（海南电网有限责任公司三沙供电局 海南三沙 573199）
摘要：太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，就使用而言不仅有安全环保而且储存量丰富，因此受到世界各国的广泛重视。我国能源局制定《可再生能源发展＂十二五＂规划》，目的是大力发展可再生能源，继续加大对太阳能资源合理利用的探索Ｗ，我国政府把研究开发太阳能技术列入国家科技攻关计划，进入21世纪以来我国太阳能光伏技术在研巧、开发、商业化生产等方面取得了长期的发展。随着电动汽车产业化速度的大大加快，诸如深圳之类的一批大城市被列为全国新能源汽车的示范推广城市，在国家相关部口的鼓励下，相继出台了相关的能源车推行实施政策。随之而来要面对的问题是提供快捷方便的充电方式，国家电网在车库、机关单位等场所开始安装便于充电的充电粧、充电插头等供电装置Ｗ。新能源技术得到了越来越广泛的应用，因此除了国家电网，利用新能源来建设充电装置己经成为了必不可少的选项。本文就对便携式电动车太阳能充电装置的实现进行分析和探讨。
关键词：便携式电动车；太阳能充电装置；实现
能源危机和全球变暖已经成为了21 世纪最热的2 个话题，它们的出现让人们不得不去寻找新的环保型能源替代现在使用的石油资源。与此同时，各大汽车生产商都将关注点放到了新能源上。在交通方式方面，选择电动车的主要原因是，电动车是以电力为主要能源的交通工具，电力资源是可再生资源，不会引发能源危机，而且这种能源的消耗不会对环境造成污染。但是，社会的发展不可能只纠结在一个点上，新能源电动车的发展必将带动与其有关的配套设施的发展。在这之中，充电装置就显得尤为重要，可以说这也是带动电动车发展的一个点，只有充电装置能够满足电动车随时随地充电的需求，才可以推动电动车的大量普及。因此，要采用科学的手段在电动汽车的停靠区域设置与新能源电动车配套的公用光伏充电设施。这样才能促进电动车的普及推广，同时，也会给新能源光伏汽车充电装置带来巨大的发展空间。
1国内外电动车光伏充电装置发展现状
1.1 国外电动车光伏充电装置发展现状
2013 年11 月13 日， 美国太阳能遮阴停车场设计师兼制造商Envision Solar International 宣布位于圣地亚哥国际机场的EV ARC 电动车充电装置部署实验获得成功。EV ARC 电动车充电装置在美国发明、设计及制造而成，是世界首个全自动、可移动的独立光伏发电充电装置，无需地基挖坑，亦可免除建设审批与并入电网。此外，EV ARC 适合安装于一块标准的停车位内，日光伏发电量约为16 千瓦时，可存储于一个22 千瓦时的车载电池储能装置之中。该光伏系统还配备 EnvisionTrak———一种专有的跟踪系统。该跟踪系统不仅可令太阳能列阵跟踪太阳光线，而且相比于传统固定式列阵发电量提升18%至25%。
1.2国内电动车光伏充电装置发展现状
2015 年10 月21 日， 北京市最大的光伏超级充电装置破土动工， 该充电装置位于石景山区内， 预计将于年底建成投入使用，建成后也是石景山区首个光伏超级充电装置，北京继华贸中心充电装置之后的最大光伏充电装置， 将为北京西部的新能源车充电问题提供一大支撑。整个充电装置的能源提供将全部由太阳能完成，将建成50 根充电装置，具备每天为80 辆电动车充电的能力。据介绍，该光伏充电装置的兼容性非常强，对于目前市面上主流的国产、日系和欧美的三大车系电动车，都可以在这个充电装置内进行充电。除了充电的主要功能之外，该充电装置还具备立体停车的功能，预计可以停放30 辆车。
2新能源电动车充电装置市场发展趋势
在能源和环保的压力下， 新能源电动汽车无疑将成为未来汽车的主要发展方向。“ 十二五”期间，我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段：2011-2015 年开始进入产业化阶段，在全社会推广新能源城市客车、混合动力轿车、小型电动车。“ 十三五”期间即2016-2020 年，我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车，插电式电动轿车，氢燃料电池轿车将逐步进入普通家庭。
受新能源电动车的快速发展， 充电装置和充电装置等配套设施，也会迎来快速发展。2010 至2013 年，中国充电装置保有量从90 座快速增长至618 座，年复合增长率达89.6%，充电装置数量也从1129 个增长至22628 个，年复合增长率高达181.8%。充电设施建设是新能源汽车示范推广的关键环节之一， 受益于新能源汽车应用的快速增长， 我国新能源汽车充电设施行业将面临巨大的发展空间。此前由于电动汽车规模较小，充电设施建设投资巨大，投资短期效益不明显，因此充电设施建设速度较慢。根据工信部数据，截至2014 年底，我国共建设完成充电装置823 个、充电装置3.8 万个，其中，国家电网公司建成充换电站818 座，充电装置3.4 万个，充电装置数量远远低于新能源汽车的销量增长。而2014 年我国新能源汽车产销量已达9.39 万辆，充电设施供需之间的矛盾日益突出。但在2015 年，全国计划建成的充电装置数量达到了2549 个，而计划建成充电装置的数量更是达到了34 万个，相比于14 年，有了近20 倍的增长。
3光伏充电装置的功能体现
依据充电装置的功能进行划分，一般可以被分：光伏发电系统、配电系统、电池调度系统以及充电装置监控系统等。完整的充电装置不仅需要有光伏发电去、配电室以及中央监控室，同时还需要充电区与更换电池区等去程部分。可见，光伏充电装置所实现的功能较多。
（1）作为整个充电装置的重要组成部分，光伏发电系统经过太阳能电池方阵发电，利用充电装置，将其储存早蓄电池当中，也可以将电能直接的供给给电动车充电使用。为此，光伏发电系统担负着能源供给的使命。
（2）配电室的存在，主要为充电装置提供一定的电源，以此来满足照明、控制设备等对用电的需求。其内部需要配备相应的配电监控系统与控制设备等等从而确保配电室能够更好的想充电装置提供服务。
（3）在整个充电装置运行期间，监控工作的实施是不可缺少的一部分，而中央监控室则是监控整个充电装置运行情况的关键所在，同时，中央监控室也能够完成管理工作实施期间的报表打印工作。
（4）为了能够更好的发挥电池充电充功能，电区是不可缺少的重要部分；作为更换电池的一个重要场所，需要在更换电池区配备相应数量的电池更换设备，以保证能够为车辆有效的更换电池，确保其安全稳定的运行。
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（5）电池维护间承担的责任比较多，如电池重新的配组、电池组均衡等方面的工作。一般而言，充电装置需要通过三种方式为汽车充电，即：1）普通充电方式。该种充电方式便是常规充电或者是慢速充电，该种充电模式应用了现在的交流插头，将其与被充电的车连接，便能够进行充电。这种充电方式需要的时间在6-8小时之间，并且属于交流式的充电方式。利用220V或者380V的交流电源，来完成对电动汽车车载充电机充电操作，在完成该步骤以后，还需要利用车载充电机为动力蓄电池进行充电。在对小型纯电动汽车充电期间，可以利用外界充电式混合动力电动汽车的充电方式进行充电，而要完成该种充电操作，便需利用充电装置来完成相应的充电；2）快速充电方式。快速充电方式的电流比较大，这便要求建设快速充电装置，在充电期间需要注意的是，充电能够满足车辆行驶要求即可，并不需要将其充满。该种充电模式的充电时间一般在30-50分钟左右；3）电池更换方式。实践表明，充电装置的技术水平并不高，但是快充在技术水平要求方面比较高，这便增加了快充难度。为此，在安全性与可靠性方面提出了更高的要求。
4新能源电动车光伏充电装置技术难题
现阶段，尽管新能源电动车已经被广泛应用，但是在新能源电动车光伏充电技术方面依旧存在一些难点问题，这些问题依旧需要相关人员的不断研究与分析。例如：光伏发电存在不稳定性。我国国内部分光伏充电装置，在技术的水平方面还无法满足其建设要求，其缺陷问题主要有光伏发阵发电密度低、发电不稳定等。电动沏茶在充电过程中，往往需要大的电流与大的功率电量来完成充电操作，这便无法满足太阳能广度发特点需求。另外，国内外新能源电动车充电装置标准不统一。将特斯拉电动车作为案例，该种电动车充电标准并不符合国外充电标准要求。作为智能充电装置，该种智能充电装置无法满足国产电动车的充电需求，同时在应用方面，该种充电装置也存在一定的局限性，无法达到智能充电的标准要求。作为国家电网公司，其任务在于推广公共充电装置建设。但是特斯拉电动车却无法应用该种标准的充电装置。而西方国家一直都掌握这电动汽车行业标准方向，这便决定了该产业在发展中有一定的波动，这同时也是国内电动车标准不能与国外保持一致的原因所在。以下就对其有效分析：
4.1光伏发电不稳定性
就现有国内特斯拉建光伏充电装置而言， 从技术层面存在光伏方阵发电密度低、发电不稳定、发电效率低等缺点，这与现有比较成熟的火力发电是完全不同的。电动汽车充电需要高电压、大电流、大功率，一次性快充。这与目前太阳能光伏发电的特点有冲突。根据系统测算， 特斯拉充电装置太阳能光伏方阵铺设面积约为260 平方米，太阳能组件最高转化率为23.5%。以一个西部城市为例， 全年光照辐射总量约2230 千瓦时每平方米，则可利用的全年光照辐射总量约为2230×80%＝1783 千瓦时每平方米， 那么以上特斯拉太阳能充电装置每天可发电量约为（ 1180×150）÷365×20.5%＝99.4 千瓦时。因此，即使不考虑太阳能电池组件光电转换率在使用寿命期内逐年衰减的影响，离网运行的太阳能光伏充电装置在理想条件下的发电量一天也仅够将3 辆该车型电量增加60%。同时电动车太阳能光伏充电装置发电量受天气的影响较明显，多云天气、大风下雨及雾霾天气更会大大降低发电量。此外，夜晚没有太阳光，根本无法发电，太阳能光伏充电装置要想24 小时使用根本无法实现。
4.2蓄电池成本过高束缚充电装置产业化
为了避免光伏发电诸多因素引起的不稳定性， 利用蓄电池将多余的能量储存起来， 作为太阳能光伏充电装置后备能量或者夜间备用电能。对于建设企业来说， 蓄电池采购成本过高， 再加上蓄电池在使用寿命期内会随着使用环境和其他因素的影响而产生衰减，同时蓄电池平均使用寿命在3-5 年内，如果好一点的蓄电池，寿命能长一点，但是成本则会增加，如果通过蓄电池来储存能源作为后备能量， 从技术上是没有任何问题的。但目前利用蓄电池组建设光伏充电装置的成本大概是普通电站的5 倍， 不仅如此， 蓄电池组的使用寿命也比较短，现在质量过关、性能优异蓄电池寿命也仅有8 年左右。就目前发展状况来看， 只通过光伏电站为充电装置提供能量是远远不够的，还需市电电网的相互辅助，才能保证充电装置的正常运行， 或者说离开市电电网， 太阳能光伏充电装置只是一个摆设，没有什么实质用处，只有与电网结合，才能保证充电装置运行的可靠性。
4.3国内外新能源电动车充电装置标准脱轨
以特斯拉电动车为例， 其充电标准与国内充电标准不一致。特斯拉太阳能超级充电装置智能为其充电，而不能服务于国产电动车，且具有使用局限性。国家电网公司负责推广公共充电装置建设，而特斯拉电动车无法使用这些以国内标准充电装置，当然，通用的办法，就是让特斯拉的充电标准兼容国内的充电标准，这样就能实现特斯拉充电标准与国内标准一致，就不存在使用局限性。但长期以来，电动汽车行业标准都由西方国家掌握，导致产业发展比较被动，这也是造成国内电动车充电标准无法与国外电动车充电标准接轨的重要原因。
结语
在其发展的过程中不难发现，新能源汽车将成为我国汽车的主要发展方向，而善于发现商机的人肯定已经在行动了。但是，这不是任何人想做就可以做成的，还是需要国家的支持。近几年来，我国不断出台新的政策推动我国新能源汽车的发展。从目前的发展趋势来看，我国的电动汽车已经逐渐走向了成熟，并且会逐渐被推广，以解决能源紧张和环境破坏等问题。我国只有大力发展光伏发电的技术，才能够推动电力汽车的发展。
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论文作者:符礼攀,蔡儒宁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/22
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