充电桩 利用率 不足15% 电动汽车 亟待爆发近期,国家能源局披露数据:截至2017年底,中国充电桩建设数量达到45万个,已形成一定规模,保有量居世界首位。 其中,公共充电桩达21万个。

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我国45万充电桩利用率不足15%,电动汽车亟待爆发

字体大小: 2018-01-23 16:30  来源:中国报告网

中国报告网提示:近期,国家能源局披露数据:截至2017年底,中国充电桩建设数量达到45万个,已形成一定规模,保有量居世界首位。 其中,公共充电桩达21万个。

  近期,国家能源局披露数据:截至2017年底,中国充电桩建设数量达到45万个,已形成一定规模,保有量居世界首位。

  其中,公共充电桩达21万个。

  坏的方面是:利用率仅1成出头,不足15%。

 

  专家称:充电桩利用率低,成为制约充电行业发展的突出问题。

  到底是不是呢?充电桩为啥利用率低呢?

  首先,在新能源汽车发展方面,国家是下了大力气的,各种补贴和优惠。

  很多汽车大厂也很看好新能源车,比如奔驰已经停止了全汽油车的研发。

  可是,目前的充电桩和电动汽车存在问题还是比较多。

  一、电池虚汗是个问题(特斯拉500公里),充电太频繁,也太麻烦。未来,把充电频率能和加一次油频率差不多就完美了,把充电的可以家配就更好了。

 

  二、各种充电桩的卡都不一样,不通用,新能源车主需要到处办卡、

  三、对于新能源车主而言,45万个充电桩真的还是太少了。停车场的充电车位永远被传统车占领,很无奈!

  不过,未来肯定是新能源的天下。

 

  这需要一个发展过程,比如,眼下有很多混合动力。创新的拓展方式,蔚来汽车采用了更换电板的方案。第一是速度快,第二是保证电池的寿命。

  未来随着新能源汽车的增加,基础设施进一步扩建,电动汽车行业会有质的发展!

  参考观研天下发布《2018-2023年中国充电桩产业市场现状规划调查及投资方向评估分析报告

  自进入21世纪以来,我国汽车行业发展迅速,现在我国已经成为世界上最大的汽车消费国之一。据调查,截至2015年我国的汽车保有量达到1.63亿辆,仅次于美国居全球第二。随着我国汽车数量的不断增加,汽车化石燃料消耗越来越多,且越来越依赖进口。同时,由于燃油汽车大量燃烧化石燃料,排出污染气体,导致我国的环保问题越来越突出。因此,提出了两个研究课题:一是用更清洁的能源来取代化石燃料;二是用电机来驱动汽车,发展电动汽车。

  电动汽车使用的电能可以通过接入电网充电等多种方式获得。电网的电可以通过使用化石燃料发电取得,只要提高发电效率和处理好发电过程中的排污,就能更有效地减少污染物的排放。电能还可以通过新能源发电获得,例如风能、水力、太阳能、潮汐能等都是可持续的清洁能源。电动汽车对电的需求将促进能源结构转型,在推动新能源发展、改善和解决环保问题的同时,进一步促进以电动汽车为代表的新能源汽车技术包括其驱动电机技术的迅速发展。

       1中国电动汽车行业现状

       我国政府非常重视电动汽车的发展,出台了相关发展规划,支持、鼓励与引导电动汽车的发展。2001年,科技部在“863”计划中启动电动汽车重大专项并直接投入研发资金8.8亿元。2009年,十城千辆工程正式启动,率先在13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作,使新能源汽车在公交、环卫、出租、公务和邮政等公共领域有所使用。2010年,政府开始对私人购买新能源汽车根据电池能量等级给予财政补贴等优惠政策。2012年,国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,指出新的发展目标:到2020年新能源汽车市场规模和产业化将达到世界领先水平,新能源汽车保有量将达500万辆以上。

       目前,中国电动汽车标准化工作路线图已通过专家组审查,将于2016年发布。路线图明确了中国在2025年之前需要制定的电动汽车相关标准,覆盖从整车到车载储能系统、电驱动、通信、基础设施和相关产业的范畴,包含“四轮低速纯电动乘用车”、“无线充电”“、“动力电池回收预处理”等多项广受关注的标准。

       纯电动汽车是指仅由电驱动的电动汽车。我国2012年发布的《节能与电动汽车产业发展规划(2012—2020年)》中所指的纯电动汽车为符合国家"双80"标准的纯电动汽车,低于此标准的电动汽车型被归入低速电动汽车类别,不享受国家各项政策补贴。

       混合动力汽车是指在传统内燃机汽车中加入电动机和发电机,其中电动机为传统汽车引擎提供小部分动力支持,加入电动机后,汽车的油耗和动力性能有显著改善。

       燃料电池汽车和普通电动汽车有基本相同的电机驱动构造,燃料电池汽车的电池不是通过电网充电,而是通过自身采用化学能转化为电能的方式产生电能。

       目前国内外燃料电池汽车的研究主要集中在氢燃料电池。氢燃料电池虽然存在催化剂成本高、储存技术难等缺点,但作为直接产生电能的电源点,其能量利用率比从其他途径获得电能进行储存的蓄电池更高。因此,燃料电池汽车成为未来主要新型电动汽车的可能性最高。

       2电动汽车驱动电机的类型、发展趋势与关键技术

       电动汽车的驱动电机要满足如下要求:
       1)高转矩密度和功率密度;
       2)低速高启动转矩和爬坡能力,高速恒功率巡航;
       3)宽调速范围,34倍基速恒功率运行,在满足逆变器电压情况下有高峰值转矩;
       4)在整个运行工况下高效率;
       5)短时过载能力;
       6)运行中具有可靠性和容错能力;
       7)合适的价格。

       2.1电动汽车驱动电机的类型

       1)直流电机:采用斩波控制,控制方式简单。但因为电刷和换向器使电机难以高速运行,可靠性低,维护复杂,这些缺点使其在电动汽车应用中越来越少。

       2)感应电机:结构简单、坚固耐用、价格便宜、维护方便、可靠性高。但变频器在电机内产生的高次谐波、高转子损耗、高附加损耗及铁耗等缺点使其在电动汽车领域关注度下降。

       3)开关磁阻电机:结构简单、坚固、可靠、容错率高。在实际应用中,电机噪声和振动较大,影响了它的应用。

       4)无刷直流电机:属永磁电机,其定子绕组通入近似方波电流,从而使电机获得较大的转矩。无刷电机无电刷和换向问题,同时具有高速性能好、结构简单、重量轻等优点。

       5)永磁同步电机:属永磁电机,其转矩密度高、转矩脉动低、振动噪声小,具有宽广的弱磁范围和高转矩过载能力,可以显著增强电动汽车的启动、加速性能。这些优点使永磁电机成为电动汽车驱动电机的优先选择,如何设计高性能电动汽车用永磁同步电机已成为国内外的研究热点。

电动汽车驱动电机基本性能对比


 
       在电动公交车中,感应电机占比为59%,永磁同步电机占比为5%,开关磁阻电机及其他占比36%。在电动桥车中,感应电机占比为18%,永磁同步电机占比为52%,开关磁阻电机及其他占比10%,无刷直流电机占比为20%。在高档与舒适的电动轿车领域,永磁同步电机因其优异的性能而彰显出较高的应用价值。

       2.2电动汽车驱动电机的发展趋势

       2.2.1混合动力车中电驱动所占比例变高


       随着国家对环境问题的重视,汽车的节能减排能力便愈加重要。在混合动力车中,电驱动所占比例越高,汽车节能性能越强。电驱动已不再是发动机的附属设备,而是汽车的重要动力来源。

       2.2.2电机驱动系统的集成化和一体化

       电动汽车电机和控制系统的集成化体现在电机与发动机、电机与变速箱以及电机与底盘系统的集成度越来越高。当前混合发动机集成的发展从结构的集成到控制和系统的集成,电机与变速箱基本已经成为一体,电气化在汽车中体现得越来越明显。

       在高性能电动汽车中,底盘系统、制动系统、电机传动系统已经实现一体化集成,并且各部分之间融合得非常好。

       2.2.3电机的永磁化

       由于永磁电机转矩、功率密度高,启动转矩大,设计永磁电机时,电机气隙长度是个比较关键的变量,通过选择优化,可以获得更好的电磁性能。在同样的设计要求下,永磁电机的材料用量可以大幅节省。永磁电机在轻载运行情况下仍能保持较高效率和功率因数。由于其转子无绕组,没有电阻损耗,电机效率也得以提高。近些年来随着计算机硬件和软件的飞速发展,永磁电机的理论分析、电磁设计、制造工艺、控制策略有显著进步,永磁电机设计制造也形成了一套完整的体系。

       2.2.4电机控制的集成化和数字化

       随着车用电控制系统集成化程度不断加深,将电机控制器、低压DC-DC变换器以及发动机控制器、变速箱控制器、整车控制器等进行不同方式的集成正在成为发展趋势[14]。同时,高速高性能微处理器使得电驱动控制系统进入一个全数字化时代。在高性能高速的数字控制芯片的基础上,高性能的控制算法、复杂的控制理论得以实现。同时,使用面向用户的可视化编程,通过代码转化和下载直接进入微处理,将进一步提高编程效率和可调试性。

       2.2.5电机功率和功率密度的提高

       电机作为驱动系统中重要的动力来源,其运行性能直接影响到电动汽车在整个汽车行业中的竞争力。随着人们对电动汽车要求的逐渐提高,电动汽车电机功率已经从几千瓦提高到了几十千瓦甚至更高。同时,随着生活水平的不断提高,人们对舒适度的要求也逐步提升,这就对电动汽车内部空间提出了更高的要求,电机变得越来越小巧,功率密度不断提高。

       2.2.6电机运行转速和回馈制动效率的提高

       回馈制动是混合动力机电一体化技术的特征之一。使用高效的回馈制动电机,同时使用特殊的调速系统和电能管理系统,使电机能适应多种不同工况,让电动汽车可以更加节能,延长行车里程,从而使电动汽车对消费者更具吸引力。

       2.3永磁电机的关键技术

       2.3.1提高电机转矩性能


       永磁电机中永磁体产生的磁场是恒定的,在过载工况下,由电枢绕组产生的磁场会与永磁体磁场叠加,使电机齿部饱和。如何设计电机结构,使其在额定工况下磁密分布合理,在过载工况下达到转矩要求,同时电磁材料用量最少,这是设计中所需要考虑的。

       电动汽车用永磁电机对振动和噪声比较敏感,减小电机的转矩脉动是抑制振动噪声的一个主要方面。一般情况下通过优化电机结构来降低电机转矩脉动,如采用不等气隙,改变永磁体形状,加定子辅助槽,改变永磁体极弧、斜槽、极槽配合等,这些方案能够优化气隙磁场波形或者提高转矩脉动频率,从而削弱脉动幅值。

       2.3.2提高弱磁能力

       为了实现永磁电机在低速时输出恒定转矩,在高速时输出恒定功率,具有较宽的扩速范围,同时使电机的电压不超过变频器输出电压上限,使电机能合理利用变频器容量等要求,永磁电机必须具有较高的弱磁能力,因此需要深度优化电机结构。目前具有代表性的方法有:

       1)定子深槽结构:这种方法增加了电机的直轴漏抗,从而提高了电机的弱磁能力。由于高速时铁耗较大,导致电机效率下降,采用这种方法必须使用高性能低饱和硅钢片。

       2)复合转子结构:这种结构的电机转子轴向由永磁段和磁阻段堆叠而成,同时对这两部分分别设计,磁阻段可以调节其厚度来控制电机的交直轴电感大小,获得比较大的凸极比,从而获得较高的弱磁能力。但这种方式减小了永磁体用量,使电机转矩密度降低;此外,高速工况下的铁耗也会增加。

       3)双套定子绕组:这种电机有两套定子绕组分别负责低速和高速时电机的运行。在低速时,使用串联匝数多的定子绕组,对电流的要求较小,可提高电机效率。在高速时,使用串联匝数少的高速绕组,从而实现电机的扩速。由于有两套绕组,电机的体积会增大[。

       4)磁场调制永磁电机:磁场调制永磁电机因其独特的大转矩密度、平稳的转矩波形、良好的调速特性而越来越受到电动汽车研究者的关注,相关研究越来越多。

       3电动汽车对电力系统的影响

       随着电动汽车和充电站的数目不断增加,电动汽车已成为电网的一种新型负荷。由于电动汽车充、放电的随机性,电动汽车充、放电会对电网运行产生一系列影响,因此需要采取诸如负荷平衡、优化电能质量、削峰填谷、频率调节等措施来缓解这些影响。

       3.1负荷平衡

       电动汽车技术逐渐成熟,并且已经比较普及,如果对电动汽车的并网不加以控制,配电网将面临过负荷。因此,在电动汽车接入电网时必须考虑负荷平衡,在低压配电网约束条件下规划电动汽车的充电方案,减小对电网负荷的影响,减少电网出现高峰用电不足的情况,降低电网的运营成本。

       3.2电能质量

       在电动汽车充电过程中,需要使用大量的高度非线性电力电子装置。电力电子装置充电时,直流电与三相交流电不断换相,会对配电网的电能质量产生影响。例如,在较低的电动汽车接入标准下,电动汽车使用常规充电会产生谐波、电压偏差及较小的损耗,如果使用快速充电则会产生较大的功率损耗和电压偏差;在较高的充电标准下,由于变压器等的存在,电动汽车充电会对电网中的低压部分造成更大的扰动,从而使电网产生严重的谐波、电压偏差和变压器过负荷。

       3.3削峰填谷

       电动汽车大都不会长期处于被使用的状态。如果能充分利用电动汽车的电池储能能力,电动汽车将会在电力削峰填谷上起到很大的作用。电厂的发电是全天候的,但在一天的用电过程中,电能消耗却是不均匀的,白天用电处于高峰状态,而在夜间,由于各行各业都处于休整状态,用电量较少。

       针对这种情况,电动汽车可以在夜间用电低谷时充电,避开白天的用电高峰期,降低对电网的要求。

       同时,如果用电高峰期电网电能供应不足,可以使电动汽车反过来对电网放电,平衡电网负荷。

       3.4频率调节

       当电网频率由于各种冲击或供电负荷发生过大变化时,电网系统将使用自身的备用容量来填补电网变化,电网系统会有一部分调频措施。电动汽车的储能功能也可以起到稳定电网频率的功能。在电网频率高于额定频率时,电动汽车向电网放电;反之,电动汽车充电时,通过能量之间的转移平衡维持电网频率保持恒定。充、放电的智能网络化控制是这一功能不可或缺的技术。

  电动汽车产业链
 
       4小结

       随着科技的进步和人们环保意识的加强,电动汽车势必会成为未来城市的主流交通工具。我国电动汽车的数量正在逐年递增,但整个电动汽车产业还处于起步阶段,在电动汽车电机驱动等领域还有许多研究工作要做。由于中央和地方都出台了大量支持新能源汽车发展的政策,可以预见,在锂电池、电机、充电等产业链环节得到充分发展后,电动汽车的产量将会有一个爆发式的增长。

资料来源:互联网,观研天下GSL整理



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