电动汽车各技术领域十二五规划分报告Word下载.docx
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2009年，在北京市北四环健翔桥建成了北京纯电动乘用车示范充电站。
武汉市利用市公交集团的场站资源，共同建立了混合动力公交车的维修保养阵地，在市区内建立了电动车辆的充电站。
天津市在中国汽车技术研究中心和开发区各建设一个充电站。
杭州市建立了电动公交车和电动出租车2座充电站（换电站维护中心）。
株洲在株洲市黄河南路公交河西基地院内，建有五个充电车位，一个带维修地沟的专用维修车间，实现了电动公交车的充电、维修及保养功能。
威海市在公交公司厂区建设了一座有8台充电机的充电站。
“十城千辆”的试点城市有多个充电站在计划建设中，以北京为例就有：
北四环小营电动公交车充电站，满足约140辆公交车充电需求；
四惠大型永久纯电动公交车充电站，将熊猫环岛充电站的全部设施转移过去，并新增大量充电设备；
航天桥纯电动环卫车充电站，满足首批30辆环卫车的充电需求；
白云观纯电动环卫车充电站，满足大批量环卫车的充电需求。
1.2.2氢能基本设施技术应用和产业发展情况
我国目前有两座加氢站，一座位于北京永丰科技园区，建于2006年，是国内第一座加氢站并成功服务于2008年北京奥运会，该站一期工程采用外供氢，二期工程采用天然气重整站制氢，目前正在进行的三期工程将建成电解制氢装置。
该加氢站具备给20辆燃料电池客车加氢的能力，是世界上规模最大的加氢站之一。
另一座是上海安亭加氢站，该站所用氢气来自上海的工业副产氢气。
此外，上海还正在建设一座新的固定加氢站和两台移动加氢车，在2010年世博会期间将由这两个固定加氢站和两台移动加氢车组成一个小型供氢网络，为世博示范运行的燃料电池车队提供氢气加注服务。
2、国外发展现状与趋势
2.1国外典型产品技术水平和产业化及市场应用情况
2.1.1充电基本设施技术技术水平和产业化情况
巴黎是最早将清洁能源汽车引入公交系统的城市。
在巴黎市区有大量纯电动公交车参与公共交通运营。
随着电力驱动系统的开发成熟，纯电动轿车也在巴黎市民的生活中开始扮演越来越重要的角色。
为方便市民出行，巴黎市政府推出了一张“充电站分布图”，市民可以轻松地根据该图找到最近的充电站。
英国的一家公司发明了被称为Elektrobay的路边充电站，它的体积比较小，使用方便。
电源插座和家用的交流电源插座相同，但是电流比家用电器大很多。
因此它不仅可以为微型电动车充电，也可以为大功率的电动车快速充电。
为了配合英国政府的电动车普及计划，英国政府出资2500万英镑购买了500个Elektrobay充电站，这些充电站被设置在停车场和路边，方便电动车使用。
美国SolarCity公司在101高速公路上为Roadster车型建造了5个充电站。
其中，有4个是建在荷兰合作银行（Rabobank）所在地。
每个充电站能够提供240V、70A快速充电服务，能够在3个半小时内为纯电动汽车TeslaRoadster充满电。
目前投入使用的4个充电站中，有3个充电站被电力网所覆盖，另一个充电站装备有太阳能电池板，能够产生30kW的电力。
另外，适用于其他车型的通用型充电器大约会在2010年3月后投入使用。
在日本，东京电力公司与各大汽车厂商密切合作，致力于电动汽车充电站基础设施建设。
东电宣布，将引进3000辆电动车作为营业、服务用途。
同时在日本的超市、便利店、邮政局以及停车场等公共场所陆续建设充电站。
计划2009年在日本首都先建200多个充电站，3年后增加到1000个以上，每个充电站所需费用是400万日元（约25万元人民币）。
车辆10分钟完成充电，行驶路程是60公里。
这样，人们在购物、办事时就可让汽车补充电源。
2.1.2氢能基本设施技术技术水平和产业化情况
为配合燃料电池汽车的快速发展，近年来全球掀起了氢能基础设施研究及建设的高潮，尤以欧盟、美国、日本等国家发展最快。
制氢方面，发达国家在加氢站制氢技术的集成化、自动化、低碳化、高效化等已达到较高的水平，并已示范了采用多种制氢技术的加氢站，包括各种原料重整或水电解等现场制氢技术和多种输送储运方式的外供氢源技术；
加注方面，国外已具备了70MPa加注能力；
设备及材料方面，如加氢机、压缩机、高压储氢瓶组等关键设备的研发水平及制造能力已经达到相当高的水平。
加氢站的整体设计水平、安全保障能力近年来得到快速的发展，标准、规范和制度已经形成比较成熟、完善的体系。
国外某些地区“氢能走廊”、“氢能高速公路”的建设方兴未艾。
2.2发展趋势
2.2.1充电基本设施发展趋势
在充电机研发方面，发展趋势如下：
在不损害电池性能参数的基础上，研究快速充电策略，研制快速充电机。
利用可再生能源发电对电动汽车充电，利用波动性可再生能源发电进行柔性充电的控制理论，并研制电动汽车柔性充电控制设备及充电机。
实现电动汽车与智能电网互动的小型、智能化、高效率的双向功率变换器件、设备和控制技术，面向智能电网的电动汽车基础设施建设模式也是现在研究的热点。
2.2.2氢能基本设施发展趋势
制氢方面，一方面，采用风能、太阳能、地热能等可再生能源制氢技术的加氢站比例正逐年上升，另一方面，化石燃料制氢技术及水电解技术向着小型、高效、低成本的方向发展；
加氢方面，70MPa加注压力代表着未来加氢技术的发展方向。
国外某些地区加氢站正向着规模化、网络化方向发展。
3、技术对标及技术需求
3.1充电基本设施技术对标与技术需求
在站用充电机技术领域，国内外基本处于同一水平，甚至国内在纯电动公交车充电机、充电站应用方面还处于国际领先水平。
由于电动汽车在世界领域的应用都是处于政府扶持阶段，因此应用规模相对于传统车还是微乎其微，因此充电机技术还需要不断地提高功率密度和效率，优化充电控制策略，降低成本。
随着电动汽车产业的发展，现有的电动汽车基础设施设计和建设水平已不能适应实际需求。
国内在充电站的设计方法、标准以及测试认证方面尚处于空白，与即将形成的电动汽车产业化生产和大规模应用不相匹配。
主要表现在一下几个方面。
（1）基础设施设计建设、优化匹配的基础理论需要研究
虽然国内已经建设了整车充电和快速更换模式下的充电站，但在不同充电站运行模式下（整车常规充电、整车快速充电、电池快速更换等）的充电系统优化匹配、供电系统优化设置、对电网影响评估与治理等方面还未形成完善的理论体系，无法在指导充电站设计与建设方面发挥重要作用。
（2）充电站、加氢站运行、管理机制不完善，自动化水平有待进一步提高
充电站、加氢站运行、管理机制相比国外落后，自动化水平较低。
（3）基础设施建设标准体系亟需建立
在充电站功能与区域布局划分、充电站设计规范、充电站建设施工规范、工程验收规范等方面的标准尚不完善，使得充电站无法达到统一的设计和建设标准，充电站相关设备无法标准化，从而无法有效降低充电站的设计和建设成本。
（4）充电站扩展功能及相关基础理论需要研究
充电站在完成基本的电动汽车充电功能外，在动力电池梯次利用和V2G等方面都具有广阔的功能空间，但与以上功能相应的基础理论体系、基本功能与扩展功能之间的运行管理机制、扩展功能设计与建设标准体系等方面目前都尚处于研究起步阶段。
3.2氢能基本设施技术对标与技术需求
我国和发达国家在氢能基础设施方面的主要技术指标对比如下表所示。
表1国内外氢能集成设施主要技术指标对比
比较项目/指标
国外
国内
制氢方式
SMR,电解水，可再生能源制氢等多种方式
以SMR和工业副产氢为主的单一制氢方式
电解水直流电耗kWh/Nm3
4.8
5.0
SMR最小制氢能力Nm3/h
30
50
关键设备制造能力
--－
压缩机等依赖进口
最高加注压力MPa
70
35
自动化水平
自动加注、远程监控
人工操作
通过国内外氢能基础设施的技术水平对标分析可知，当前国内在制氢、储氢和加注等环节与先进国家均有较大的差距，需要加大在小型电解水制氢装置、压缩机、高压加注机等关键设备的研发及投入力度，重点开展以低成本、低碳化为方向的先进制氢技术的研究。
4、战略重点的选择、确定
4.1充电基本设施战略重点
在充电机层次上，重点开发适应不同充电站需求的充电机产品，并且达到产业化规模，主要包括：
（1）开发满足不同车型系列的车载充电机、地面充电站充电机产品，进行充电机产品的系列化、模块化开发。
（2）完善充电机的综合性能：
包括提高充电机系统效率、功率因数、输出控制精度等技术指标，降低充电机对电网的谐波污染，完善充电机与电池管理系统间的充电控制配合。
（3）建立和完善充电机的质量检测体系和生产工艺，进行充电机产品的产业化生产。
（4）制定充电机技术标准，规范充电机的生产和运用。
在充电站层次上，重点研究充电设施规划方法、充电站设计导则、充电设施的安全保障措施、充电设施与电网相互影响等。
达到如下要求：
（1）安全可靠：
首先应保证保证操作人员、电动汽车用户和周围环境的安全。
（2）通用便捷：
通过电动汽车电力电池及其充电接口的标准化，实现充电设施的通用化，构成系列化标准化的充电设备，为电动汽车提供标准的通用接口。
（3）经济实用：
基于电动汽车发展和动力电池性能，结合配电网建设与改造，选择适合电动汽车特点的充电基础设施，为电动汽车提供经济实用的充电服务，减少建设投入，提高社会资产效率。
（4）兼顾发展：
在满足当前充电需要的基础上，考虑电动汽车和智能电网的发展，为电动汽车与电网的协调发展提供基础。
4.2氢能基本设施战略重点
在推动国内氢基础设施建设的过程中，应当因地制宜，根据各地资源和环境状况，采用相适应的制氢技术和氢气储运手段，逐步形成氢基础设施的多样化和低碳化，在推动氢能发展的同时带动其它新能源技术的发展和应用，带动产业链的发展。
二、目标
（1）面向示范和产品验证的：
提出开发出的重大产品、达到的技术水平和掌握的关键技术、形成的研发和产业化能力、示范和推广目标；
供电设施
（2）面向技术突破的：
掌握的关键技术、达到的技术水平、形成的研发能力。
供氢设施
2.1充电基本设施的目标
根据我国电动汽车发展战略的要求，客观评估潜在的可能性，同时参考部分汽车工业先进国家的发展计划，按照“突出重点、统筹兼顾；
远近结合、循序渐进”的原则，预测2015年我国20个示范城市电动汽车保有量如表2-1所示。
表2-12015年20个示范城市电动汽车构成及保有量预测
项目
商用车
乘用车
合计
大型
（公交，环卫，班车）
中型
（环卫，物流）
微车
轿车
出租车/公务车
数量
（万辆）
2
4
28
12
6
44
换电站数量由加油站数量、4S站数量：
50ⅹ20=1000个，北京市五环内25个；
充电桩数量：
40万个；
快速充电站数量：
根据不同车型采用充电方式的不同，参考目前加油站和4S店的数量预测在20座示范城市将建设充电桩44万个，直流充电站1000座，电池更换站1000座，共计投资484亿。
（1）直流充电站：
服务50%的电动商用车，同时少数充电站为乘用车提供直流应急充电，按照平均每座城市建设50座（按照一座充电站服务30辆车）直流充电站站测算，需建设充电站1000座。
按照每座站投资1000万（不含征地）测算，共计投资100亿元。
（2）电池更换站，服务50%的电动商用车、电动出租车和乘用车，按照平均每座城市建设50座电池更换站测算，需建设充电站1000座；
按照每座站（不含电池）投资1200万元，每座站平均配备电池6300千瓦时（140×
45）电池，电池购置需2200余万元，则平均一座站需投资3400万元，1000座电池更换站更急投资340亿元。
（3）交流充电桩：
服务所有乘用车，按照每辆车配备1个充电桩考虑，需配备44万个充电桩，每个充电桩及配套建设按照1万元测算，共计投入44亿元。
按年度进行充电设施建设及投资如表2-2所示。
表2-22010年～2015年充电设施建设分解表
充电设施类型
2010年
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
充电桩（万个）
1.76
3.96
6.16
8.36
10.56
13.2
充电站（座）
40
90
140
190
240
300
1000
电池更换站（座）
投资（亿元）
19.36
43.56
67.76
91.96
116.16
145.2
484
积极开展关键技术研究、标准制订、充电装备产业化和充电设施建设工作，达到以下目标：
（1）掌握充电基础设施建设规划方法，做到充电基础设施合理优化布局，与电网发展相协调；
（2）掌握电动汽车充电关键技术，研制通用化智能化高效率的电动汽车充电设备，开发电动汽车充电智能控制管理系统，充电设施可根据电网运行实现有序充电；
到2020年，掌握电动汽车能量转换控制理论，研制成功具备高智能化的电动汽车能量双向转换设备，开发电动汽车能量转换监控管理系统并投入工程应用，实现电动汽车与电网的智能互动；
（3）掌握充电设备的检测检验技术，建设充电设备的检测检验平台，为充电基础设施建设提供设备品质保证；
（4）形成完善的电动汽车充电设施技术标准体系，完成充电设备、充电接口、充电站等标准的制订工作；
在此基础上，结合电动汽车能量转换控制理论，进一步提升形成相对完善的电动汽车能量转换技术标准体系，为基于智能电网的电动汽车充电基础设施建设提供技术依据；
（5）形成具有自主知识产权的充电装备产业,实现充电设备的标准化和系列化。
粗估2010～2015年间充电设施产业的产值达到484亿元，年均80亿元。
（6）建设形成符合电动汽车充电需求的全国统一标准的充电设施，满足电动汽车的发展，实现电动汽车与电网的协调发展。
2015年在示范城市建设交流充电桩44万个；
集中充电站1000座，电池更换站1000余座；
实现电动汽车的有序充电。
2.2氢能基本设施的目标
在制氢方面，十二五前期继续促进各种相对比较成熟的制氢技术的低成本化和产业化，包括小型现场天然气重整制氢技术、水电解制氢技术、副产氢提纯技术等，推进各种氢源的加氢站现场制氢-储氢-加注一体化技术的示范与应用；
十二五后期应力争在可再生能源制氢基础研究取得重要突破，实现成本可控的可再生能源制氢技术示范。
在氢的储运方面，十二五期间开展高压氢气管道输送的研究和示范，探讨液氢储运技术应用到加氢站的技术经济性；
进一步实现35MPa等级储氢瓶的低成本化和规范化，并开展70MPa等级储氢装置的研究和示范，力争十二五后期实现产业化；
取得压缩机等关键零部件的制造技术和系统集成技术的突破。
在氢的加注方面，实现加氢枪、高压氢气质量流量计等设备关键零部件的国产化；
实现70MPa加注关键技术的突破和初步应用示范；
结合新能源汽车示范活动的开展，在全国范围内推进加氢站的建设和示范运行，十二五期间争取在局部地区建成小型加氢站初级网络。
在标准和法规方面，配合制取、储运、加注等技术的发展和应用，研究、制定氢基础设施的相关标准，并与相关国际标准相协调，在十二五期间建成较完善的氢基础设施标准法规体系。
三、战略任务
3.1充电基本设施的战略任务
3.1.1充电机的关键技术及产业化技术研究
（1）场站充电机关键技术及大规模产业化技术研究
⏹研究适用于场站充电机应用环境的新型电路拓扑和控制技术，进行充电机产品的系列化、模块化开发；
⏹完善充电机的综合性能：
包括提高充电机系统效率、功率因数、输出控制精度等技术指标，降低充电机对电网的谐波污染，完善充电机与电池管理系统间的充电控制配合；
⏹建立和完善充电机的质量检测体系和生产工艺，进行充电机产品的产业化生产。
场站充电机技术指标
稳流精度：
≤0.5%
稳压精度：
≤1%
输出电压纹波：
<
2%
效率：
>
92%（满载）
功率因数：
0.95（满载）
总谐波电流含量：
≤8%
工作环境温度：
-20～50℃
车载充电机及双向功率变换器的技术指标
93%（满载）
0.96（满载）
≤5%
（2）可再生能源充电站充电监控调度系统
能够按照电动汽车充电设施对可再生能源发电电源波动的平抑策略对充电站内的充电机进行充电调度与监控。
制订充电站及车辆系统通信规约；
建设包含充电站、电池、车辆和电网的综合监控及调度平台；
开发和建立电动汽车运行数据管理信息平台，实现数据共享和定期评估；
通过平台建设和示范运营，建立电动汽车充电站及车辆运营管理体系、技术及应急保障体系、安全体系和服务体系。
（3）小型化、模块化、智能化、高效率双向功率变换器
能够适用于车载、地面等不同级别的应用于不同场合的系列化的模块化、智能化高效率的双向功率变换器。
（4）模块化、低功耗、高可靠性、智能化通信控制器
与功率变换设备采用独立或嵌入式匹配的方式，实现双向功率变换器与外部系统的实时、可靠、高效的数据交换。
3.1.2充电装备技术研究与产业化
分析电动汽车及动力电池的技术性能和充电需求，研究集中充电、分散充电和电池更换三种模式下的具有通用型智能化的充电设备，形成系列化、标准化的产品，形成电动汽车充电设备的规模化生产能力。
通过课题研究，研发具有自主知识产权的符合我国电动汽车发展要求的通用智能化充电设备，提升我国充电装备的产业化能力，保障我国充电基础设施建设的设备供应。
完成电动汽车充电基础设施相关设备的定型，提交相关研制报告和定型报告。
3.1.3充电基础设施检测技术研究与检测基地建设
针对电动汽车充电基础设施建设对应的充电设备，交流充电桩、充电机和电池更换设备等，研究检验标准、试验方法，检测规则，建设充电设备的检测基地，开展相关设备的检测，形成充电基础设施相关设备的检测体系。
完善电动汽车能量充电设施相关设备的检验体系，对设备进行严格的功能与性能检测，保证充电基础设施的安全、高效运行。
编制完成3项电动汽车充电基础设施的试验方法及检测规则，完成检测基地建设，具备功能检测和设备可靠性检测的能力。
3.1.4基础设施与智能电网的结合
3.4.1.1含移动分布式储能单元的智能电网建模及相关分析
研究大规模移动分布式储能系统的拓扑结构和运行模式，接入电网的方式及在智能电网中的作用，建立具有双向受控特性的移动分布式储能单元的智能电网数学物理模型，为含大规模移动分布式储能单元的智能电网运行稳定性分析和能量管理奠定理论基础。
3.4.1.2智能电网中大规模移动分布式储能单元动态特性及控制的基础理论
研究大规模移动分布式储能单元实时动态特性，研究电动车电池的物理特性对储能单元动态性能的影响，以及充电站双向受控装置的实现原理、控制策略，创建大规模移动分布式储能单元的系统等效数学模型和相关计算方法，为含大规模移动分布式储能单元的智能电网潮流、暂态和电压稳定性计算提供依据。
3.4.1.3移动分布式储能系统与电网相互作用的机理
研究大规模移动分布式储能单元接入电网的方式和路径，重点研究V2G的各种功能及实现机理，移动分布式储能单元与其他可再生能源的相互作用机理，分析移动分布式储能对电网峰谷差及频率的调节、平抑系统扰动或其他可再生能源的间歇扰动，保证微网及配电网安全稳定及经济运行的机理，进而研究移动分布式储能单元的规划理论，调度策略，并网条件及标准体系。
3.4.1.4基于多目标的分布式电源的协调配合机理和优化配置方法
研究V2G、风力发电、光伏发电等电源随机性和间歇性的内在规律，根据随机电源的特性及统计学特征，研究分布式电源相互匹配及与负荷的匹配。
提出移动分布式储能单元在智能电网中的应用规划及配置理论，提出分布式电源、储能及移动分布式储能的容量及位置优化、结构优化及配电网络优化方法，为适应微网及智能电网发展的决策支持系统的研究奠定基础。
3.4.1.5多变量能量优化控制
针对V2G、微网及含微网智能电网开展分步及综合仿真，研究电动车作为移动储能单元的定制能量控制，研究V2G及风力发电、光伏发电等构成的混杂系统的多变量能量优化控制问题，能量优化控制中经济价格体系的调控功能。
为建立含V2G微网经济运行理论与能量优化控制方法奠定基础。
3.4.1.6混杂电力系统的保护与分散协调控制
移动分布储能单元具有电源负荷双向特性及随机性，其他可再生能源也具有间歇性、分布性，组成的微网及配电网具有混杂性和不确定性。
从大系统稳定出发，考虑各独立系统的可控性和安全性，研究其分散协调控制
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