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1、电动汽车各技术领域“十二五”规划分报告10.3.18版一、 背景与需求1 国内研发与产业化基础1.1目前产品技术水平和关键技术掌握情况1.1.1充电机关键技术情况十一五期间，国家制订了加快落实“纯电驱动”的技术转型战略，为了满足纯电动汽车的运行需要，国内“十城千辆”计划的试点城市纷纷开展中小规模充电站建设工作。我国电力科研机构在配用电控制技术，电力电子变流控制技术，电力需求侧管理技术、充电站关键技术等方面研究开发经验丰富，并具有较强的试验检测能力。在电动汽车能源供给研究领域，已经进行了电动汽车能源供给系统相关技术研究，在电动汽车充电机、动力蓄电池成组应用等方面具备了很强的关键技术研发能力和丰富
2、的实践经验，已研发出系列充电机，参与建设了奥运电动公交车充电站和上海世博会充电站（电池更换站），进行了电动汽车供充电系统相互影响研究和测试，开展了电动汽车能源供给模式、配套政策与发展战略研究，建成了国际领先的电池特性实验室。在快速充电技术方面，国内的多家科研机构都开展了研究。其中，北京交通大学在恒极化快速充电方式研究中，已经取得了比较好的阶段性成果。锂离子电池快速充电技术及装置，将电池剩余容量从20%充到80%，充电时间缩短至常规充电时间的1/3。目前存在的主要问题有：充电机产品性能有待进一步提高：目前使用的充电机产品输入电流谐波含量较高，轻载条件下的转换效率较低，对不同车辆及电池系统的适应性
3、较差；1.1.2充电站关键技术情况自“九五”以来，以电动汽车研发为重点，已经对电动汽车进行了长达十余年的支持，已经形成了多种车型，在各地开展了多种多样的示范运行工作。与车辆示范相配套建设了部分充电站，初步掌握了充电站和电池更换站的设计方法，并建成了一批充电站。其中2008年建成的北京奥运电动公交车充电站采用电池更换方式，具有国际先进水平，是目前已建成的国际规模最大的充电站。结合奥运充电站，国家电网公司专项开展了电动汽车充电站与电网相互影响的测试和研究工作。1.1.2 氢能基本设施关键技术情况我国从十五期间开始氢能基础设施的研发，通过863项目的支持，完成了两座加氢站的建设，初步掌握了加氢站的系
4、统集成技术。但目前国内加氢站数量仍然较少，制氢技术也比较单一，设备的开发与集成水平与国外还有相当的差距，总体上处于起步阶段。国内的设备水平还达不到加氢站的实际要求，加氢机、压缩机、高压储氢瓶组等关键设备等基本依赖于进口。国内目前最高的加注压力为与国外先进水平相比还有很大的差距。1.2技术应用和产业发展情况1.2.1 充电站技术应用和产业发展情况2010年初建成的上海世博会充电站用于满足120辆纯电动公交车的电能补充需求。站内主要设备有112组备用电池、2套（4个）电池快换机器人、28个单元（每个单元可放12个电池箱）电池充电和存储架，28个单元充电器架（每个单元可放9kW充电机8台，30kW充
5、电机4台）。针对锰酸锂电池采用7台9kW充电器为一个车的电池进行充电，针对磷酸铁锂电池采用两台30kW为一个车的电池进行充电。 2009年，在北京市北四环健翔桥建成了北京纯电动乘用车示范充电站。武汉市利用市公交集团的场站资源，共同建立了混合动力公交车的维修保养阵地，在市区内建立了电动车辆的充电站。天津市在中国汽车技术研究中心和开发区各建设一个充电站。杭州市建立了电动公交车和电动出租车2座充电站（换电站维护中心）。株洲在株洲市黄河南路公交河西基地院内，建有五个充电车位，一个带维修地沟的专用维修车间，实现了电动公交车的充电、维修及保养功能。威海市在公交公司厂区建设了一座有8台充电机的充电站。“十城
6、千辆”的试点城市有多个充电站在计划建设中，以北京为例就有： 北四环小营电动公交车充电站，满足约140辆公交车充电需求； 四惠大型永久纯电动公交车充电站，将熊猫环岛充电站的全部设施转移过去，并新增大量充电设备； 航天桥纯电动环卫车充电站，满足首批30辆环卫车的充电需求； 白云观纯电动环卫车充电站，满足大批量环卫车的充电需求。1.2.2 氢能基本设施技术应用和产业发展情况我国目前有两座加氢站，一座位于北京永丰科技园区，建于2006年，是国内第一座加氢站并成功服务于2008年北京奥运会，该站一期工程采用外供氢，二期工程采用天然气重整站制氢，目前正在进行的三期工程将建成电解制氢装置。该加氢站具备给20
7、辆燃料电池客车加氢的能力，是世界上规模最大的加氢站之一。另一座是上海安亭加氢站，该站所用氢气来自上海的工业副产氢气。此外，上海还正在建设一座新的固定加氢站和两台移动加氢车，在2010年世博会期间将由这两个固定加氢站和两台移动加氢车组成一个小型供氢网络，为世博示范运行的燃料电池车队提供氢气加注服务。2、国外发展现状与趋势 2.1国外典型产品技术水平和产业化及市场应用情况2.1.1 充电基本设施技术技术水平和产业化情况巴黎是最早将清洁能源汽车引入公交系统的城市。在巴黎市区有大量纯电动公交车参与公共交通运营。随着电力驱动系统的开发成熟，纯电动轿车也在巴黎市民的生活中开始扮演越来越重要的角色。为方便市
8、民出行，巴黎市政府推出了一张“充电站分布图”，市民可以轻松地根据该图找到最近的充电站。英国的一家公司发明了被称为Elektrobay的路边充电站，它的体积比较小，使用方便。电源插座和家用的交流电源插座相同，但是电流比家用电器大很多。因此它不仅可以为微型电动车充电，也可以为大功率的电动车快速充电。为了配合英国政府的电动车普及计划，英国政府出资2500万英镑购买了500个Elektrobay充电站，这些充电站被设置在停车场和路边，方便电动车使用。美国SolarCity公司在101高速公路上为Roadster车型建造了5个充电站。其中，有4个是建在荷兰合作银行( Rabobank )所在地。每个充电
9、站能够提供240V、70A快速充电服务，能够在3个半小时内为纯电动汽车Tesla Roadster充满电。目前投入使用的4个充电站中，有3个充电站被电力网所覆盖，另一个充电站装备有太阳能电池板，能够产生30kW的电力。另外，适用于其他车型的通用型充电器大约会在2010年3月后投入使用。在日本，东京电力公司与各大汽车厂商密切合作，致力于电动汽车充电站基础设施建设。东电宣布，将引进3000辆电动车作为营业、服务用途。同时在日本的超市、便利店、邮政局以及停车场等公共场所陆续建设充电站。计划2009年在日本首都先建200多个充电站，3年后增加到1000个以上，每个充电站所需费用是400万日元(约25万
10、元人民币)。车辆10分钟完成充电，行驶路程是60公里。这样，人们在购物、办事时就可让汽车补充电源。2.1.2 氢能基本设施技术技术水平和产业化情况为配合燃料电池汽车的快速发展，近年来全球掀起了氢能基础设施研究及建设的高潮，尤以欧盟、美国、日本等国家发展最快。制氢方面，发达国家在加氢站制氢技术的集成化、自动化、低碳化、高效化等已达到较高的水平，并已示范了采用多种制氢技术的加氢站，包括各种原料重整或水电解等现场制氢技术和多种输送储运方式的外供氢源技术；加注方面，国外已具备了70MPa加注能力；设备及材料方面，如加氢机、压缩机、高压储氢瓶组等关键设备的研发水平及制造能力已经达到相当高的水平。加氢站的
11、整体设计水平、安全保障能力近年来得到快速的发展，标准、规范和制度已经形成比较成熟、完善的体系。国外某些地区“氢能走廊”、“氢能高速公路”的建设方兴未艾。2.2发展趋势2.2.1 充电基本设施发展趋势在充电机研发方面，发展趋势如下：在不损害电池性能参数的基础上，研究快速充电策略，研制快速充电机。利用可再生能源发电对电动汽车充电，利用波动性可再生能源发电进行柔性充电的控制理论，并研制电动汽车柔性充电控制设备及充电机。实现电动汽车与智能电网互动的小型、智能化、高效率的双向功率变换器件、设备和控制技术，面向智能电网的电动汽车基础设施建设模式也是现在研究的热点。2.2.2 氢能基本设施发展趋势 制氢方面
12、，一方面，采用风能、太阳能、地热能等可再生能源制氢技术的加氢站比例正逐年上升，另一方面，化石燃料制氢技术及水电解技术向着小型、高效、低成本的方向发展；加氢方面，70 MPa加注压力代表着未来加氢技术的发展方向。国外某些地区加氢站正向着规模化、网络化方向发展。3、技术对标及技术需求 3.1 充电基本设施技术对标与技术需求在站用充电机技术领域，国内外基本处于同一水平，甚至国内在纯电动公交车充电机、充电站应用方面还处于国际领先水平。由于电动汽车在世界领域的应用都是处于政府扶持阶段，因此应用规模相对于传统车还是微乎其微，因此充电机技术还需要不断地提高功率密度和效率，优化充电控制策略，降低成本。随着电动
13、汽车产业的发展，现有的电动汽车基础设施设计和建设水平已不能适应实际需求。国内在充电站的设计方法、标准以及测试认证方面尚处于空白，与即将形成的电动汽车产业化生产和大规模应用不相匹配。主要表现在一下几个方面。（1）基础设施设计建设、优化匹配的基础理论需要研究虽然国内已经建设了整车充电和快速更换模式下的充电站，但在不同充电站运行模式下（整车常规充电、整车快速充电、电池快速更换等）的充电系统优化匹配、供电系统优化设置、对电网影响评估与治理等方面还未形成完善的理论体系，无法在指导充电站设计与建设方面发挥重要作用。（2）充电站、加氢站运行、管理机制不完善，自动化水平有待进一步提高充电站、加氢站运行、管理机
14、制相比国外落后，自动化水平较低。（3）基础设施建设标准体系亟需建立在充电站功能与区域布局划分、充电站设计规范、充电站建设施工规范、工程验收规范等方面的标准尚不完善，使得充电站无法达到统一的设计和建设标准，充电站相关设备无法标准化，从而无法有效降低充电站的设计和建设成本。（4）充电站扩展功能及相关基础理论需要研究充电站在完成基本的电动汽车充电功能外，在动力电池梯次利用和V2G等方面都具有广阔的功能空间，但与以上功能相应的基础理论体系、基本功能与扩展功能之间的运行管理机制、扩展功能设计与建设标准体系等方面目前都尚处于研究起步阶段。3.2 氢能基本设施技术对标与技术需求我国和发达国家在氢能基础设施方
15、面的主要技术指标对比如下表所示。表1国内外氢能集成设施主要技术指标对比比较项目/指标国外国内制氢方式SMR,电解水，可再生能源制氢等多种方式以SMR和工业副产氢为主的单一制氢方式电解水直流电耗 kWh/Nm34.85.0SMR最小制氢能力Nm3/h3050关键设备制造能力-压缩机等依赖进口最高加注压力MPa7035自动化水平自动加注、远程监控人工操作通过国内外氢能基础设施的技术水平对标分析可知，当前国内在制氢、储氢和加注等环节与先进国家均有较大的差距，需要加大在小型电解水制氢装置、压缩机、高压加注机等关键设备的研发及投入力度，重点开展以低成本、低碳化为方向的先进制氢技术的研究。4、战略重点的选
16、择、确定4.1 充电基本设施战略重点在充电机层次上，重点开发适应不同充电站需求的充电机产品，并且达到产业化规模，主要包括：（1）开发满足不同车型系列的车载充电机、地面充电站充电机产品，进行充电机产品的系列化、模块化开发。（2）完善充电机的综合性能：包括提高充电机系统效率、功率因数、输出控制精度等技术指标，降低充电机对电网的谐波污染，完善充电机与电池管理系统间的充电控制配合。（3）建立和完善充电机的质量检测体系和生产工艺，进行充电机产品的产业化生产。（4）制定充电机技术标准，规范充电机的生产和运用。在充电站层次上，重点研究充电设施规划方法、充电站设计导则、充电设施的安全保障措施、充电设施与电网相互影响等。达到如下要求：（1）安
