技术成本的降低、技术的成熟和标准制订相衔接。

总的来看,无线充电的技术处于产业化的前沿,随着自动驾驶技术的完善,无线充电技术将成为一种标配。当前无线充电技术成本较高,这时候要注意从系统上控制无线充电的成本,从标准的应用,从应用的场景各方面解决这个问题,同时在过程中间要加强做好服务保护、发热等方面的要求,解决无线充电产业化的情况。

V2X技术包括V2H、V2B、V2L、V2G和V2E等,应该说电动汽车跟电网的互动是逐步演进的过程,从刚开始单向可控的充电到局部的充电加放电,再到广域的充电加放电,这是逐步演进过程。(见图)。在不同的应用场景下发挥的作用是不同的,要求也是不同的。

总的来看,电动汽车跟电网是今后非常好的应用场景,随着车和桩数量的增加,它的规模效应也会越来越明显,这时候V2G技术就要充分发挥移动储能的作用,因为这种移动储能它最大的优势在于边际成本很低,随着电池技术的发展对电池寿命的影响将逐步消失,在这个过程中间需要电动汽车、电池、充电设施、电网实现能量和信息的双向互动,在过程中间标准化作为一种衔接变得尤为重要。

下面谈谈换电技术。换电技术经过两轮,从2011到2014年一轮,一直到2016年新一轮的换电。换电的技术路线优势很多,无论从用户层面、电池层面、车、网、社会总层面来看都有不同的认识和思考。

相对来讲,电动汽车电池的更换技术,产业化推广关键在于商业模式的确定,我们认为电动汽车的电池更换在租赁公交行业有天然的优势,车型容易统一、电池标准容易标准统一,在过程中间我们去年开始探索共享换电,破解换电产业化推广的难题,同时我们认为考虑到电池的积极利用以及储能的发展,电池更换还有探索的空间,因为电池更换的技术有一大优势在于对电子充电的科学管理,这样的科学管理带来的结果就是电池相对比较好,它可以比较好的利用到电池的积极利用和储能的使用。

互联互通的技术包含信息技术的互联互通,包括支付的互联互通,包括车桩协同的互联互通,三方面的互联互通解决了找桩,充电和支付的问题。

这张图是整个充电服务体系的架构图,包括车的通行协议,桩的通行协议,也包括平台到平台的通行协议,也包括平台到车的平台以及停车平台,以及第三方平台之间的通行协议,必须要打通各个环节的通行协议才能实现充换电服务的互联互通。

应该说电动汽车互联互通影响面比较大,直接涉及到车主充电的体验,在这个过程中间既需要满足技术标准统一,也需要凝聚行业共识,形成互联互通的商业模式,靠市场化机制解决互联互通,而不是靠行政化一刀切的方式解决。同时我们认为,充电的大数据和汽车的大数据融合发展可以产生巨大的数据资产价值,同时服务于城市建设,电网建设和充电安全,是非常具有大发展的前景。

最后谈一下关于充电安全,充电安全大家非常关心,涉及的问题比较多。

我们认为充电安全相对来讲需要区分危险点,从接口到设备再到信息安全都有环节,在过程中可以区分为三个方面:充电过程中的安全、充电本体的安全以及环境的安全。

充电本身的安全,按照相关院士专家的意见,关键在于电池带来的影响。在过程中间,电池的管理系统是扮演着非常重要的角色在里面。

相关的标准,27930,包括18487.1等等都规定了在电池系统管理中需要监控电池的状况,是防止热自控的关键,同时充电系统提供了一部分后备保护,我们规定了单体电压超过规定值以后主动停止充电的防护工作。

设备安全主要是设备的电机防护等相关方面的要求;充电设施建设标准主要从设施选址、消防要求、竣工验收、运行维护等方面提出安全措施。

在整个过程中间,我们认为电池管理系统作为充电过程的总指挥,需要加强对电池管理系统的安全来实现电动汽车电池本身自主的安全防护,同时通过产业的共同努力解决充电系统的安全质量问题。

今后我们认为充电设施的发展体现在慢充技术更加智能化,包括慢充直流化,包括无线充电;快充能够实现便捷化,包括大功率充电技术,使充电5分钟,续航300公里的目标。同时能实现充电和放电的互动化,能够实现电动汽车跟电网的互动,服务的网络化,实现不同运营商之间的充电标准化,推动中国企业、中国产业的走出去。

最后谈谈标准。国家高度重视充电设施的标准,标准是在整个产业发展过程中间起到一种支撑性的作用,标准规定了接口和操作协议,规定了产品的质量,也规定了大规模发展和践行的要求,应该说标准发挥了技术的引领作用,也对新产业、新业态起到一个推动作用,同时可以更好促进企业国际化促进的作用。

应该说非常有幸在2010年成立了电动汽车充电设施标准化技术委员会,在这个过程中间推动了充电设施建设体系的建设。

这张图是我们规划的蓝图,其中包含了设备质量、检验和规划运营等全方面,整个规划了大概150多项标准。下面简要介绍标准的情况,第一个是接口和通行协议标准是大家非常熟悉的,包括接口标准统一,测试规范和测试平台的统一。

第二,关于设备标准。包括交流充电桩、直流充电机等标准,去年的时候我们针对海南、广州等地高温高湿沿海地区的特殊要求制订了一些特殊标准要求,下一步要推出关键元器件和安全测试规范等要求;建设标准包括建设、施工、验收等相关标准工作;换电标准是连接器、蓄电池、编码标准也是目前的工作重点;运营维护包括计量标准、通行协议标准等等。

目前我们正在制订关于电动汽车充电设施故障分类代码来解决行业故障编码问题,提高产品总体标准的质量。

互联互通是刚才讲的非常重要的领域,我们规划了十部分的标准,其中已经发布了前四个,目前正在修订,同时制订后面的六项标准。

大功率充电标准大家非常关心,我们正式启动了18487.1和27930的工作,正在申请大功率充电的连接性标准等等,在电动、大巴、电动客车上正在开展充电技术路线相关标准的制订工作。

慢充直流化技术路线刚才已经讲了,标准已经开展修订,今年能够编制完成;我们非常高兴发布了无线充电的基础标准。(见PPT图)。

电动汽车充放电技术是一个逐步演进的过程,前面我也谈到了无线充电应用的不同场景,目前刚开始正在制订两项标准,一个是用率标准,第二是有序充电标准。我们认为这两项一个是顶层设计,一个是现阶段能够发现、能够产业化推广的应用场景有序充电的相关要求。

特殊车辆的充电标准也是非常重要的一个领域,去年我们成立了特殊充电工作组,解决机场大巴、矿山充电等相关要求。

国际标准化工作也是非常重要的一块,我们在IEC层面上,包括充电漫游、电池更换以及接口标准也取得了很好的成绩,包括直流充电、通行协议,目前包括交流充电成为了相关IEC标准技术方案内容之一。同时我们正在开展包括充电信息安全相关的工作,我们正在推动中国无线充电的参考线圈向国际标准推荐,我们希望中国能够向IEC贡献我们的中国技术、贡献中国智慧,能够推出中国技术方案,我们希望在IEC层面上为中国企业的走出去奠定一定的基础,来解决技术贸易壁垒的障碍。

以上是给大家介绍了电动汽车充电设施的产业情况,技术发展的趋势以及标准的现状和发展,希望此次PPT为产业的发展、行业的发展起到一定的帮助作用。

谢谢大家!


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