电动轻型车辆充电

私人充电器的数量几乎是公共充电器的十倍，大多数车主都在家里充电。

 

家庭充电是目前最常见的电动汽车充电方式。

拥有可配备充电设施的私人停车位的电动汽车车主可以在夜间充电，这不仅方便，而且通常可以利用需求相对较低的电价。

家庭充电设施的可用性在不同地区存在很大差异，与城市、郊区和农村人口以及收入水平的差异有关。在人口密集的城市，大多数人住在多单元住宅中，家庭充电设施的可用性更加有限，电动汽车车主更加依赖公共充电设施。这种情况在韩国最为明显，韩国是世界上人口最密集的国家之一，公共充电设施与电动汽车的比例最高。

 

虽然充电设施的可获得性与实际使用性有所不同，但它可以作为衡量各国电动汽车车主家庭充电水平的有用指标。

 

在挪威，电动汽车在新车销售中所占的比例超过 90%，而在墨西哥，这一比例不到 2%，但据报道，在家充电的电动汽车车主比例相似，分别为82%和71%。

英国是报告的家庭充电设施可获得性最高的国家之一，为93%，其中一半以上是智能充电器。这在一定程度上是因为英国是第一个发布智能充电点法规的国家，但更重要的是，这也可以归因于早期电动汽车采用者中有很大一部分拥有可以安装充电器的房屋。

在印度，55%的消费者表示他们目前可以使用家庭充电。正如欧盟所提议的那样，修改建筑法规以强制使用充电器是一种有效的方法，可以随着时间的推移增加使用率，尤其是对于住在租房中的人来说。

 

在电网电压为 220V 或以上的地区，电动汽车车主可以在一夜之间用普通家用插座为车辆充电。

这是最常见的情况，在欧洲、澳大利亚、拉丁美洲大部分地区和亚洲大部分地区都是如此。

 

在电压较低的地区（通常为 100-120V），用普通家用插座充电速度要慢得多，并可能带来安全风险。因此，在电网电压为100-120V的国家，要想在十小时内完成充电，就需要安装专用充电器。

在一些电动汽车家庭充电占比很高的国家，例如美国（ 83%）和加拿大（80%），情况就是如此。然而，这其中也包括那些有着雄心勃勃电气化目标的发展中国家，例如印度尼西亚、哥斯达黎加和哥伦比亚，这些国家的成本（约几百美元）和私人停车位较少可能对私人充电器的安装造成重大障碍。

 

因此，对更昂贵的公共充电的依赖可能会更高。除了家庭充电外，私人充电还包括其他非公开的充电器，例如专供某些机构的员工、车队或客户使用的充电器。例如，美国有15,900 个这样的私人非家庭充电器。在欧盟，超过250,000 个充电器被描述为限制使用。

 

虽然许多国家已经建立了完善的家庭充电基础设施，但两轮电动车的前景却截然不同。

在印度和东盟国家，两轮电动车的库存和销量持续增加。这些不断增长的市场也看到了电池更换技术的增长势头，尤其是在印度。

 

2023 年，总部位于中国台北的电池更换公司 Gogoro宣布与印度马哈拉施特拉邦建立 25 亿美元的合作伙伴关系。Gogoro 打算投资超过15 亿美元部署智能电池基础设施，其中将包括其电池更换站。其他印度初创企业如 Sun Mobility 和 Battery Smart 分别筹集了5000 万美元和3300 万美元，用于进一步扩展电池更换基础设施。

在其他地区，非洲对两轮电动车电池更换技术的投资也有所增加。总部位于卢旺达的 Ampersand 公司目前每月为 1700 多名客户进行140000 次电池更换，这些客户每周在基加利和内罗毕共行驶 140 万公里。非洲电动 2W 初创公司 Spiro 在 2023 年获得了约6000 万美元的融资，用于扩大其电动车队并资助 1000 多个换电站。

 

图：2015 年至 2023 年公共和私人安装的轻型车辆充电站（按额定功率和类型）

IEA 根据国家提交的分析。“私人 - 其他”是指非公共充电站或私人住宅内的充电站。家庭充电站存量是根据电动轻型汽车存量和区域对电动汽车供电设备 (EVSE)/电动汽车 (EV) 比率的假设估算得出的

 

政府正在加强对公共充电基础设施的支持。

尽管私人充电桩数量更多，但公共充电桩及其基础设施的互操作性是实现更广泛采用和更公平使用电动汽车的关键。

2023 年，公共充电桩存量增长超过 40%，快速充电桩的增长速度达到 55%，超过了慢速充电桩的增长速度。截至 2023 年底，快速充电器占公共充电桩总数的 35% 以上。

 

总体而言，中国在电动汽车充电设备 (EVSE) 部署方面处于领先地位，拥有全球 85% 以上的快速充电器和约 60% 的慢速充电器。

 

中国电动汽车销售份额已超过 35%，已超过其 2025 年的政策目标，目前正将重点转向充电基础设施建设，目标是到 2030 年实现城市和高速公路全覆盖，并扩大农村覆盖范围。

中国还开始支持更可持续的充电行为，目标是到 2025 年，60% 的电动汽车充电发生在非高峰时段，从五个试点城市开始。

2023 年底，欧盟就替代燃料基础设施法规 ( AFIR ) 的文本达成一致，该法规要求在欧盟主要交通走廊（跨欧洲交通网络 [TEN-T]）沿线每 60 公里设置一个公共快速充电器。

这将确保每辆注册的 BEV 有1.3 千瓦的公共充电器可用，每辆注册的 PHEV 有另外 0.8 千瓦的公共充电器可用。

 

其他发达市场也在扩大对电动汽车充电设施的支持，同时减少对汽车激励措施的资金投入。

 

英国已经停止了对私家车的补贴，但维持了对私人和公共充电设施的激励措施。

截至 2023 年，英国已安装超过 53,600 个充电设施，预计到 2030 年将安装30 万个公共充电设施，有关支付和可靠性的新法规也旨在改善客户体验。

在其他地方，韩国降低了电动汽车补贴的金额，同时承诺为电动汽车充电设施提供资金。这吸引了更多私人投资进入该行业，迄今为止已安装超过 20 万个公共充电设施。

 

在其他国家，EVSE 目标与车辆目标同时采用。

 

新西兰于 2023 年发布了充电战略，目标是建立一个充电枢纽5到 2028 年，在主要高速公路上每隔 150-200 公里设置一个充电站，并在农村地区安装至少 600 个充电站。

美国宣布为新的 EVSE 项目提供资金，并且已经安装了超过 180,000 个公共充电器，以实现到 2030 年达到 500,000 个的目标，同时还为现有充电器的维修或更换提供资金。

加拿大目前有望实现到2026 年拥有 33,500 个充电端口的目标。

发展中市场也越来越认识到 EVSE 的重要性，例如印度在 2023 年为超过7,000 个快速充电器提供了资金。

 

随着公共充电桩数量的增加，人们的注意力也转向了充电基础设施的互操作性。

 

在美国，SAE International 宣布将根据北美充电标准 (NACS) 将特斯拉的充电连接器 (J3400) 作为北美标准。

其目的是确保任何供应商或制造商都能使用和部署该连接器，为电动汽车驾驶员提供更多可靠、便捷的北美充电选择。

欧洲的 AFIR 法规和北美的 NACS 都是为加强充电基础设施互操作性而制定的立法的典范。

要实现更多地区之间的更高互操作性，需要加强所有利益相关者之间的合作，以商定共同的标准和协议。

 

在其他国家，EVSE 目标与车辆目标同时采用。

 

新西兰于 2023 年发布了充电战略，目标是建立一个充电枢纽到 2028 年，在主要高速公路上每隔 150-200 公里设置一个充电站，并在农村地区安装至少 600 个充电站。

美国宣布为新的 EVSE 项目提供资金，并且已经安装了超过 180,000 个公共充电器，以实现到 2030 年达到 500,000 个的目标，同时还为现有充电器的维修或更换提供资金。

加拿大目前有望实现到2026 年拥有 33,500 个充电端口的目标。发展中市场也越来越认识到 EVSE 的重要性，例如印度在 2023 年为超过7,000 个快速充电器提供了资金。

 

随着公共充电桩数量的增加，人们的注意力也转向了充电基础设施的互操作性。

 

在美国，SAE International 宣布将根据北美充电标准 (NACS) 将特斯拉的充电连接器 (J3400) 作为北美标准。

其目的是确保任何供应商或制造商都能使用和部署该连接器，为电动汽车驾驶员提供更多可靠、便捷的北美充电选择。

欧洲的 AFIR 法规和北美的 NACS 都是为加强充电基础设施互操作性而制定的立法的典范。

要实现更多地区之间的更高互操作性，需要加强所有利益相关者之间的合作，以商定共同的标准和协议。

 

图：2015 年至 2023 年按慢速充电器和地区划分的公共安装轻型车辆充电站 / 图2：2015 年至 2023 年按快速充电器和地区划分的公共安装轻型车辆充电站

IEA 根据国家提交的分析。显示的值代表充电点的数量。

 

公共充电设施的推广需要与电动汽车销售保持同步

电动汽车充电器的部署应与电网发展相协调，以确保新连接与更广泛的电网规划范围相一致。如果管理不当，充电可能会导致峰值需求激增，这意味着确保输配电网的规模和装备适当变得越来越重要。

随着电动汽车部署的增长，分时电价和智能充电等充电管理策略将变得更加必要。

 

在家庭充电设施较不便利的地区，公共充电设施与电动汽车使用量之间的高比率至关重要，有助于更广泛地改善消费者体验。

足够的覆盖范围减少了对续航里程的担忧，并允许使用电池容量较低的车辆，从而降低成本和关键材料需求。由于各个国家/地区的供需动态各不相同，准确规划最合适的比率可能具有挑战性。

公共充电基础设施不足（电动汽车：电动汽车充电设备比率高）可能会给客户带来相当大的不便，而基础设施过多（电动汽车：电动汽车充电设备比率低）可能会不经济。

找到适当的平衡对于确保电动汽车用户的最佳利用率和满意度非常重要。

 

考虑到快速充电器每天可以为更多电动汽车充电，因此考虑每辆电动汽车的总充电容量可能比考虑电动汽车与电动汽车充电设备的比例更为重要。

在基础设施开发的初始阶段，充电容量与电动汽车的比例通常较高，因为在市场成熟之前，充电器的使用率可能较低。

随着市场的成熟和利用率的提高，每辆电动汽车的容量趋于下降。

 

通过高速公路沿线的电动汽车充电设施连接城市是许多政府的优先事项。

 

2023 年，澳大利亚政府宣布将通过“驾驶国家基金”向国家道路和驾驶员协会提供 3930 万澳元，用于在国家高速公路沿线建造电动汽车充电桩。

该提案（与新西兰的提案类似）旨在在符合条件的路线上每隔 150 公里安装一个充电桩。

 

充电比率也表明了政府在慢速充电和快速充电方面的不同优先顺序。

 

尽管新西兰的每个充电器拥有的车辆数量最多，但在考虑每辆电动汽车的充电容量时，它领先于澳大利亚和泰国等国家。

这可以归因于新西兰优先考虑快速公共充电器，而不是慢速充电器，导致其快速充电器与慢速充电器的比例在全球范围内最高，达到 75%。

同样，全球比例排在其后的是南非、中国和挪威，分别为 53%、44% 和 41%。

在这个范围的另一端是巴西、荷兰和韩国等安装了更多慢速公共充电器的国家，快速公共充电器的比例分别占 0.1%、4% 和 10%。

 

图：2023 年每个公共充电站的电动轻型汽车数量和每辆电动轻型汽车的功率

IEA 根据国家提交的分析。EV = 电动汽车；EVSE = 电动汽车供电设备；LDV = 轻型汽车。每辆电动汽车的千瓦数是假设慢速充电器为 11 千瓦、快速充电器为 50 千瓦而估算的。官方国家统计数据依赖于更详细的数据，可能与这些值不同。

 

电动重型车辆充电
重型车辆专用充电是下一个前沿！

电动重型货车通常可以使用与轻型货车相同的充电点，但车辆和电池的尺寸都较大，因此需要更长的充电时间，这可能会干扰正常运行，最终需要专用设备和设施。

此类重型货车充电设施仍处于大规模开发和部署的早期阶段。

 

全球范围内，兆瓦级充电器标准的制定正在取得进展，旨在实现电动重型货车的最大互操作性。

这对于快速推出充电技术以及减轻汽车制造商、进口商、国际运营商和设备供应商面临的任何潜在风险和挑战至关重要。

 

2023 年，欧盟和美国提出了一系列充电基础设施建议，包括协调两个地区之间的标准。

从本质上讲，这得到了SAE International 和国际标准化组织 (ISO) 等国际标准化组织对兆瓦充电系统 (MCS) 的认可，该系统允许充电容量高达 3.75 MW。

一些主要在欧洲运营但正在全球扩张的公司（例如Kempower ）预计将在 2024 年推出设计为运行功率高达 1.2 MW 的充电器，早于 MCS 的正式标准化，但预计这不会引起分歧问题。

 

在亚洲，主要是中国和日本，ChaoJi-2 于 2023 年底开始演示。

 

虽然 ChaoJi-2 的额定功率低于 MCS（高达 1.2 MW），但它可以与该地区现有的标准兼容。

 

2024 年 3 月，美国发布了《国家零排放货运走廊战略》

 

制定了分阶段实现公路货运电气化的方法，首先在铁路站场和机场等地点建立充电枢纽，然后扩大网络，目标是在 2035 年至 2040 年之间实现全面覆盖。

美国还开展了一些规模较小的示范项目，例如“少用电 - 电力站”计划，该计划在全美 10 个站场安装了约 140 个充电点。

根据Atlas EV Hub收集的数据，美国已有另外 210 个充电点投入运营，为电动卡车提供服务。

另有 1,020 个充电点正在规划中，其中约 75% 将于 2024 年完工。

数据库中包含的充电器的加权平均容量为 180 千瓦，其中近 95% 为直流快速充电器。

 

到目前为止，欧洲已部署了约160 个卡车专用充电站。

 

2023 年初，欧洲第一条卡车充电走廊沿莱茵-阿尔卑斯走廊 600 公里的路段启用。

这是欧洲最繁忙的公路货运路线之一，所有 6 个公共充电地点都配备了 300 千瓦的充电站。

走廊背后的公司 BP pulse 也正在为英国最大的卡车停车场之一进行电气化。

展望未来，欧盟AFIR详细说明了 HDV 充电站最低覆盖范围和容量的逐步推出，规定每个充电站到 2025 年底必须至少配备一个输出功率至少为 350 kW 的充电器。

除了国家政策外，AFIR 还引发了多个致力于使用 MCS 充电为 HDV 充电的试点项目的创建，例如HoLa、ZEFES、HV-MELA-BAT以及ABB 和 Scania 的联合项目。

2023 年底，由 Traton、沃尔沃和戴姆勒成立的独立合资企业 Milence 展示了他们的HDV 充电器。他们与日立能源合作，计划到 2027 年在欧洲各地建设1,700 个基于 MCS 的公共充电站。

 

虽然高功率充电可以实现货运脱碳，但也可能给电网带来挑战，例如电能质量波动或供需失衡。

这些失衡可能导致地方电网拥堵，并可能影响拥有大量电动重型货车车队的整个地区。一些国家，例如荷兰，已经在制定政策来预测这些问题。

缓解挑战和避免峰值需求的一种方法是使用与高功率充电器共置的固定蓄电池。

这种解决方案需要大量资本支出 (CAPEX) 来安装大型固定电池，但它也可以为充电站所有者提供新的收入来源，例如通过电价套利或提供电网服务。

将可再生能源共置在靠近充电中心的地方也可以减轻当地电网的压力。

电网是重型货车电气化的关键支持技术，需要仔细规划和投资才能容纳新的负载。有关重型货车充电对电网影响的进一步分析，请参阅本报告后面的《电动汽车充电基础设施的前景》。

 

电池更换和电动道路系统等更具创新性的解决方案也可以发挥作用

重型货车充电的替代解决方案可能会降低与高功率充电相关的系统级成本的不确定性，并且在总资本和运营成本方面已经具有有利的竞争力。

两种这样的解决方案是电池更换和电动道路系统，与高功率充电相比，这两者都可能提供显着的优势。

电池更换最快可在五分钟内完成，通过更可控的充电有助于延长电池寿命，并可将电力需求分摊到更长的时间内，从而减轻电网压力。

 

目前，电池更换在中国最为发达，自2020 年以来，国家和地方政府一直鼓励电池更换。

2023 年销售的电动重型卡车中，多达一半配备了电池更换技术。

 

2022 年底，上汽集团成立合资企业，在北京、广州、上海和深圳等城市建立约 40 个电池更换站，目标是到 2025 年安装 3,000 个换站。

2023 年，全球最大的电动汽车电池生产商 CATL推出了齐冀能源，这是一款一体化重型卡车底盘电池更换解决方案，旨在通过利用现有电池技术来降低成本。

 

电动道路系统 (ERS) 允许车辆在行驶时进行充电，使用以下三种主要技术之一：车辆与道路之间的感应、车辆与道路之间的传导连接或接触网。

随着通过 ERS ​​充电的机会增加，车辆所需的电池容量将减少，从而减少电池需求并让全天电力需求分配更加均衡，而代价是整体基础设施要求更高且更加分散。

瑞典、法国、德国、意大利、以色列和美国等国家都取得了显著进展。

 

2023年，瑞典成为世界上第一个承诺将高速公路改造成永久电气化道路的国家。虽然具体的充电方式尚未确定，但规划中的道路应在 2025 年向公众开放，到 2045 年将进一步扩建 3,000 公里。

在法国，交通部关于 ERS ​​影响的一项研究得出结论，对于目前使用柴油的公路货运卡车来说，它可以减少 86% 的二氧化碳排放量。到 2030 年，将安装近 5,000 公里的 ERS，该项目的第一阶段预计在2024 年完成，并在巴黎西南 2 公里的高速公路上安装概念验证系统。

在德国， 2019 年作为试点在 10 公里的高速公路上安装了接触网系统，此后又增加了 7 公里，长期目标是整个 A5 高速公路都安装 ERS。意大利和以色列等其他国家已经完成了由 Electreon 运行的概念验证试验。

 

报告说明：

相关研究将智能充电器定义为连接到互联网的充电器，以便可以远程操作以优化能源消耗。

假设燃油经济性为 20 kWh/100 km，充电器功率为 1 kW，则 10 小时的低压夜间充电可以为电动汽车提供 50 km 的续航里程，而电动 2/3W 的电池容量低于 8 kWh，消耗大约 3 kWh/100 km，因此可以在相同的时间内充满电。

专用充电器可进行 3.7 kW 以上、最高 22 kW 的交流充电。

慢速充电器的额定功率小于或等于 22 kW，而快速充电器的额定功率大于 22 kW，最高可达 350 kW。“充电点”和“充电器”可互换使用，指的是单个充电插座，反映可同时充电的电动汽车数量。

充电中心是一个集中位置，配备多个专为电动汽车设计的充电站。

有关电动汽车充电对电网影响的更多信息，请参阅国际能源署的《电网和安全能源转型》报告。

最大功率基于MCS的 1 250 V 和 3 000 A 规格，以及ChaoJi的 1 500 V 和 800 A规格。 

由于架空电线用于输送电力，因此接触网只能用于重型货车。如果在道路上嵌入了导电系统，则导电充电既适用于重型货车，也适用于轻型货车。 

 

 

 

 

 

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参考资料：《IEA：Global EV Outlook 2024》