混合动力汽车充电站建设概况

[内容摘要]：随着石油资源的日渐枯竭和环境气候不断恶化，新能源汽车渐渐步入人们的视野。中国新能源汽车产业发展迅速，充电站建设步伐加快。

关键词：新能源；电动汽车；充电站设计；

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

众所周知，汽车的动力来源于发动机，而发动机是“喝油”的。然而这样的“油”----------主要是自自然界的化石能源资源，并不是取之不尽用之不竭的。世界知名能源企业英国石油公司(BP公司)于2009年7月发布研究结果，全球原油剩余探明储量为1．258万亿桶(不含加拿大油砂)，按照2008年的年开采速度计算，可以开采42年。90年代以来，中国已成为世界第5位石油生产大国，随着石油消费的高幅度增长和产量的低幅度增加，造成中国国内石油供应短缺、石油净进口量大幅度增加。截止到2002年中国石油对外依存度上升至25％。2008年中国石油对外依存度已经升至51．4％。至2009年底，我国汽车保有量已达7619．31万辆，石油消费量3.93 亿吨，约2 亿吨供汽车消耗，单车年消耗超过2.3吨，汽车年耗油量已接近全国成品油总量的60％。随着汽车工业的高速发展，到2020 年我国汽车保有量预计达到2 亿辆，按目前的燃油经济性计算，我国石油消费量为8.4亿吨，届时石油进口依赖程度高达77%。如果在考虑国际贸易中的不确定因素以及全球安全态势的发展和变化所导致的油价波动影响，我国未来的石油供给将面临重大挑战，甚至威胁到国家安全[1]。

除了世界能源危机之外，人类还面临着另一个难题：碳污染问题。化石能源会排放大量空气污染物与温室气体，成为环境污染与温室效应元凶。据报道2010 年全球汽车保有量8.5 亿辆，消耗全球石油产量的55%，排放15% 的二氧化碳。在我国，运输燃料排放约占我国二氧化碳排放的40%，世界上污染最严重的10个城市中，有7个则在中国。随着环境污染的日益严重和“低碳经济”的迅猛崛起，节能减排已经成为不可逆转的潮流。哥本哈根气候峰会之后，中国政府本着“大力发展低碳经济，推行节能减排”的原则采取了一些列措施。预计2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％一45％。而汽车尾气作为造成大气污染的重要原因之一，其肩负的节能减排，应对气候变化的历史责任则更加巨大[2]。

伴随着资源与环境双重压力的不断增加，新能源汽车步入了我们的视野，也正是由于新能源汽车完美地回应了全球能源和环境系统的双重挑战，从而渐渐成为了未来汽车工业发展的方向。新能源汽车一共分为混合动力汽车、纯电力汽车和燃料电池汽车，与传统汽车相比较，新能源汽车面临两大挑战：充电时间长、巡航历程短和充电难。纯电力汽车和燃料电池现在还处在开发测试阶段，量产之日不好预测，目前为止作为主力新能源汽车的混合动力汽车则承担着重要的使命，而混合动力的特点就是电力和燃料动力共同做功，保证汽车的各项功能。由此来看第一个难题会随着技术的发展和有规划的车型更换来缓解。第二个难题则更为严峻和复杂。新能源汽车虽然能直接利用家中的电源充电，但是电池的重量和楼房的布局都让充电变得遥不可及[3]。所以更为有效的方法是对城市一些功能区进行改造，建造充电站、充电桩来提供充电服务。目前我国充电站建设的力度非常大，发展速度也非常快。预计2015年我国新能源汽车需求量将达到97.7万辆，年增长率在216%左右。与之相匹配的充电站充电桩需求量也在不断增加，2015年国家电网考虑建设1700个充电站，北京市在未来四年也将建设256个充电站，4.2万个充电桩。上海未来两年将达到5000个充电桩的规模。投资方面未来五年我国充电站建设平均投资有望达到30亿元，年增长率为50%以上；到2015年我国充电站建设投资有望达到48亿元。

一、国外新能源汽车充电站建设与设计概况

（一）日本

少数几个国家在其他国家都在针对充电站进行讨论和辩论的时候，就已经开始在行动了。日本就是其中之一。日本汽车产业发展成熟，汽车产品在国内外广受赞誉，在新能源汽车领域日本更是不为人后。早在1965年，日本通产省就启动了电动汽车研制的项目，2008年日本制订明确的电动汽车充电站建设计划，帮助电动汽车在本国早日实现商业化。2011年东京建成了200多个充电站，三年后，日本电动汽车充电站数量增加到1000个以上。从战略的角度上来看（如图2.1所示），日本推动电动汽车产业发展的主要做法有创造适宜的产业环境，优化技术路线，加快建设基础设施，强化市场推广，推动产业升级和拓展国际合作。[4]

图1.1 日本充电站内容一览表（图片来源《日本电动汽车产业的发展与启示》）

在充电站设计方面，日本各大汽车厂商与政府联手。早在2010年，日本汽车业巨头本田公司就与日本埼玉县等地方政府达成协议， 从2011年开始本田将正式在三个城市推出电动汽车试点项目。与此同时，本田公司一直致力于电动汽车基础设施缺乏的改革，他们已经开始着手试运行太阳能电动汽车充电站（如图1.2所示）。

图1.2 丰田汽车充电站设计

（二）美国

2009年8月美国拨款24亿美元自主新款电动汽车及其电池、零件研发。其中大约15亿美元用于电池生产和回收；约5亿美元自主电动汽车零部件等产品的生产；4亿美元鼓励消费者以及基础设施建设和人员培训。2010年，美国纽约曼哈顿一个停车场边的电动汽车充电站建成（如图1.3所示），它是纽约市首个电动汽车充电站，于7月14日投入运营。在这个充电站，使用250伏的电源充满一辆Smart电动车需要4个小时，用户也可以选择110伏的电源充电并将车子停在停车场过夜。

图1.3纽约充电站

2011年，美国西海岸5号洲际高速公路成功打造成一条专为电动汽车准备的高速公路，其全长为1381.29英里，以隔40至60英里的密度建设充电站，这些新型充电站可以选择最长不超过30分钟的480伏直流快充服务，也可以使用4至6小时的标准慢充方式。截止2012年，美国大范围的电动车太阳能充电计划（如图1.4所示）将开始实施，5年内将尽可能覆盖全美。预计，相比为燃油汽车加油上路，使用电动汽车通过太阳能充电桩充电可降低77%的花费。

图1.4路边充电站

（三）英国

英国首都伦敦将于今年年开展“电源伦敦”计划（如图1.5所示），力求在2013年底前建造1300个电动汽车充电站，推动电动交通工具的发展。伦敦目前拥有2100辆电动车和250个充电站，如果“电源伦敦”计划能得以顺利实施，那么届时伦敦的电动汽车充电站数量将超过加油站。到2015年，伦敦市预计将有2.5万个新能源车充电站，届时伦敦将成为世界上使用新能源车的领先城市。

图1.5 伦敦街边充电桩

二、国内新能源汽车充电站建设与设计概况

（一）北京

北京在未来三年内计划建设256座充电站，约4.2万个充电桩[5]。 截至2011年6月27日，根据国家电网北京分公司的统计数据，北京仅建成包括大屯、延庆、航天桥（如图2.1所示）、西直门、马家楼、岳家楼、呼家楼、熊猫环岛(北土城)在内的8家电动汽车充换电站[6]。北京市科委新闻发言人朱世龙在介绍“十二五”期间的新能源汽车发展方向时表示，到2012年，北京预计建成充电站100座，充电桩3.6万个。

图2.1航天桥充电站

北京首座电动出租车充电站已于2010年12月落户延庆县（如图2.2所示）。这座电动出租车充电站占地面积2205平方米,能同时为50辆车充电,将对延庆县拟开展的电动出租车提供充电服务。目前,延庆县的50辆电动出租车已经到位,每辆汽车的车载电量为25千瓦时,每充一次电均匀行驶150多公里。

图2.2 延庆县充电站

（二）上海

上海未来计划建造5000个充电桩，目前上海总共有8个建成的充电站。由于世博期间，世博园内行驶的车辆全部为新能源汽车，所以上海在建设充电站方面具有丰富的经验。世博会期间的公交车采用更换电池的充电方式（如图2.3所示）。

图2.3 上海世博会公交车换电站

上海漕溪路充电站自建成以来，并未对社会车辆开放，在上海截止去年年底一共只有8辆混合动力私家车，所以目前上海的充电站主要是为上海的城市公交、环卫车辆提供充电服务。但是建成的“漕溪路电动车示范充电站” （如图2.4所示）已经具备商业运营功能的能力，不但具有巨大的示范效应，而且对未来充电站运营模式提供有价值参考。

图2.4漕溪路充电站

（三）“十城千辆”

2008年国家科技部推出“十城千辆”计划，即用3年时间，在10座城市，每座投入使用1000辆新能源汽车。这一3年计划规定新能源汽车每辆获补20万元～60万元不等，补贴对象为采购单位。目前，参与此计划的城市已经增至13个，北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等城市都在计划之内。计划内城市在充电站建设方面都取得了辉煌成绩。例如截止去年9月，南昌市完成两座充电站、150个充电桩的建设工作；杭州建设1个大型充电站、5个中小型充电站、50到100个电池更换服务点以及130个充电桩；长春已建成充电站15座、充电桩5000个等等。但是，这些充电站大部分是针对城市公交车辆提供电力供应，对私家车开放的充电站数量较少（如图2.5所示）。

图2.5 苏州邓蔚路电动汽车充(换)电站设计效果图和合肥充电站

参考文献：

[1] 李兴虎. 电动汽车概论[M ] . 北京: 北京理工大学出版社,2005.

[2]胡兴军.电动汽车- 时代的召唤.汽车工业研究，2009，1：38- 40.

[3] 康继光，卫振林，程丹明，等．电动汽车充电模式与充电站建设研

究［Ｊ］．电力需求侧管理，2009，11（5）：64-66.

[4] 洪凯,朱珺.日本电动汽车产业的发展与启示[J].现代日本经济,2011,(3):62-70

[5] 张铁军.低碳背景下的电动汽车充换电站规划[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,(18).

[6] 国家电网公司．国家电网公司指导性技术文件———电动汽车充电设施典型设计［EB/OL］．［2011-02-05］

作者简介：刘澳（1987-），男，河北唐山人，华东理工大学艺术设计与传媒学院10级设计艺术学硕士，从事工业设计产品方向研究。