近年來，在政策和市場共同作用下，中國充電基礎設施快速發(fā)展，充電技術不斷提升，已建成世界上保有量最大、輻射面積最廣、服務車型最全的充電基礎設施網絡。截止2021年底，全國充電基礎設施保有量達261.7萬臺，其中公共充電基礎設施為114.7萬臺，私人充電基礎設施為147.0萬臺，國內主要換電運營商換電站（不含重卡）約1300座。根據電能傳遞方式的不同，目前電動汽車充電技術主要包括傳導充電方式的交流充電和直流充電，快速更換方式的共享換電技術，以及無線充電技術。
（一）未來一段時間內，交流充電仍是我國主要補能技術，有序充電占比將逐步提高。
交流充電也稱“慢充”，通常為小電流充電，功率一般為7kW，由于充電功率較低，充電速度慢，充電所需的時間較長，一般需要8-15小時，主要面向乘用車，應用場景為居民小區(qū)停車場或公共停車場、大型購物中心。交流充電技術成熟，充電樁結構簡單、體積小，安裝成本低，不含線路改造和擴容時每個交流充電樁的安裝成本僅需800-1200元。
截止2021年底，我國充電基礎設施中私人充電樁約占比56.2%，均為交流充電樁，公共充電樁約占比43.8%，其中交流公共樁約占比25.9%，總體而言，我國充電基礎設施中交流充電樁的占比約為82%。由于交流充電樁充電電流小，對動力電池的損傷小，安全性高，未來仍將是我國充電基礎設施中支撐電動汽車補能的主力軍，尤其是在私人領域。
我國充電基礎設施類型占比
隨著新能源汽車的爆發(fā)式增長，充電基礎設施保有量發(fā)展態(tài)勢將進一步提升，無序充電勢必加重電網壓力。據統(tǒng)計，目前家用電動汽車充電量75%是通過慢充獲得，因此交流慢充帶給電網的考驗尤為嚴重。有序充電能夠幫助實現(xiàn)削峰填谷，減小電網負荷峰谷差，提高電力資源利用率，并有助于降低碳排放。目前，全國多地正在加快開展有序充電試點示范，以逐步提高有序充電樁比例。
（二）直流充電或將兩極分化：公共領域-大功率充電，私人領域-直流小功率慢充。
直流充電又稱“快充”，充電電流大、充電快，功率通常在60kW以上，滿電狀態(tài)僅需要20-150分鐘，適合對充電時長要求較高的場景，如出租車、公交車、物流車等運營車充電站，以及乘用車公共充電樁。直流充電樁需要大體積變壓器和交直流轉換模塊，因此造價遠超交流樁。通常直流充電樁制造安裝成本約0.8元/W，60kW直流樁總價約5萬元（不含土建、擴容）。
隨著新能源汽車續(xù)駛里程增加，動力電池電量普遍較大，電動汽車“充電慢”的問題更加凸顯，用戶對快速補能的需求日益增強，大功率充電成為高續(xù)航車型的必然選擇。大功率充電現(xiàn)有兩種技術路線：大電流路線，典型代表為特斯拉；高電壓路線，典型代表為保時捷的800V高壓技術。大電流技術路線下，充電時會釋放更多熱量，高溫會導致動力電池容量驟減、電芯永久性損害等現(xiàn)象，影響充電效率，甚至可能引起安全風險。此外，大電流對充電樁硬件設備以及線纜有較高要求，粗線纜會降低充電便利性。高電壓路線能夠緩解以上問題，但存在零部件成本高的缺點。盡管如此，國內外車企還是普遍選擇高電壓路線，2021年起，多家車企相繼發(fā)布了基于800V高電壓平臺打造的量產車型和超級快充解決方案，如保時捷、現(xiàn)代、奔馳、比亞迪等。
另一方面，在充電基礎設施運營商和設備制造商的積極探索下，小功率充電出現(xiàn)了“直流化”趨勢。運營商認為，小功率直流充電樁輸出功率較低、安全性更高；與交流慢充相比，無需經過車載充電機轉化，電能輸出可調度，更適應于V2G技術；若推廣小功率直流充電，可取消車載充電機裝置，降低整車成本，節(jié)省整車空間。某充電運營商已在青島、南京、成都等地面向住宅區(qū)和產業(yè)園區(qū)開展了小功率直流充電的試點工作，并表示未來在住宅區(qū)不再建設交流充電樁，轉為建設小功率直流智慧充電網絡。據悉，國家電網也在開展小功率直流試點工作。2021年12月22日，國家能源局發(fā)布行業(yè)標準《20kW及以下非車載充電機技術條件及安裝要求》（NB/T 10902-2021），將于2022年3月22日開始實施。參照《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》，小功率直流充電技術或將在2025年前后大批量商業(yè)應用。
（三）換電技術是電動汽車電能補給的重要補充，未來有望趨于標準化、共享化發(fā)展
從電能補給的發(fā)展趨勢來看，充電仍是電動汽車補能的主流方式。但是，換電作為電動汽車電能補給的路線之一，具備其特殊的優(yōu)勢。
首先，國家鼓勵多元化的補能方式，政府主管部門將長期推動充、換電產業(yè)發(fā)展。2020年以來，國家發(fā)改委、工信部、能源局等主管部門相繼發(fā)布政策文件，重點推動主要應用領域形成統(tǒng)一的換電標準，提升換電模式的安全性、可靠性與經濟性，加快換電模式推廣應用。第二，由于充電補能方式的發(fā)展尚有一些問題亟待解決，比如土地資源的緊缺，集中充電對電網的沖擊，未來大功率充電電價的上漲，這些問題的存在或有助于換電模式的進一步發(fā)展。第三，換電模式具有統(tǒng)一管理動力電池的優(yōu)勢，能使所用電池處于最佳運行工況，從而減少電池數量投入，延長服役時間，增厚資產回報。
與此同時，換電產業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也同樣明顯。首先，換電標準和電池標準的不統(tǒng)一。目前底盤換電、分箱換電、側方換電等換電方式造成電池規(guī)格型號及參數各異，車企之間難以實現(xiàn)電池及換電設備的共享。第二，高昂的建設運營投入。單個換電站的建設成本約為200萬元左右，并且電池重資產運營壓力非常大。
綜合分析，充電為主、換電為輔的補能路線短期內不會改變。短期內，在特定領域應用換電，比如在港口外駁、物流園區(qū)及鋼廠短駁等短途高頻使用場景中推廣換電重卡。從長遠角度看，共享換電是未來的發(fā)展趨勢，國家必然會在標準層面積極推動換電技術的統(tǒng)一。
（四）無線充電技術尚處于探索階段，或將于2025年前后開始小規(guī)模商業(yè)化運營。
電動汽車無線充電技術涉及到地面端設備、車載端設備、地面端與車載端之間的通信，以及無線充電系統(tǒng)與電動汽車和電網之間的交互。目前，我國已率先完成無線充電技術的標準編制工作，從系統(tǒng)設計、設備拓撲、通信協(xié)議、工作頻率、電磁環(huán)境等方面，對電動汽車無線充電系統(tǒng)功能和性能提出要求。
無線充電相比有線充電具有安全可靠、便捷性高、操作簡單等優(yōu)點，并且與電網的互動能力更強。目前，國內外眾多主流車企已布局無線充電技術研發(fā)工作，如大眾、沃爾沃、豐田、一汽、吉利、上汽、比亞迪等。但現(xiàn)階段無線充電技術規(guī)范和商業(yè)模式都不夠成熟，應用場景尚不明確，仍處于探索應用階段。預計2025年前后，無線充電技術才能逐步實現(xiàn)小規(guī)模商業(yè)化運營。
（一）未來一段時間內，交流充電仍是我國主要補能技術，有序充電占比將逐步提高。
交流充電也稱“慢充”，通常為小電流充電，功率一般為7kW，由于充電功率較低，充電速度慢，充電所需的時間較長，一般需要8-15小時，主要面向乘用車，應用場景為居民小區(qū)停車場或公共停車場、大型購物中心。交流充電技術成熟，充電樁結構簡單、體積小，安裝成本低，不含線路改造和擴容時每個交流充電樁的安裝成本僅需800-1200元。
截止2021年底，我國充電基礎設施中私人充電樁約占比56.2%，均為交流充電樁，公共充電樁約占比43.8%，其中交流公共樁約占比25.9%，總體而言，我國充電基礎設施中交流充電樁的占比約為82%。由于交流充電樁充電電流小，對動力電池的損傷小，安全性高，未來仍將是我國充電基礎設施中支撐電動汽車補能的主力軍，尤其是在私人領域。
我國充電基礎設施類型占比
隨著新能源汽車的爆發(fā)式增長，充電基礎設施保有量發(fā)展態(tài)勢將進一步提升，無序充電勢必加重電網壓力。據統(tǒng)計，目前家用電動汽車充電量75%是通過慢充獲得，因此交流慢充帶給電網的考驗尤為嚴重。有序充電能夠幫助實現(xiàn)削峰填谷，減小電網負荷峰谷差，提高電力資源利用率，并有助于降低碳排放。目前，全國多地正在加快開展有序充電試點示范，以逐步提高有序充電樁比例。
（二）直流充電或將兩極分化：公共領域-大功率充電，私人領域-直流小功率慢充。
直流充電又稱“快充”，充電電流大、充電快，功率通常在60kW以上，滿電狀態(tài)僅需要20-150分鐘，適合對充電時長要求較高的場景，如出租車、公交車、物流車等運營車充電站，以及乘用車公共充電樁。直流充電樁需要大體積變壓器和交直流轉換模塊，因此造價遠超交流樁。通常直流充電樁制造安裝成本約0.8元/W，60kW直流樁總價約5萬元（不含土建、擴容）。
隨著新能源汽車續(xù)駛里程增加，動力電池電量普遍較大，電動汽車“充電慢”的問題更加凸顯，用戶對快速補能的需求日益增強，大功率充電成為高續(xù)航車型的必然選擇。大功率充電現(xiàn)有兩種技術路線：大電流路線，典型代表為特斯拉；高電壓路線，典型代表為保時捷的800V高壓技術。大電流技術路線下，充電時會釋放更多熱量，高溫會導致動力電池容量驟減、電芯永久性損害等現(xiàn)象，影響充電效率，甚至可能引起安全風險。此外，大電流對充電樁硬件設備以及線纜有較高要求，粗線纜會降低充電便利性。高電壓路線能夠緩解以上問題，但存在零部件成本高的缺點。盡管如此，國內外車企還是普遍選擇高電壓路線，2021年起，多家車企相繼發(fā)布了基于800V高電壓平臺打造的量產車型和超級快充解決方案，如保時捷、現(xiàn)代、奔馳、比亞迪等。
另一方面，在充電基礎設施運營商和設備制造商的積極探索下，小功率充電出現(xiàn)了“直流化”趨勢。運營商認為，小功率直流充電樁輸出功率較低、安全性更高；與交流慢充相比，無需經過車載充電機轉化，電能輸出可調度，更適應于V2G技術；若推廣小功率直流充電，可取消車載充電機裝置，降低整車成本，節(jié)省整車空間。某充電運營商已在青島、南京、成都等地面向住宅區(qū)和產業(yè)園區(qū)開展了小功率直流充電的試點工作，并表示未來在住宅區(qū)不再建設交流充電樁，轉為建設小功率直流智慧充電網絡。據悉，國家電網也在開展小功率直流試點工作。2021年12月22日，國家能源局發(fā)布行業(yè)標準《20kW及以下非車載充電機技術條件及安裝要求》（NB/T 10902-2021），將于2022年3月22日開始實施。參照《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》，小功率直流充電技術或將在2025年前后大批量商業(yè)應用。
（三）換電技術是電動汽車電能補給的重要補充，未來有望趨于標準化、共享化發(fā)展
從電能補給的發(fā)展趨勢來看，充電仍是電動汽車補能的主流方式。但是，換電作為電動汽車電能補給的路線之一，具備其特殊的優(yōu)勢。
首先，國家鼓勵多元化的補能方式，政府主管部門將長期推動充、換電產業(yè)發(fā)展。2020年以來，國家發(fā)改委、工信部、能源局等主管部門相繼發(fā)布政策文件，重點推動主要應用領域形成統(tǒng)一的換電標準，提升換電模式的安全性、可靠性與經濟性，加快換電模式推廣應用。第二，由于充電補能方式的發(fā)展尚有一些問題亟待解決，比如土地資源的緊缺，集中充電對電網的沖擊，未來大功率充電電價的上漲，這些問題的存在或有助于換電模式的進一步發(fā)展。第三，換電模式具有統(tǒng)一管理動力電池的優(yōu)勢，能使所用電池處于最佳運行工況，從而減少電池數量投入，延長服役時間，增厚資產回報。
與此同時，換電產業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也同樣明顯。首先，換電標準和電池標準的不統(tǒng)一。目前底盤換電、分箱換電、側方換電等換電方式造成電池規(guī)格型號及參數各異，車企之間難以實現(xiàn)電池及換電設備的共享。第二，高昂的建設運營投入。單個換電站的建設成本約為200萬元左右，并且電池重資產運營壓力非常大。
綜合分析，充電為主、換電為輔的補能路線短期內不會改變。短期內，在特定領域應用換電，比如在港口外駁、物流園區(qū)及鋼廠短駁等短途高頻使用場景中推廣換電重卡。從長遠角度看，共享換電是未來的發(fā)展趨勢，國家必然會在標準層面積極推動換電技術的統(tǒng)一。
（四）無線充電技術尚處于探索階段，或將于2025年前后開始小規(guī)模商業(yè)化運營。
電動汽車無線充電技術涉及到地面端設備、車載端設備、地面端與車載端之間的通信，以及無線充電系統(tǒng)與電動汽車和電網之間的交互。目前，我國已率先完成無線充電技術的標準編制工作，從系統(tǒng)設計、設備拓撲、通信協(xié)議、工作頻率、電磁環(huán)境等方面，對電動汽車無線充電系統(tǒng)功能和性能提出要求。
無線充電相比有線充電具有安全可靠、便捷性高、操作簡單等優(yōu)點，并且與電網的互動能力更強。目前，國內外眾多主流車企已布局無線充電技術研發(fā)工作，如大眾、沃爾沃、豐田、一汽、吉利、上汽、比亞迪等。但現(xiàn)階段無線充電技術規(guī)范和商業(yè)模式都不夠成熟，應用場景尚不明確，仍處于探索應用階段。預計2025年前后，無線充電技術才能逐步實現(xiàn)小規(guī)模商業(yè)化運營。
