近年來，在政策、市場雙因素驅(qū)動下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，帶動充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，建成了世界最大規(guī)模的充換電設施服務網(wǎng)絡。進入新的發(fā)展階段，完善充換電標準體系、加速充換電技術(shù)創(chuàng)新，是推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
01
充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)
（一）充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展
目前，我國已建成世界最大規(guī)模的充換電設施服務網(wǎng)絡，產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平增強。一是基本建成了相對完善的充電基礎設施體系。形成了由四類設施構(gòu)成的基礎設施體系，包括自用充電設施（居民個人在自有產(chǎn)權(quán)車位上加裝的充電設施）、專用公共充電設施（專為某個法人單位、企業(yè)等新能源汽車提供充電服務的設施）、共用充電設施（為已建成的住宅小區(qū)業(yè)主提供服務的充電基礎設施）、公用充電設施（服務于各類社會電動車輛的公共充電設施）。二是基本形成相對完善的市場體系。全國充電運營商數(shù)量已超千家，形成了相對完備的配套體系和標準體系。三是基本形成了充電設施與互聯(lián)網(wǎng)相融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。我國已建成“互聯(lián)網(wǎng)+”的多層次平臺體系，包括從國家到地方的多級行業(yè)監(jiān)管平臺、企業(yè)聯(lián)盟形式的行業(yè)數(shù)據(jù)共享平臺。四是科技和商業(yè)創(chuàng)新取得突破進展。在大功率充電、即插即充與無感支付、換電、車網(wǎng)互動和自動充電等技術(shù)和模式創(chuàng)新方面，我國在國際上整體處于領(lǐng)先水平。
截至2021年9月，全國充電基礎設施總數(shù)量達222.3萬臺，同比增長56.8%，其中公共充電樁104.4萬臺，隨車配建私人充電樁102.4萬臺。同期，我國新能源汽車保有量達678萬輛，車樁比為3.05:1。從今年下半年開始，工信部與國家能源局聯(lián)合開展新能源汽車換電模式應用試點，截至9月，全國建成換電站890座，整體呈穩(wěn)步增長態(tài)勢。
（二）充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
充電技術(shù)有待提升。一方面，充電時間較長，直流快充雖較交流慢充效率高，半小時能充電80%，但仍不能有效滿足用戶對于快速補電的需求。另一方面，充電存在一定安全風險，新能源車自燃事故普遍發(fā)生在充電期間，快充更易觸發(fā)電池熱失控進而導致失效起火現(xiàn)象。
商業(yè)模式不可持續(xù)。現(xiàn)階段，充電運營商的主要收入手段是收取充電服務費，但由于其核心業(yè)務需要電池、整車廠商高度配合，資源的開發(fā)和整合能力成為充電運營商開展業(yè)務的關(guān)鍵，以致目前充電運營企業(yè)都是重資產(chǎn)運營，因前期投入高，大量企業(yè)尚未實現(xiàn)盈利。此外，換電尚處于探索階段，目前未形成明晰的盈利模式。
推廣過程障礙重重。一是土地使用方面，公共場地大多因早已規(guī)劃完畢，政府部門難以重新劃撥充換電站點建設用地。二是電力容量限制，老舊小區(qū)和用電量較大的商業(yè)區(qū)擴容難度大、成本高，相關(guān)方之間協(xié)調(diào)困難。三是不同廠商充電設備質(zhì)量參差不齊，設備維護缺乏規(guī)范的服務體系標準，部分舊樁存在安全隱患。四是因缺乏有效管理而產(chǎn)生的燃油車占位，以及不同運營商之間支付方式不通用而帶來的不良體驗，均影響充電基礎設施進一步推廣。
02
充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)分析
（一）完善的標準體系是充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的前提
2015年，國家能源局印發(fā)《電動汽車充電設施標準體系項目表（2015年版）》，開啟了國家層面電動汽車充電設施標準體系研制工作。經(jīng)過幾年的發(fā)展完善，我國已形成基礎通用、電能補給、服務網(wǎng)絡、建設與運行四大模塊標準。其中，基礎通用包含術(shù)語、標志標識、信息安全等相關(guān)標準；電能補給包含交流充電、直流充電、電池更換、試驗檢測等方面標準；服務網(wǎng)絡包含信息交互、充換電站等標準；建設與運行模塊包含計量、電能質(zhì)量、與電網(wǎng)互動、運行管理、竣工驗收等標準。標準體系建設促進了充電基礎設施產(chǎn)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品化，同時有利于產(chǎn)品規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)規(guī)范化，下一步，可以從標識檢測認證、無線充電、大功率充電技術(shù)、充電信息安全、換電、特種車輛充電、V2X技術(shù)（vehicle to everything, 即車用無線通信技術(shù)）等方面著手，制定各類細項標準。
（二）ChaoJi充電技術(shù)將大幅縮短充電時間
ChaoJi充電技術(shù)是一套完整的電動汽車直流充電系統(tǒng)解決方案，針對充電系統(tǒng)現(xiàn)有問題，在充電安全、充電功率、結(jié)構(gòu)設計、向前兼容性（能夠兼容國際四大充電系統(tǒng)：GB/T2015、CHAdeMO、CCS1和CCS2）及未來應用等方面進行了全面提升，其最大充電電流達360安培，未來充電功率可達900千瓦，充電5分鐘即可行駛400公里。
2020年6月，國家電網(wǎng)與日本電動汽車快速充電器協(xié)會（日本CHAdeMO協(xié)議會）聯(lián)合在線發(fā)布《電動汽車ChaoJi傳導充電技術(shù)白皮書》和CHAdeMO3.0標準；中國電力企業(yè)聯(lián)合會與CHAdeMO協(xié)議會同步啟動ChaoJi產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線研究，標志著ChaoJi充電技術(shù)邁入標準制定和產(chǎn)業(yè)應用新階段。
（三）無線充電技術(shù)使充電更智能便利
自動駕駛技術(shù)的研發(fā)和應用催生了無線充電技術(shù)，無線充電作為自動駕駛的一部分，將與自動駕駛汽車發(fā)展高度融合。無線充電具有占地少、充電安全便利、后期維護成本低等優(yōu)勢，但目前在產(chǎn)業(yè)化應用上存在一些問題。比如，充電效率不高，峰值效率為90%左右，比傳統(tǒng)充電效率低5個百分點；又如，缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標準。總體來看，無線充電目前處于探索階段，未來應用場景廣闊。
（四）V2G技術(shù)使雙向充電成為可能
V2G（Vehicle-to-grid）描述了電動汽車與電網(wǎng)的互動關(guān)系，當車載電池需要充電時，電流從電網(wǎng)向車輛補給，而當電動汽車不使用時，車載電池的電能也能銷售給電網(wǎng)。電動汽車作為分布式儲能單元，給V2G技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展?jié)摿Α2G通過雙向充電實現(xiàn)了能量在電動車與電網(wǎng)之間的智能流動，助力電網(wǎng)削峰填谷，維護電網(wǎng)穩(wěn)定，同時通過車輛儲存電能供給電網(wǎng)，促進了可再生能源的利用。
目前，V2G技術(shù)已在中新天津生態(tài)城落地，接下來，我國可以全球率先規(guī)模化商用為目標，構(gòu)建車網(wǎng)互動的國家協(xié)同推進機制。首先，保持與國際同步，積極參與國際交流和相關(guān)標準制定。其次，制定分階段路線圖，明確各階段的工作重點，制定完善的保障機制。再次，建立跨行業(yè)工作組，聯(lián)合推進V2G技術(shù)全面落地。V2G技術(shù)在發(fā)展過程中還需注意與儲能、梯次利用等技術(shù)協(xié)同發(fā)展，應用場景將更廣泛。
（五）換電安全技術(shù)體系保障換電站穩(wěn)固運行
換電安全是包括車身、電池、換電站在內(nèi)所有環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)安全和流程安全。車身方面，需加強車輛底盤的結(jié)構(gòu)設計，確保整車安全和性能表現(xiàn)，針對卡扣式和螺栓式分別制定5000次和1500次的質(zhì)量標準；電池方面，注重運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測電池充電的過程數(shù)據(jù)，判斷電池內(nèi)部性能表現(xiàn)，及時識別風險，并根據(jù)電池壽命衰減趨勢和電池變化，預測電池壽命；換電站方面，依靠態(tài)勢感知系統(tǒng)、安全加固技術(shù)和信息安全管理機制，對設備、信息和應用軟件進行全方位保護，還需配備阻燃電纜和多功能防爆車位，完善自動滅火系統(tǒng)。換電結(jié)構(gòu)對傳統(tǒng)車輛一體化設計構(gòu)成了挑戰(zhàn)，這對開發(fā)全新汽車平臺和車型提出了要求，需要換電企業(yè)和OEM企業(yè)（原始設備制造商）合作，形成成熟的換電技術(shù)體系。
今年11月1日開始實施的《電動汽車換電安全要求》，是我國汽車行業(yè)在換電領(lǐng)域制定的首個基礎通用國家標準，明確了換電車輛的一般安全要求、整車安全要求及系統(tǒng)部件安全要求，有助于引導汽車企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)，提升換電電動汽車的安全性，支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
（六）共享換電站技術(shù)是推廣換電的有效方案
短期來看，OEM企業(yè)無法完全統(tǒng)一電池標準，但從場地、工程建設、人力、商務推廣等方面考慮，共享換電能有效降低換電站建設和運營成本，分階段實施共享換電將是未來選擇。當前，可實現(xiàn)的共享換電模式分三級要求。一是共享換電平臺和運營體系，即各運營商電池倉獨立，只共享換電平臺和換電結(jié)構(gòu)，該情形下，底盤換電最易實現(xiàn)。二是兼容的鎖止結(jié)構(gòu)和換電設備，即除共享換電平臺、換電結(jié)構(gòu)外，電池倉位兼容，支持多種電池的存儲和更換。三是全面共享，即所有運營商電池均采用模塊化設計，制定3個左右的電池標準供不同級別車型試用。
（七）互聯(lián)互通技術(shù)優(yōu)化充電基礎設施運營
提高充電基礎設施的通用性、開放性和網(wǎng)聯(lián)性，能確保用戶找得到充電設施、充得上電并順利支付，還能實現(xiàn)用電的合理調(diào)度。互聯(lián)互通技術(shù)是未來龐大充電基礎設施網(wǎng)絡的基礎，是實現(xiàn)智慧城市的重要節(jié)點，亟需做好充電互聯(lián)互通技術(shù)的頂層設計。一是通信協(xié)議互聯(lián)互通，要求建立完善的硬件接口標準體系。二是支付方式互聯(lián)互通，不同充電運營商之間至少共用一套支付體系。三是信息互聯(lián)互通，要求建立統(tǒng)一的信息發(fā)布平臺，不同運營商向公共平臺提供基礎數(shù)據(jù)，構(gòu)建智慧能源網(wǎng)絡，打通人-車-站-電池-電網(wǎng)的信息通路。四是管理互聯(lián)互通，實現(xiàn)多個站點統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，基于后臺數(shù)據(jù)和運營狀態(tài)，調(diào)整充電策略和充放電時間，形成智能微電網(wǎng)。
03
充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望
2020年11月國務院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）指出，發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，是應對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，要推動新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設汽車強國。針對充換電基礎設施建設方面，《規(guī)劃》明確了充換電基礎設施布局與城鄉(xiāng)建設規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃及物業(yè)管理、城市停車等統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；明確了居民側(cè)慢充為主、應急快充為輔，公共充電快充為主、慢充為輔的充電服務模式；明確了對公共充電樁建設給予財政支持。
未來，隨著新能源汽車市場占比不斷提升，充換電基礎設施產(chǎn)業(yè)將迎來蓬勃發(fā)展期。從用戶需求來看，因私人用戶市場將是新能源汽車的主要增量市場，這要求加大私人充電樁布局。在智能有序用電技術(shù)的發(fā)展、使用，以及新建小區(qū)提前布局等因素帶動下，私人充電樁安裝阻礙將得到緩解。從發(fā)展區(qū)域來看，燃油汽車限購和限行城市將在政策支持和需求增長帶動下，成為新能源車的主要市場，同時將配套更完善的充換電基礎設施。長期，將形成優(yōu)先先行區(qū)域、其他地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的大格局。
