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2018年新能源汽车智新峰会-新国网电动汽车服务有限公司高级工程师吴尚洁-充电基础设施技术标准展望

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2018年新能源汽车智新峰会-新国网电动汽车服务有限公司高级工程师吴尚洁-充电基础设施技术标准展望

作者:
来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2018/11/20
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  新国网电动汽车服务有限公司高级工程师 吴尚洁

  11月15日,2018新能源新汽车智新峰会在北京召开,论坛重点围绕着打造关键零部件核心竞争力这一主题展开今天研讨。国网电动汽车服务有限公司高级工程师吴尚洁作为嘉宾参会,发表“充电基础设施技术标准展望”的主旨演讲。

  谢谢大家。非常容幸参加新能源汽车的峰会,今天我是代表能源行业电动汽车充电设施标委会和中电联标准中心跟大家分享一些汽车充电设施技术发展与标准展望。我的汇报包括两个部分:

  一、充电设施方面的技术发展。

  二、充电设施的标准展望。

  PPT展现的是我们正在应用或者说正在研究,未来游戏王可以进一步的发展应用的一些相关的技术。2015板的,就是现在我们正在应用的充电技术,其他还有换电技术,正在研究的大功率直流充电技术,小功率直流充电技术,无线充电技术以及V2X技术。接下来我们对每一种技术做一个简单的介绍。

  2015版是我们现在电动汽车普遍在使用的充电技术方式,包括直流充电和交流充电。在2010年、2011年左右,我们电动汽车标委会成立之后首先制定的标准,就是包括我们五项标准,通过这五项标准把我们现在的充电的普遍应用的方式基本上确定下来了,其中包括了1848.11就是我们电动汽车充电的通力要求,还有充电接口方面三个标准,包括通用要求,一个是交流接口的要求,一个是直流的接口,还有一个电动汽车与充电设施之间的通用协议,这是电网行业与电动汽车,两个行业一起联手制定的我们最关键的五个标准。

  2011年、2012年左右,这几个标准发布之后经过几年技术更新迭代,2015年对标准进行修订,现在我们在2015年版的标准,随着我国的充电区、技术区、单位停车场、公众停车场所建设的充电设施的进一步完善,2015版的标准是我们在完善的基础上长期存在的,也就是说我们虽然后面有各种的技术标准在不断的更新,不断的出现,我们现在通用的这个标准是基本上是认为处于一个相对稳定的状态。

  换电技术,在我们这个行业里面出现应该说也很早了,他存在非常明显的优势,也有他非常特定的劣势。国网公司在几年前曾经大力推动过混电的网络建设,现在汽车行业,北汽,以及蔚来也正在推动换电的发展。换电的优势非常明显,跟充电相关给车辆提供能量的时间非常短及基本上3-5分钟完成换电,汽车就可以走了,继续开了。

  它的劣势,从标准化角度讲,电池箱标准化的程度非常难,在几年的推广种,对电池箱的标准化,在公交车、商用车上可能还稍微好一点,如果说在乘用车领域这个电池的标准化做起来非常难,目前还是认为,今后一段时间内,换电技术还是应用于局部区域运行特定车辆,像出租、租赁、公交、物流等等。换电技术非常适合于电池梯次利用,换电有一个非常明显的特点,给电池提供电能的过程和电池充电的过程分离开来了,解藕开来,非常作为储能设备跟电能的交互。换电技术在未来还是非常有深远的探索空间。

  大功率直流充电。2017年-2018年,中电联联合了国内的很车企、设备企业、电网企业一起开展大功率充电的研究,包括技术的研究,标准的研究以及示范应用。2018年底到2019年初我们就有第一批的这个示范站建成了,大功率充电这个重要性非常明显,能够让车很短的时间内电到更多的电流,跑更多的电能,跑更多的里程,这个出租物流公交重再汽车这种需要的电流非常大的车型上或者说用途上,是不是首先在这些方面是有很大的应用。

  另外特大城市,通过这个市民同时距离非常远,急需开充的场合,比如说应急充电,还有高速公路,跑在这个高速公路上都希望可以很快地补充电能,以及其他的一些高端车的要求,对这个大功率充电的要求,是可以给电动汽车的用户提高它的充电的体验。另外,对这个电动汽车跟燃油车的对比上或者说跟燃油车竞争的过程中,能够给它提供更大的优势。

  目前规划2018-2019年完成充电关键技术的研究、关键标准的制定以及小规模的示范运行,2020年-2022年投入商用,2023年-2025年开始进行大规模使用。

  小功率直流充电这是近期提出比较火的概念,主要定位就是用小规律值流来替代交流充电,如果说将来这个小功率直流可以推广的话,我们以后这个电动汽车就不需要交流直流两个口,一个口就完成了。这个技术目前还是有一些没有完全解决的问题,现在还在研究当中。2018年-2019年我们计划完成小功率直流充电的关键技术研究、关键标准制定和小规模的试运行,2020-2022年实现商用,后续投入大规模的使用。

  无线充电,刚才王丽芳老师也讲了,无线充电在许多特定的场合具有很高的驾乘体验非常好,主要的应用场景包括自动驾驶、高端的汽车,共享汽车、立体停车库以及景区场站的专用车。

  无线充电这几年的技术发展非常快,标准的制定进程也很快,现在我们已经有了四项标准完成制定,其中有一些还在报批,预计2020年无线充电的标准基本上可以支撑无线充电的操作性的要求,在2020年到2025年之间,无线充电将逐步实现商业化,从局部特定场合下的应用像普通大众商业化的应用进行拓展。

  V2 X技术,实际上一个综合的概念,包括V2G电网,V2H是车与家庭,V2B是车与建筑,ZV2L是车与负载,V2V是车与车。V2G,我们前面三个V2G、V2H、V2B就是涉及到车与电网的互动,包括流量的互动以及信息的互动。V2L是车直接对负载小屏,比如说我们去郊游,有一些电烤箱,对车的电池相当于做了一个电源,对这个负载供电。V2V,就是车与车之间的互供电。涉及到的技术面就非常广了,包括车的、电网,设备的、储能以及微电网,分布式能源这些,这个面非常广,使用的技术也很多,现在类似于一个百花齐放的状态,这个无疑是将来非常重要的发展趋势。

  大功率充电使我们的充电更快捷,无线充电、小功率直流以及机械辅助充电能够使我们的充电更加便捷,充电慢使我们充电更加智能,V2G与电网互动的技术可以实现我们车辆和汽车和电网之间的一个双赢。不同的充电技术适用于不同充电场景,充电技术应用满足了电动汽车用户充电需求这是第一个任务,首先满足用户的需求,产业发展以及技术不断成熟,成本的降低,跟产业化的相关密切相关。产业化的进程同时跟电动汽车的发展密切相关。不同充电技术路线也存在着一定的替代性,未来的发展走向哪个方向还是由市场来决定。结论,我们要建立适用于不同充电需求的充电伏体系。

  充电设施的标准展望。

  在政策方面,2014年国务院办公室就发布了关于加快新能源汽车推广应用的指导意见,明确了要制定电动汽车充电设施发展规划和技术标准,2015年又发布了关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见,提出了统一标准、通用开放的基本原则。2010年6月能源行业电动汽车充电设施标委会正式成立,主要的职责就是充电实施标准体系制定和标准的制修订以及相关标准化的工作,标委会的秘书处放在中建联,现在对于一些特定的技术方向,又设立的几个工作组,包括充电设施、检测认证标准工作组,无线充电标准工作组,大功率充电技术与标准工作组,充电信息安全标准工作组以及现在正在筹备的换电标准工作组。

  标准化工作在我们电动汽车产业化的发展过程中起到了非常重要的作用,电动汽车与充电设施接口与桥梁,是充电设施质量与安全的保障。是充电设施建设与施工的依据,是充电设施提供充电服务的标准,是充电技术发展和产业推动的助力器,是充电设施国际化的支撑。我们建立了充电设施标准的体系,首先要给充电设施的技术发展、标准发展制定一个规划路线图,我们这个体系之中需要体现所有的标准之间的内在的逻辑关系、层次关系以及发展的关系,标准体系随着产业和技术的发展,一方面是相对比较稳定,另一方面也是动态不断的更新和完善的过程。

  标准体系中包括了充电设施的国家标准、行业标准、团体标准,对于不同的标准需求我们会选择相应的层次的标准去制定。标准体系涵盖了充电设施的制造、检测、规划建设、运营管理等各个方面,重点关注充电安全、互联互通、设备质量、规划建设、计量计费等关键问题。

  这是我们标准体系整个的体系图。上面的层次是有三个标准,术语、标志、标识、信息安全这是我们一个通用的基础标准。中间的层次我们划分为三个大的类型,一个是电能补给,主要是各种不同技术的充电设备技术标准、接口标准、检测标准等等,包括有传导充电,还有无线充电、电池更换等等。

  中间的服务网络,我们虫换电站、布电建设以及充换电站的要求,另一方面这个充电服务网络,为我们这个充电服务提供网络的要求。

  建设运行,一方面充换电设施设备或者是充换电站的设计、施工、验收、运行管理包括计量、计费、电能质量与电网互动等等各个相关的方面。已经开展的工作以及相关的完成制定的标准。

  一开始的时候说到的,2015版的五个最重要的标准,184871.,20203.1,20234.2,20234.3,系列标准和直充电通讯协议标准。2017年发布的,是我们接口和通信协议户操作性测试标准,包括供电设备方、车辆方还有这个通用协议一致性的检测。

  充电设施、关键设备的质量标准。最初一批充电设备的标准,包括交流充电桩、直流充电机以及车载充电机2010年首批发布的,2013年又发布了33008是对交流充电桩、直流充电机检测的标准,近几年我们正在做这些标准的修订,目前33001已经发布了,其他的也都完成了制定,正在报批当中。

  充电设施施工及验收标准,统一规范充电站的建设,启动的充电站设计、建设、施工的标准的建设,我们已经发布了充电站的通讯要求,充电站的设计规范,还有电池更换站的通讯要求,电池更换站的设计规范以及充换电设施的施工验收要求,还有充电站的初步设计内容深度规定,这是列出来了一些最主要的,其他还有很多。

  换电领域的标准,2013-2016年之间发布了换电的通用要求,还有换电设备的通用要求,电池箱的通用要求以及电池舱、充电舱的要求。充电设施的运行维护标准,2012年发布了交流充电桩和非车载充电机的这个电能计量要求,这两个标准今年正在进行修订。略微方便充电设施运行管理规范,还有充电设施标志规范设置等等。

  充电服务互联互通标准,这几年互联互通变得越来越重要,国内除了国家电网之外还有很多的其他运营商,不同地运营商之间如果是各自一套标准,一个车辆出行服务依赖于单一网络如果我们可以把所有的运营商之间的信息打通,信息和服务打通,电动汽车用户出行的时候就会变得非常方便,对于服务商的服务网络也是大大降低了这个网络建设的成本。现在已经发布了有四项标准,这四项标准是做的团体标准,首先发布了四项10.21-4,包括虫换电服务信息交换总则,公共信息交换规则,业务信息交换规范,以及数据传输及安全。基本上把我们现在标准发布之后,从2016年到今年2018年我们已经实现了大小运营商以及与车企网络之间打通,这个作用是非常明显,我们后续还有整个系列规划是十个标准, 我在这个后面会减少,还有另外六个标准正在编辑当中。

  充电设施标准路线图,这是我们现在在以上已经完成了的标准基础上,在完成整体产品标准的基础上,我们还要继续完善关键元器件和特殊的标准的要求,下面这是我们正在编制的,大部分没有完成正在编制的一些标准,包括安全基础测试、低压元件,高温、高湿地区的,包括这个高寒的地区,还有高寒标准的特殊要求,就是交流充电的要求以及现场检测技术要求等等。

  更加关注充电设施的安全性,制定验收、运行安全性评价标准以及故障分类及代码标准。充电漫游方面,在修订的这个基础上,后续制定这个剩下其他的几个部分,包括这五个部分,是充电服务智能卡的要求,第六部分是设备介入平台的一个技术借口的要求,第七部分是电动汽车的服务平台与充电设施的服务平台之间的信息借口。第八部分是信息监管的借口。第九部分是信息监管平台的功能要求。第十部分是实现电动汽车即插即充的技术应用标准。

  充电服务,一方面是对于一些标准进行修订,包括交流计量,另外在安全技术防范以及运行管理服务,还有信息安全防范等等相关标准。换电方面,我们在前期标准的基础上继续制定电池箱编码,快换设备以及充电连接器以及这个机构相关的标准。无线充电方面,刚才王老师也讲了,无线充电已经报批项标准,通用要求,通用协议、特殊要求以及电磁环境限值与测试方法的要求,这是大家非常关注的,大家也听到了电磁环境这个电磁环境大不大,安不安全,我们这个标准解答了这个要求。另外制定商用车应用特殊要求还有无线立体车库的的要求。

  大功率充电。正在制定了电动客车这个顶部接触是充电系统通用要求,还有柔性充电堆的要求。前面这个技术这一块没有讲这一块,大功率充电包括这个插充,跟我们现在这个2018版的不太一样,包括这个手插充或者是用器械辅助的插充,还有一种针对商用车大客车等等,实现这个顶部或者测部也有这个底部,我们现在研究顶部接触式的方式,这种方式实现这个大客车的充电,这个方案在研究,标准正在研究,柔性充电堆,就是极控式的充电,我们把所有的充电变换模块集成在一起,从中间可以提供多个充电终端,这个充电终段可以输出的功率是进行集中的控制和调配。

  比如说有一个终端,我们有大车来我们给他调整更大的充电的功率,几个接口之间也可以实现柔性可控。这是现在正在做的,我们现在在讲2015年版的之外,我们想做一个大功率的充电来满足,满足这个大功率充电的需求,从插充的方式现在也正在研究。这两年之外我们已经做出了充电接口和充电协议的相应的设计方案,同时车企和设备企业都已经正在做或者已经作出了设备的样机、样车,在今年底或者明年初就实现示范应用,示范应用的基础上,标准初步方案的内容进行测试以及验证,我们继续推出相应大功率充电接口标准和通用协议标准。

  电动汽车与电网的互动,现在电动汽车与电网互动这一块是涉及到范围很广、技术很广,百花齐放的一个状态。可能会分为几步走,第一步做到的是有序充电,也就是我们在车辆不实现对于电网反馈的情况下,我们先做到对他的充电过程进行有序的调控。一方面根据用户的需求去给他制定特定的充电策略,可能要涉及到一个充电时间要求,充电功率要求以及电网调度需求以及电价等等,各个方面需求的相应综合起来制定一个充电策略。

  另外,进一步地实现有序的可充可放,可以实现进一步大规模的对电网需求的响应。同时,对于车主来说,我们也可以通过一些政策、电价、电力市场的调节,实现对用户从经济上的反馈。

  目前要做的是确定应用场景,研究技术路线,确定标准体系,从而分阶段进行标准制定,初步计划,第一批将会包括V2G的用例、模型以及有序充电相关的标准。

  我的汇报就是这些,谢谢大家。

  以上内容据峰会现场速记整理,未经嘉宾本人审阅。

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