充电基础设施的趋势

虽然目前大部分充电需求是通过家庭充电来满足的，但越来越需要公共充电桩，以便提供与传统车辆加油相同水平的便利性和可及性。特别是在人口稠密的城市地区，家庭充电的机会更加有限，公共充电基础设施是电动汽车采用的关键推动因素。截至 2022 年底，全球共有 270 万个公共充电点，其中 2022 年安装数量超过 90 万个，较 2021 年存量增长约 55%，与疫情前 2015 年至 2015 年 50% 的增长率相当2019.

慢速充电器

全球超过60万个公共慢充点12022年安装量达36万个，中国慢速充电桩保有量超过100万个。截至2022年底，中国拥有全球一半以上的公共慢速充电器存量。

欧洲排名第二，2022年慢速充电器总数为46万个，比上年增长50%。荷兰以 117,000 人居欧洲之首，其次是法国约 74,000 人，德国为 64,000 人。 2022年美国慢速充电器存量增长9%，是主要市场中增速最低的。在韩国，慢充充电桩存量同比翻了一番，达到18.4万个充电点。

快速充电器

公共快速充电桩，尤其是位于高速公路沿线的充电桩，可以实现更长的行程，并可以解决里程焦虑，这是电动汽车采用的一个障碍。与慢速充电器一样，公共快速充电器也为无法可靠获得私人充电的消费者提供充电解决方案，从而鼓励更广泛的人群采用电动汽车。 2022 年，全球快速充电器数量增加了 33 万个，但增长的大部分（几乎 90%）同样来自中国。快速充电的部署弥补了人口稠密城市缺乏家用充电器的问题，并支持中国快速部署电动汽车的目标。中国共有76万个快速充电桩，但公共快速充电桩总数的一半以上分布在十个省份。

在欧洲，到 2022 年底，快速充电器总体保有量超过 70,000 个，与 2021 年相比增加了约 55%。快速充电器保有量最大的国家是德国（超过 12,000 个）、法国（9,700 个）和挪威(9 000)。正如拟议的替代燃料基础设施法规 (AFIR) 的临时协议所表明的那样，整个欧盟都有进一步发展公共充电基础设施的明确雄心，该法规将设定跨欧洲网络运输 (TEN) 的充电覆盖范围要求-T）欧洲投资银行和欧盟委员会之间将在 2023 年底前提供超过 15 亿欧元用于替代燃料基础设施，包括电动快速充电。

2022年，美国安装了6300个快速充电器，其中约四分之三是特斯拉超级充电器。到 2022 年底，快速充电器的总库存达到 28,000 个。在政府批准 (NEVI) 后，预计未来几年部署将加速。美国所有州、华盛顿特区和波多黎各都参与了该计划，并已在 2023 年拨款 8.85 亿美元，用于支持在 122,000 公里的高速公路上建设充电桩。美国联邦公路管理局宣布了联邦资助的电动汽车充电器的新国家标准，以确保一致性、可靠性、可访问性和兼容性。 根据新标准，特斯拉宣布将向非特斯拉电动汽车开放部分美国超级充电桩（其中超级充电桩占美国快速充电桩总存量的 60%）和目的地充电网络。

为了扩大电动汽车的普及，公共充电点变得越来越必要

预计电动汽车销量增长而部署公共充电基础设施对于电动汽车的广泛采用至关重要。例如，2011 年挪威每个公共充电点约有 1.3 辆电动 LDV，这支持了进一步的采用。截至 2022 年底，挪威超过 17% 的 LDV 是纯电动汽车，每个公共充电点有 25 辆纯电动汽车。总体而言，随着纯电动轻型汽车保有量的增加，每辆纯电动汽车的充电点比率会下降。只有通过方便且负担得起的基础设施（无论是通过家庭或工作场所的私人充电，还是公共充电站）满足充电需求，电动汽车销量的增长才能持续。

每个公共充电桩的电动轻型车比例

选定国家中每辆电动 LDV 的公共充电点与电动 LDV 存量份额的比率

虽然插电式混合动力汽车对公共充电基础设施的依赖程度低于纯电动汽车，但与充电点充足可用性相关的政策制定应纳入（并鼓励）公共插电式混合动力汽车充电。如果考虑每个充电点的电动 LDV 总数，2022 年全球平均每个充电桩可容纳 10 辆电动汽车。过去几年，中国、韩国和荷兰等国家每个充电器的电动汽车数量少于十辆。在严重依赖公共充电的国家，公共充电桩的数量一直在以与电动汽车部署基本匹配的速度增长。

然而，在一些以家庭充电广泛普及为特征的市场（由于单户住宅有机会安装充电器的比例很高），每个公共充电点的电动汽车数量可能会更高。例如，在美国，每个充电器的电动汽车比例为 24，而在挪威则超过 30。随着电动汽车市场渗透率的提高，即使在这些国家，公共充电也变得越来越重要，以支持驾驶员采用电动汽车无法使用私人住宅或工作场所充电选项的人。然而，每个充电器的电动汽车的最佳比例将根据当地条件和驾驶员需求而有所不同。

也许比可用公共充电器的数量更重要的是每辆电动汽车的公共充电总容量，因为快速充电器比慢速充电器可以为更多的电动汽车提供服务。在电动汽车采用的早期阶段，假设充电器利用率相对较低，直到市场成熟并且基础设施的利用变得更加高效，那么每辆电动汽车的可用充电功率较高是有意义的。与此相一致，欧盟关于 AFIR 的要求包括根据注册机队规模提供的总电力容量的要求。

在全球范围内，每辆电动 LDV 的平均公共充电容量约为每辆 EV 2.4 kW。在欧盟，这一比例较低，平均每辆电动汽车约 1.2 kW。韩国的比例最高，为每辆电动汽车 7 kW，即使大多数公共充电器 (90%) 都是慢速充电器。

每个公共充电点的电动 LDV 数量以及每辆电动 LDV 的千瓦数，2022 年

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每个充电点的电动 LDV 数量 每辆 LDV 的公共充电功率 新西兰冰岛澳大利亚挪威巴西德国瑞典美国丹麦葡萄牙英国西班牙加拿大印度尼西亚芬兰瑞士日本泰国欧盟法国波兰墨西哥比利时世界意大利中国印度南部非洲智利希腊荷兰韩国08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.466.67.27.8

• EV/EVSE（下轴）
• kW / EV（顶轴）

在电动卡车开始商业化的地区，电池电动卡车可以在 TCO 的基础上与传统柴油卡车竞争，以扩大运营范围，不仅在城市和区域，而且在牵引挂车区域和长途领域。决定到达时间的三个参数是通行费；燃料和运营成本（例如卡车运营商面临的柴油和电力价格之间的差异，以及减少的维护成本）；资本支出补贴，以缩小前期车辆购买价格的差距。由于电动卡车可以以较低的生命周期成本（包括应用折扣率）提供相同的操作，因此车主期望收回前期成本是决定是否购买电动卡车或传统卡车的关键因素。

如果可以通过最大限度地“非班次”（例如夜间或其他较长时间的停机时间）慢速充电来降低充电成本，并与电网运营商签订批量采购合同，那么电动卡车在长途应用中的经济性就可以得到大幅提高。 “中班”（例如休息期间）、快速（高达 350 kW）或超快（> 350 kW）充电，以及探索智能充电和车辆到电网的额外收入机会。

电动卡车和公共汽车的大部分能源将依靠下班充电。这主要在私人或半私人充电站或高速公路上的公共充电站实现，而且通常是在夜间实现。需要开发满足不断增长的重型电气化需求的仓库，并且在许多情况下可能需要升级配电和输电网络。根据车辆行驶里程的要求，车库充电将足以覆盖城市公交车以及城市和区域卡车运营的大部分运营。

如果途中有快速或超快速充电选项，强制休息时间的法规也可以为中班充电提供一个时间窗口：欧盟要求每行驶 4.5 小时后休息 45 分钟；美国规定8小时后30分钟。

目前，大多数商用直流 (DC) 快速充电站的功率范围为 250-350 kW。欧洲理事会和议会达成的协议包括从 2025 年开始逐步部署电动重型车辆的基础设施。最近对美国和欧洲区域和长途卡车运营的电力需求的研究发现，充电功率高于 350 kW ，并且高达 1 MW，可能需要在 30 至 45 分钟的休息时间为电动卡车充满电。

认识到需要扩大快速或超快速充电的规模，这是使区域运营（尤其是长途运营）在技术上和经济上可行的先决条件，Traton、沃尔沃和戴姆勒于 2022 年成立了一家独立合资企业，投资 500 欧元该计划由三个重型制造集团共同投资 1,700 多个快速（300 至 350 kW）和超快速（1 MW）充电点 欧洲。

目前多种充电标准正在使用，超快充电的技术规范正在制定中。需要确保重型电动汽车充电标准和互操作性的最大可能融合，以避免因制造商遵循不同的路径而给汽车进口商和国际运营商带来成本、效率低下和挑战。

在中国，中国电力企业联合会和 CHAdeMO 的“超超集”共同开发者正在开发高达数兆瓦的重型电动汽车充电标准。在欧洲和美国，CharIN 兆瓦充电系统（MCS）的规格，具有潜在的最大功率。国际标准化组织 (ISO) 和其他组织正在开发。商业推广所需的最终 MCS 规范预计将于 2024 年制定。继戴姆勒卡车和波特兰通用电气 (PGE) 于 2021 年提供第一个兆瓦充电站以及在奥地利、瑞典的投资和项目之后、西班牙和英国。

额定功率1MW充电桩的商业化需要大量投资，因为具有如此高功率需求的充电站在安装和电网升级方面都会产生大量成本。修改公共电力公司的商业模式和电力部门法规、协调利益相关者之间的规划和智能充电都有助于通过试点项目和财政激励措施提供直接支持，也可以加速早期阶段的示范和采用。最近的一项研究概述了开发 MCS 额定充电站的一些关键设计考虑因素：

• 在输电线路和变电站附近的高速公路停车场规划充电站是最大限度降低成本和提高充电器利用率的最佳解决方案。
• 在早期阶段通过直接连接到输电线路来“调整规模”连接，从而预测高比例货运活动已实现电气化的系统的能源需求，而不是临时和短期升级配电网基础上，对于降低成本至关重要。这需要跨部门的电网运营商和充电基础设施开发商之间进行结构化和协调的规划。
• 由于传输系统互连和电网升级可能需要 4 至 8 年的时间，因此需要尽快开始优先充电站的选址和建设。

解决方案包括安装固定存储和整合当地可再生能源，与智能充电相结合，这有助于降低与电网连接相关的基础设施成本和电力采购成本（例如，使卡车运营商能够通过全天套利价格波动来最大限度地降低成本，利用车辆到电网的机会等）。

为电动重型车辆 (HDV) 提供动力的其他选择包括电池交换和电动道路系统。电动道路系统可以通过道路中的感应线圈、车辆与道路之间的导电连接或悬链线（架空）向卡车传输电力。接触网和其他动态充电选项可能有望在向零排放区域和长途卡车过渡的过程中降低系统级成本，从而在总资本和运营成本方面取得良好的成绩。它们还可以帮助减少电池容量需求。如果电动道路系统的设计不仅与卡车兼容，而且还与电动汽车兼容，则可以进一步减少电池需求，并进一步提高利用率。然而，此类方法需要感应式或道路设计，这在技术开发和设计方面存在更大的障碍，并且资本更加密集。与此同时，电动道路系统也带来了与铁路部门类似的重大挑战，包括更需要道路和车辆的标准化（如有轨电车和无轨电车所示）、长途旅行的跨境兼容性以及适当的基础设施所有权模式。它们在路线和车型方面为卡车车主提供的灵活性较低，并且总体开发成本较高，所有这些都影响了其相对于常规充电站的竞争力。考虑到这些挑战，此类系统最有效的做法是首先在使用频繁的货运走廊上部署，这需要各个公共和私人利益相关者之间的密切协调。迄今为止，德国和瑞典公共道路上的示威活动都依赖于私人和公共实体的支持。中国、印度、英国和美国也在考虑开展电动道路系统试点。

重型车辆的充电需求

国际清洁交通委员会 (ICCT) 分析表明，与点充电 BEV 或 ICE 两轮车相比，出租车服务（例如自行车出租车）中电动两轮车的电池更换可提供最具竞争力的 TCO。在通过两轮车进行最后一英里交付的情况下，点充电目前比电池交换具有 TCO 优势，但如果有适当的政策激励和规模，交换可能在某些条件下成为可行的选择。一般来说，随着平均每日行驶距离的增加，可更换电池的纯电动两轮车变得比点充电或汽油车更经济。 2021 年，可更换电池摩托车联盟成立，旨在通过共同制定通用电池规格，促进包括两轮/三轮车在内的轻型车辆的电池更换。

电动两轮/三轮车的电池更换在印度的势头尤其强劲。目前印度市场上有十多家不同的公司，其中包括总部位于中国台北的电动滑板车和电池交换技术领导者Gogoro。 Gogoro 声称其电池为中华台北 90% 的电动滑板车提供动力，Gogoro 网络拥有超过 12,000 个电池更换站，可支持九个国家（主要位于亚太地区）的超过 500,000 辆电动两轮车。Gogoro 现已成立与印度 Zypp Electric 合作，后者运营着一个用于最后一英里交付的电动汽车即服务平台；作为德里市企业对企业最后一英里送货业务试点项目的一部分，他们正在共同部署 6 个电池更换站和 100 辆电动两轮车。 2023 年初，他们筹集了这笔资金，到 2025 年将其车队规模扩大到印度 30 个城市的 20 万辆电动两轮车。Sun Mobility 在印度电池更换方面拥有悠久的历史，在全国各地拥有过多的更换站与亚马逊印度等合作伙伴合作开发电动两轮和三轮车，包括电动人力车。泰国还为摩托车出租车和送货司机提供电池更换服务。

虽然电动两轮车的电池更换在亚洲最为普遍，但也正在向非洲蔓延。例如，卢旺达电动摩托车初创企业运营电池更换站，重点为需要长距离日常行驶的摩托车出租车业务提供服务。 Ampersand 在基加利建造了十个电池更换站，在肯尼亚内罗毕建造了三个。这些充电站每月进行近 37,000 次电池更换。

两轮/三轮车电池更换具有成本优势

特别是对于卡车来说，电池更换比超快速充电具有更大的优势。首先，交换所需的时间尽可能少，而通过基于电缆的充电来实现这一点将是困难且昂贵的，需要连接到中压到高压电网的超快速充电器以及昂贵的电池管理系统和电池化学物质。避免超快速充电还可以延长电池容量、性能和循环寿命。

电池即服务（BaaS），将卡车和电池的购买分离，并建立电池租赁合同，大大降低了前期购买成本。此外，由于卡车往往依赖磷酸铁锂 (LFP) 电池化学成分，该电池比镍锰钴酸锂 (NMC) 电池更耐用，因此在安全性和经济性方面非常适合更换。

然而，考虑到车辆尺寸较大和电池较重，卡车电池更换站的建设成本可能会更高，这需要更多的空间和专用设备来进行更换。另一个主要障碍是要求电池标准化为给定的尺寸和容量，卡车原始设备制造商可能认为这是对竞争力的挑战，因为电池设计和容量是电动卡车制造商之间的关键差异化因素。

由于大力的政策支持和使用旨在补充电缆充电的技术，中国处于卡车电池更换的前沿。 2021年，中国工信部宣布在多个城市试点换电技术，其中包括三个城市的HDV换电技术。几乎所有中国主要重型卡车制造商，包括一汽、华菱、东风、江铃汽车股份有限公司（JMC）、山西汽车和上汽集团。

中国处于卡车电池更换的前沿

中国也是乘用车电池更换领域的领先者。从所有模式来看，截至 2022 年底，中国换电站总数接近 2021 年底的 50%。蔚来生产换电汽车及配套换电站，运营超过在中国，报告称该网络覆盖了中国大陆三分之二以上的地区。一半的换电站是在 2022 年安装的，该公司设定了到 2025 年在全球建立 4000 个电池换电站的目标。该公司的换电站每天可以进行 300 多次换电，最多可同时为 13 个电池充电，充电功率为20-80千瓦。

蔚来还宣布计划在欧洲建立电池更换站，其支持电池更换的车型将于 2022 年底在欧洲市场上市。瑞典首个蔚来电池更换站于 2022 年底开业，届时将有 10 辆蔚来汽车挪威、德国、瑞典和荷兰均已开设电池更换站。与蔚来的换电站为蔚来汽车提供服务相比，中国电池换电站运营商奥尔顿的换电站支持来自 16 家不同汽车公司的 30 种车型。

对于 LDV 出租车车队来说，电池更换也可能是一个特别有吸引力的选择，因为其运营对充电时间比私家车更敏感。美国初创公司Ample目前在旧金山湾区运营着12个电池更换站，主要为Uber拼车服务。

中国也是乘用车电池更换领域的领导者

参考

慢速充电器的额定功率小于或等于 22 kW。快速充电器是指额定功率超过 22 kW 至 350 kW 的充电器。 “充电点”和“充电器”可互换使用，指的是单个充电插座，反映了可以同时充电的电动汽车的数量。 “充电站”可能有多个充电点。

拟议的 AFIR 此前是一项指令，一旦正式获得批准，将成为一项具有约束力的立法法案，其中规定了欧盟境内主要和次要道路 TEN-T 沿线安装的充电器之间的最大距离。

感应解决方案距离商业化还很远，并且面临着在高速公路上提供足够电力的挑战。