新能源车充电系统的发电趋势 (电动车加油充电系统)

作者:洪超飞

前言

电动汽车在中国得到了快速的发展,但与此同时也面临着一些问题。其中充电难就是一个最大的制约因素:慢充耗时长,而超级快充又受制于电网的承受能力难以大规模部署。

新能源车充电系统的发电趋势,新能源车智能充电桩向电网供电

这里,提供一种电动汽车充电保障方策路:那就是油气发电式快充(也可以称为油气增程式快充),就是以油/气式发动机驱动发电机为电动汽车充电。这种方法能够依托现有的加油站,在全国范围内快速布局快充网络,并且可以向社区进一步延伸。

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关于油气发电式快充

在展开之前,有必要提及“增程式能源汽车”。为了解决纯电汽车续航不足的问题,增程式汽车在配置电池的同时还搭载有增程器,也就是由汽油或柴油发动机驱动的发电机。一般而言增程式发电机的发电功率可以达到50-70千瓦。增程式汽车的优点是可以通过加油让汽车获得无限续航,不过它的结构也比较复杂,造价也比较高。

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结合增程式汽车的优缺点,我们可以进一步将其升级为油气发电式快充(油气增程式快充):即将汽车上的增程模块进一步放大改良,并将其做成快充桩放置在加油站以及特定的区域。当电动汽车需要进行充电时,增程式快充桩只需启动发动机就能充电。

油气发电式快充有诸多优点

充电功率大,适用于各种电动汽车

油气发电式快充桩一般是由几台中小功率发动机或一台大功率发动机/发电机组构成。比如5台2.0T发动机驱动5台100千瓦发动机,再加一个容量为50-100千瓦.时的电池,就可以构成一个最大输出功率为600千瓦的快充;或者一台300千瓦的发电机,再加上一个容量为50-100千瓦.时的电池,构成一个最大输出功率为400千瓦的快充。这样即便是100千瓦.时的大容量汽车电池,也可以在10-20分钟之内将电池充至80%电量。

当然在周边电力允许的情况下,这种油气式快充也可以引力电源线,从而形成“油气快充+电网快充+蓄电池”之三合一混合系统,这可以在电网能够承受、且不会引起电网震荡的情况下充分使用电网电力,又能在需要之时快速启动油气快充保障电动汽车的充电需求。

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大功率并联式油气快充示意图

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柴油快充具有成体低和安全性高的优势,适于公共停车场布放

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现有的车用增程器也可以改为成油气式快充

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天然气卡车发动机非常适合改成超级愉快充,成本低环保效果好

大功率电桩除了可以实施一对一快充之外,也可以实施“一对多”电,比如一台500千瓦的油气快充桩,也可以同时为10辆电动汽车充力。这种慢充有利于对汽车电池构成保护。

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大型电动客车和大型电动卡车也可以接受快速充电服务。只要有需求,增程式快充可以方便地组合出1000千瓦级的快充,即便是300-400千瓦.时的大容量客车/卡车电池也能在很短的时间完成80%的充电。

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电动大巴也能快速充电

节能环保且经济性好

和现在的燃油车相比,油气发电式快充也具有环保和节能的优点。首先油气发电式快充桩中的发动机始终工作在最佳状态,燃油效率和排放都优于汽车上面的燃油发动机;其次,增程式快充桩可以使用天然气、柴油等燃料,这些燃料要么具有更高的环保性能要么具有更好的经济性。这比为了保障电动汽车电力供应,进一步扩建燃煤电站更环保更高效。

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即便是与电力系统的超充站相比,油气发电式快充的也有不错的经济性:现在特斯拉的快充电费大约为2.4元/度。而以95号汽油和0号柴油为燃料的增程器电价约为1.4元-1.6元/度,如果用天燃气成本会更低,因此算上增设快充的设备成本以及企业利润,油气快充的电价也与特斯拉快充基本相当。

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中国天燃气重卡已有很大的销量,具有高环保与低成本的优势

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中国天燃气重卡已有很大的销量

和学界探讨中的电池蓄能式快充站相比,油气发电式快充也有优势。因为蓄能式快充需要极大量的锂电池,如果这是全新的电池是显然是对锂电池资源的巨大耗费,如果是二手电池那 么将会导致巨大的电量损耗。而油气式快充,本身就是以天然气和燃油这种最易储存的方式蓄能,并且在发电之后直接精准地充入汽车电池,无需再经过蓄能电池这个中间环节。

不会对电网构成冲击,也不会因电网受损被殃及。

现在的各种大功率超级快充,都是基于国家电网的基础上建立的,无论是现在的200千瓦级快充还是将来规划中的500千瓦快充,都容易对电网构成超负荷及震荡。但是油气式增程式快充是基于发动机独立驱动的基础上建立的,因此无论快充功率有多大,都不会对电网构成负荷与冲击。

同时由于这种油气增程式快充是独立的,也不会因为电网的受损而瘫痪,甚至可以在电网瘫痪时还可以在局部地区提供应急电力供应。因此从战略安全的角度上看,建立并维持石油体系基础上油气式快充是必要的,可以防止因完全依赖电力系统快充导致电动力汽车“被放进一个篮子”。

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以现有加油站为依托,构建覆盖全国的快充网络

石油系统在多年前就有在加油站布局快充桩的想法。但是由于涉及到与电力系统的合作、电网的稳定等一系复杂因素而作罢。如果以燃油、天然气为基础发展油气式快充,则石油系统完全可以独立自主地地依托现有加油站在全国布局快充网络。而且,还可以将油气式快充做成模块式拖车结构,在开放型停车场以及车流较为密集的区域灵活布置。

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天然气具有低成本高环保的优势

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促进电动汽车快速发展

如果在全国建立起了密集的快充网络,混动、增程式新能源车基本可以淘汰了,因为油气式快充无处不在,根本就没有必要让汽车自己再背上增程式动力系统。而在纯电汽车方面,续航在200-400公里之间中等续航车型将会成为主流;而少数1000公里续航的中高端电动汽车、大型纯电客车卡车也将是如鱼得水,超大功率油气快充可以在很短的时间内为大容量电池充满电。

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另外对于某些有实力的汽车厂家而言,油气增程式超冲站本身就是一个不小的市场:如果在全国普及的话,这种油气式充电桩可能部署几十万台,如果汽车厂家能吃下这些订单的话也有不小的收益。

结语

综上所述,发展油气式快充系统,或是解决电动汽车充电难的一个捷径。它可以依托现有加油站,快速建立起覆盖全国的超充网络当然。这种油气式增程快充系统还只是我个人的一点思路,是否可行还需专家及专业机构的进一步研究。

大家对这个油气式增程快充系统有何看法,也请仅仅发表自己的看法。