鉅大LARGE | 點擊量：242次 | 2023年09月21日
麥肯錫：充電難、電費高成電動汽車推廣瓶頸 大容量電池有妙用
由于擔(dān)心充電問題，人們不愿購買電動汽車。
但公共的、快速充電的基礎(chǔ)設(shè)施尚未普及或盈利。
有一種方法可以解決這個難題。
電動汽車開始贏得相當(dāng)多的關(guān)注，但在美國的道路上仍然很少見到。
到2017年上半年，美國已經(jīng)售出不到80萬輛電動汽車(BEVs)，占所有汽車的1%。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但是，由于消費者接受度的提高、技術(shù)的改進和支持性的監(jiān)管措施，經(jīng)濟上升近來一直很強勁。
據(jù)麥肯錫估計，到2030年，美國公路上可能會有10到1100萬輛電動汽車。
不過，要實現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須改善基礎(chǔ)設(shè)施的配備。
盡管許多電動汽車是在家里收費的，但是關(guān)于那些正在旅行的人或者沒有自己的車庫的人來說，公共充電收費站是必要的。
目前，美國只有大約16000個公共充電站;而加油站的數(shù)量是這個數(shù)目的7倍。
其中只有不到2000家是快速充電站，因為它們的價格昂貴，而且目前沒有盈利，交易量也很少，甚至不可能達到收支平衡。
這是典型的先有雞還是先有蛋的情況。假如人們擔(dān)心買電動汽車可能會陷入沒電的境地，人們就不會愿意買電動汽車。
但除非出售更多的電動汽車，否則將不會為它們供應(yīng)更多的充電基礎(chǔ)設(shè)施。
電動汽車有兩個重要問題。首先是方便。
現(xiàn)在大多數(shù)的公共充電站都是二級，意思是他們每小時供應(yīng)7到19千瓦時的能量(一千瓦時等于一加侖的汽油)。
一輛60千瓦時的電動轎車要5到10個小時的時間才能在常規(guī)(而不是快速充電)的2級站加油。
擁有這么少的站點和如此長的服務(wù)時間會讓潛在的買家望而卻步(見圖1)。
第二，經(jīng)濟性。
雖然直流電快速充電(DCFC)站150千瓦的功率可以在30分鐘內(nèi)充滿一輛電動轎車，但安裝成本高達15萬美元;一個50千瓦的DCFC空間站要5萬美元。
更高的千瓦能更快地供應(yīng)更多的電力。但DCFC的運行也很昂貴。
費用背后的一個原因是需求收費。
所有的電力用戶都要為他們消耗的能量付費，這是在kWh中測量的;這個費用就像用了加侖的水。
包括充電站在內(nèi)的非住宅用戶，在一個月內(nèi)的15到30分鐘內(nèi)使用的最大能源也需支付一筆費用。
以千瓦(kW)為單位，這種用電方式簡直是揮霍無度。
它被評估以補償發(fā)電廠、電力線、變壓器等的固定成本，即使在需求旺盛的時候，也能將客戶連接到電網(wǎng)和供電電源。
需求費用占了消費者電費的很大一部分，并且可以使電動汽車充電站無利可圖(見圖2)。
在電動汽車充電的具體情況下，只要一輛汽車插上插頭，站長就必須支付一次充電費用。
這是基于幾個因素，包括站點上充電器的數(shù)量，汽車插頭使用時所使用的千瓦的最大功率，以及在15-30分鐘內(nèi)充電的汽車數(shù)量。
假設(shè)一個DCFC站有4個150千瓦的充電器。平均一個月，每天有兩到三輛車來充電，但不是同時。
每輛車充電的速度為150千瓦，收費至少15分鐘;因此，這個月的峰值是150千瓦。
假如兩輛車在15分鐘內(nèi)出現(xiàn)，那么使用的峰值能量將是300千瓦，這將使這個月的需求新增一倍。
需求的價格最低可達每千瓦時2美元，最高可達每千瓦時90美元;矛盾的是，在電動汽車更受歡迎的州，比如加利福尼亞、馬薩諸塞州和紐約，價格往往更高。
在一個高收費的國家，沒有汽車同時充電，每月的需求費用可能是3000到4500美元。
關(guān)于電動汽車的所有者來說，這可以轉(zhuǎn)化為每期30到50美元，加上實際能源的成本。
客戶就是不愿意支付這種成本。很明顯，假如有更多的客戶，每次充電的成本將會下降。
但由于目前的成本如此之高，投資者在建站的速度很慢，而且由于充電站數(shù)量不足，消費者購買電動汽車的速度也很慢。
有一種方法可以解決這個難題:固定電池存儲(見表3)。充電站中的電池可以使用直流(DC)充電和放電，并通過一個大的逆變器連接到電網(wǎng)。
他們可以在成本較低的時候向電網(wǎng)交費，儲存電力，并在需求較高時發(fā)電(這種做法稱為高峰調(diào)節(jié))。
當(dāng)一輛汽車到達時，電池可以在不要電網(wǎng)的情況下，以150千瓦的速度輸送電力。
假如兩輛車到達，其中一輛可以用電池充電，另一輛從電網(wǎng)充電。
在這兩種情況下，經(jīng)濟性都在改善，因為電力本身的成本和需求費用都大大降低了。
此外，根據(jù)麥肯錫的研究，電池的成本正在下降，從2010年的每千瓦時1000美元降至2016年的每千瓦時230美元。
其他系統(tǒng)的費用，如逆變器、容器、軟件和控制、場地設(shè)計、施工和連接到電網(wǎng)的費用也都在降低。
下文是其工作原理。
一個站長安裝了一個電池系統(tǒng)，能以150千瓦的功率充電和放電，并以300千瓦時的電池電量來儲存能量。
在沒有車輛的情況下，電池系統(tǒng)會充電，以確保能源可用，不會引發(fā)更高的需求。
當(dāng)一輛汽車到達時，靜止的電池在不要電網(wǎng)的情況下就能供應(yīng)所需的電量。當(dāng)兩輛車進來時，電池可以供應(yīng)電力給一輛，而電網(wǎng)可以供應(yīng)給另一輛。
一個擁有300千瓦時容量的電池可以通過幾個類似這樣的充電和充電來管理峰值需求，從而使峰值需求保持在150千瓦以下。
通過這種方式配置的系統(tǒng)可以將需求費用降低到最低限度;這將是每月3000美元，不要轉(zhuǎn)嫁給消費者，這將大大降低成本。
TSLA已經(jīng)表示將朝著這個方向發(fā)展，而其他公司可能會效仿。
但假如電動汽車在高速公路上行駛時，電池將不再能夠有效地減少高峰需求，因為沒有足夠的時間給它們充電，因為汽車排著隊等待電力。
不過，在這一點上，規(guī)模經(jīng)濟將會開始發(fā)揮用途，而需求費用將會被通過車站的許多汽車所吸收。
這并不意味著配備在充電站的電池將會過時。它們?nèi)匀豢梢猿蔀閮r值的來源。
在每個小時，如在加州，電池的成本相差很大，電池可以降低每千瓦時的電力成本。
它們還可以通過供應(yīng)額外的電網(wǎng)服務(wù)(如頻率調(diào)節(jié)和需求響應(yīng))來出現(xiàn)收入。
鑒于人們對環(huán)境的擔(dān)憂、油價的波動以及成本的下降，人們對電動汽車的前景相當(dāng)樂觀。
麥肯錫估計，到2030年，電動汽車占全球汽車總量的不到1%，到2030年將達到20%(汽車)和12%(商用車輛)。
但這些都是假設(shè)的情況。事實上，最終決定電動汽車命運的是消費者。
習(xí)慣了傳統(tǒng)汽車的安逸，他們也想從電動汽車中得到相同的東西。要實現(xiàn)這一點，收費必須變得更便宜、更容易。
通過降低運營成本，新增收入，提高可靠性，電池存儲在這一進化過程中扮演著至關(guān)重要的角色。
