电动汽车充放电双向互动技术及标准 刘永东 中国电力企业联合会标准化中心 副主任 能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会 秘书长 目 录 Contents 1 电动汽车充电设施发展现状 2 电动汽车充电充放电双向互动应用场景 2 3 电动汽车充电设施标准 2017年，我国新能源汽车销售77.7万辆，同比增长53.3%，市场份 额达到2.7%，新能源汽车保有量超过170万辆，约占全球保有量的55%。 充电基础设施建设规模持续高速增长，截止2017年12月，公共充电桩保 有数量21.4万个，私人充电桩数量23.2万个，车桩仍保持近4:1的比例。 电动汽车 充电设施 万辆 万个 预计2018年新能源汽车销量将突破100万辆 2018年1-6月，新能源乘用车增长约50%，新能源商用车同比下降 22%，总体增长31.7%。纯电动乘用车成为新能源汽车增长的主力军。 1-6月新能源汽车销售情况 单位：万辆、% 6月 1-6月累计 环比增长 同比增长 同比累计增长 新能源汽车 8.4 41.2 -17.5 42.9 111.6 新能源乘用车 7.3 35.5 -12.4 70.0 116.5 纯电动 5.2 25.9 -20.7 54.1 95.9 插电式混合动力 2.2 9.6 16.4 125.8 203.2 新能源商用车 1.1 5.8 -40.3 -29.9 85.2 纯电动 1.1 5.4 -36.0 -26.4 96.6 插电式混合动 力 0.0 0.4 -77.8 -68.2 -0.9 5 中国电力企业联合会 截至2018年10月，据中国充电联盟充电设施统计，联盟内成员单位上报 公共类充电桩284638个，其中交流充电桩183421个、直流充电桩100685个、 交直流一体充电桩532个。从2017年11月到2018年10月，月均新增公共类充 电设施7504个，同比增长46.3%。中国充电基础设施公共类充电设施保有量 全球第一。 截止2018年4月，联盟成员整车企业总计上报的私人类充电桩401407个。 我国充电设施产业政策体系已基本完善，中央各部委、中央与地方通 力合作，为充电设施发展营造了良好的政策氛围。 中央政策支持 • 我国新能源汽车充电基础设施政 策体系已渐趋完善； • 由于充电设施跨行业、跨学科、 跨领域的产业属性，产业发展需 要中央各部委协同推进，为我国 充电基础设施产业发展的提供战 略依据和方向指引，同时也是产 业规模化发展的基础性保障。 地方政府发挥作用 • 政策体系：国务院政策文件为总 纲、中央政策为战略引导、地方 性政策细则为基础保障。 • 地方政策补充：部分地方政府还 根据自身区域特点以及新能源汽 车发展规模出台了充电设施运营 管理办法，规范市场行为。 7 中国电力企业联合会  2015年9月，《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》  2015年12月，5项电动汽车充电接口及通讯通信协议国家标准发布  2016年1月，《关于“十三五”新能源汽车充电基础设施奖励政策及加 强新能源汽车推广应用的通知》  2016年8月，《加快居民区电动汽车充电基础设施建设的通知》  2016年12月，《电动汽车充电基础设施接口新国标实施方案》的通知  2016年12月，《关于统筹加快推进停车场与充电基础设施一体化建设的 通知》  2017年1月，《关于加快单位内部电动汽车充电基础设施建设的通知》。 政策支持 Background 在中央政策的指导下，各地方也出台了区域性政策，成为我国政策体 系的重要补充。并在充电服务费、设施补贴、设备改造等方面对当地充电 基础设施产业进行规范。 充电服务费主要有规定最高价格、按照燃油价格计费、 按照公里计费、按照电价计费等几种模式，其中江西 最高为1.723元/kWh，陕西最低为0.38元/kWh。 补贴：一是按照投资总额或者投资额进行补贴；二是 按照功率补贴；三是运营补贴。 改造补助：北京城管委对完成新国标改造并通过检测 验收的充电桩进行资金奖励。奖励标准：直流充电桩 为3500元/接口，交流充电桩为2000元/接口。 近期，2018年新能源汽车补贴政策落地以及双积分政策开始实施， 对我国新能源汽车及充电基础设施产业的影响巨大，具体或表现在：快速 充电技术发展、运营商充电服务质量提升、充电市场参与者及运营模式多 样化发展。 • 《关于调整完善新能源汽车推广 应用财政补贴政策的通知》 • 《乘用车企业平均燃料消耗量与 新能源汽车积分并行管理办法》 政策呈现“低退高补”的态势，对长续航、高 能量密度电池的车型持扶持态度，对短续航、 技术指标落后的产品则降低了补贴标准。 一是充电行业多样化运营模式并存且运营竞争将 持续加剧；二是新能源汽车市场将出现不同的充 电需求，因此会刺激市场充电运营模式多样化发 展；三是互联网平台运营公司、汽车+充电服务 一体化运营公司成为未来市场竞争的主要参与者 • 《打赢蓝天保卫战三年行动计划》 2020年产销量200万辆，公交、环卫、邮政、 出租、通勤、轻型物流，重点地区80%；港 口、机场、铁路货场。2020年前，重点地区 公交全部更换为新能源汽车。 处于培育期的充电设施产业跨领域、跨部门，涉及面广，问题解决的 协调难度大，且由于充电设施建设成本高，充电负荷率偏低，有相当一部 分运营商面临经营困境，产业发展环境亟待改善。 建设运营问题 1.充电设施布局不合理，面临设施利用 率低和充电难双重压力。 2.可持续盈利模式还需要进一步探索。 产品质量问题 1.低品质充电设备为抢占市场份额，往 往低价销售，扰乱正常市场秩序。 2.特殊工作环境充电设备的关键部件 耐久性和灵敏性提出了较高的要求。 充电费用问题 1.部分站点无法享受大工业电 价优惠； 2.充电服务费不足以支撑充电 设施运营。 充电体验问题 1.充电时间长、油车占位； 2.充电过程中产生的额外消费 （如停车费、休息室消费）。 充电体验问题 1.物业不配合、没有固定停车 位是私桩安装主要问题； 2.北京、深圳等地区通过考核 物业资质考评推动私桩建设 目 录 Contents 1 电动汽车充电设施发展现状 2 电动汽车充电充放电双向互动应用场景 11 3 电动汽车充电设施标准 节能与新能源汽车产业发展规划  （2011—2020年） 到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力 汽车生产能力达200万辆、累计产销量超 过500万辆 电动汽车充电基础设施发展指南  （2015—2020年） 2015年-2020年新建充换电站1.2万座， 充电桩480万个 2020年 2015年 中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中提及 ：2030年预计将3800万辆电动汽车投入运营 广东电网典型日负荷曲线与充电负荷曲线 取北京、杭州、合肥3座城市中典型居民小区，居民1000户，户均建筑面积100平方米，用电 负荷60瓦/平方米，同时系数0.2；配套公建按人均3平方米，公建负荷60瓦/平方米，同时系数0.5。 仅考虑交流充电情况下，电动汽车同时充电比例达到20%时，电动汽车规划充电负荷将分别占到 56.5%、71.2%和32.5%，将成为居民主要负荷，同时考虑到电动汽车使用的规律性，峰谷差率将 进一步拉大。 电网面临调峰问题： 电 网 典 型 日 负 荷 曲 线 公 共 充 电 负 荷 曲 线 / GW / kW 时间/h 按照2020年推广500万辆电动汽车测算，同时率为 0.3时，充放电功率将达5250万千瓦。相当于2.3个三峡 总装机容量。 对北京市8405台私人充电桩2017年8月份充电数据 分析，用户平均充电周期4天，单次充电电量24千瓦 时，平均充电时长3.95小时  以中山市进行配电网普查分析配电网情况 • 石岐区内的老小区和商业中心的变 压器全部需要升级更换 • 南区内的商业中心和公务单位的变 压器需要更换升级 • 涉及需要改造的线路达到13条 • 配电网投资改造费用超过3800万元 普查：30个小区、30条线路 按照电动汽车预测2020年的保有量 进行计算分析，发现： 15 随着电池技术的发展，电池 寿命提升，电动汽车具备了从 单纯负荷向储能电源转变的条 件，截止2017底，我国年动力 电池产能达到200GWh，产量 接近40GWh，车载动力电池储 能能力接近90GWh。 2012 2013 2014 2015 2016 2017  电动汽车放电潜力 目前 2012 2013 2014 2015 2016 2017 电动汽车保有量（万辆） 2.04 3.98 12 45.1 95.8 173.4 累计电池产量（万千瓦时） 77 136 429 2131 4942 8764 移动的储能 2020年 2030年 车载电池容量 （kWh） 50 80 生命周期内可 用总容量 （万kWh） 10 16 10年行驶耗电 量（万kWh） 4 4 可用于向电网 放电的容量 （万kWh） 6 12 16 • 能量交互:作为移动式分布储能单元， 与电网实现双向能量流动(根据电网 或者电动汽车的需要)； • 信息交互:电动汽车、用户、电网之 间建立信息交互(车辆能量状态、 电网负荷状态、计费信息等)。 电动汽车与电网互动 移峰填谷 调节电网频率 作为应急电源EPS 平抑分布式电源接入系统带来的影响 作用 电动汽车与电网互动 有利于可再生能源的利用 电动汽车充放电双向互动（V2X）技术及标准研讨会  2018年9月17日，在郑州召开了电动汽车充放电双向互动（V2X） 技术及标准研讨会，来自电网、充电运营商、汽车、充电设施以及 相关专业标准化技术委员会代表共40余名专家参加了会议。  国网电动汽车公司、国网河南省电力公司、万帮新能源、普天新能 源、青岛特来电、长安新能源、比亚迪、清华四川能源院等单位对 电动汽车V2X技术研究及实践情况、标准制定情况、国内外技术政 策等进行了专题汇报。全国微电网及分布式电源并网标委会、电力 行业电测量标委会、中电联直流配电系统标委会、中电联能源互联 网标委会以及国网冀北公司等介绍了相关专业领域标准化工作情况 及对电动汽车V2X标准的建议。  V2X：电动汽车与家居（住宅）互动（V2H、V2B）、电动汽车与 电网互动（V2G）、电动汽车与能源互联网互动（V2E）、电动汽 车作为电源提供充电业务（V2V、V2L）等  V2X能够有效实现电网移峰填谷、调节电网频率、消纳和平抑新能 源发电，也可以作为临时电源供电、提高充电智能化水平、为电动 汽车用户带来增值收益，从而促进智慧能源与智慧交通的协调发展  V2X技术涉及到电动汽车、充放电设施、电网调度、智慧能源等多 领域技术融合，需要在不同领域、不同系统层级之间进行能量和信 息双向交互，需要有设备、系统、接口、信息、运营等各层面的技 术标准支撑  近年来，国家电网公司、南方电网公司、特来电、普天新能源等开 展了电动汽车与电网互动相关技术研究，开展了试点应用。比亚迪、 长安汽车等车企开展了电动汽车V2X的相关技术研究，实现了V2V、 V2L。但是，V2X技术缺乏系统研究和顶层设计，相关行业间的交流 互动不足，没有成熟的技术路线，技术标准不统一，无法满足V2X 的多元化、网络化、互动化需求。  V2G应用场景可分为有序充电、电力需求侧管理、微电网、虚拟电 厂、能源互联网等。  V2G技术的实现有赖于电动汽车产业化的进程、有赖于电力市场辅 助市场的发展、有赖于V2X相关政策法规的支持。 家庭（住宅）：V2H、V2B 负载：V2L 有序充电： 电力需求侧管理 微电网 虚拟电厂 能源互联网：V2E 应用场景分析： V2G     有序充电 自2015年12月至2018年6月，河南省电动汽车发展规模翻了近7倍，预计到2020年，省内电动汽 车数量将达到35万辆，充电需求必将随之突增。由于居民小区充电设施不足，私家车主只能选择城市 公共充电设施充电，易出现充电站排队、拥堵等现象，充电效率低、耗时耗力。现有老旧小区配变容 量资源紧张，新建小区配变容量空间有限，新增配变工程落地困难，无序接入的充电设施让河南配电 网建设面临严峻挑战。 龙源世纪家园商住一体化小区，试点开展电动汽车智能化有序充电项目。对地下车库的50各充电 桩改造成有序充电桩。 10.6 35 2018年 2020年 新建小区 空间有限 新增配变 落地困难 老旧小区 资源紧张 万 万 广场南三配配变1(额定容量800kVA) 0车充电 40车无序充电 40车有序、无序混合充电 40车有序充电 20:40 削峰 填谷 无序充电情况下，居民区电动汽车充电时间的集聚性、叠加性，会加重配电网负担，导致局部地区负荷紧张。 为了评估有序充电效果，组织了40辆车进行测试，参加测试车型有比亚迪-秦、帝豪EV400、荣威EVRX5，大通 EG10，单车充电电量在50%以上，提车时间在早晨6:00以后。晚上23：00之前按照保底1.3千瓦的功率充电，晚 上23：00之后按照3.5-6.6千瓦额定功率充电。 成效评估 120 360 480 240 600 电力需求侧管理： 是指通过采取有效措施，引导 电力用户科学用电、合理用电、节 约用电，提高电能利用效率，优化 资源配置，保护环境，实现最低成 本电力服务所进行的用电管理活动。 双向配合实现——电力供需平 衡 用电 资源 调整 供电 资源 匮乏 电力供应 侧 电力需求侧 电力需求侧管理  电动汽车充电负荷大，同时率高，对电网负荷平衡影响非常大；  电动汽车充电负荷可调节裕度大，与电网互动能力强；  应从电动汽车充电参与需求侧管理角度，进一步完善充电技术标准。 微电网下分布式能源+充放电 青岛特锐德开展的园区实践 效益示例 虚拟电厂 基本形态 供水、热、气、冷系统 分布式能源 供电系统 能源供给侧 基础设施层 数据资源层 服务互动层 系 统 层 级 政策引导层 能量流 信息流 图注： 特色：政策引导 特征：能源交易/金融 资源：大数据 扩容：用户/第三方 能源互联网 国家标准体系 ○ 目 录 Contents 1 电动汽车充电设施发展现状 2 电动汽车充电充放电双向互动应用场景 30 3 电动汽车充电设施标准  《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见 》（国办发〔2014〕 35号 ）明确要“制定充电设施发展规划和技术标准”，提出开展“完善充电 设施标准体系建设”任务。“各地区要严格执行全国统一的新能源汽车和充 电设施国家标准和行业标准，不得自行制定、出台地方性的新能源汽车和充 电设施标准。 ”  《国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见 》（国办发 〔2015〕73号 ）明确了“统一标准，通用开放”的基本原则。提出要“加快 制修订充换电关键技术标准 ”的工作任务。 31 政府支持 Background 32 中国电力企业联合会  解决了电动汽车与充电设施接口统一  规范了充电设施产品标准  确定充电设施安装验收及运行维护规程  制定了充电漫游流程  实现技术引领、推动产业化进程 中 国 33 能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会 由国家能源局批准，第一届能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员 会于2010年6月成立，标准化技术委员会的职责是负责电动汽车充电设施标准 的体系建设、标准制修订以及储能装置在电动汽车上的应用包括等专业的标 准化工作。现在为第二届。 秘书处设在中国电力企业联合会。 标准化技术委员会下设四个工作组：充电设施检测认证标准工作组、无 线充电标准工作组、大功率充电技术与标准预研工作组、充电信息安全标准 工作组，正在筹备换电标准工作组。 技术组织 Background 术语 Terminology 标志标识 Logo identification 信息安全 Information safety 电能补给 Recharged 服务网络 Service network 建设与运行 Construction and operation 传导充电 Conduction and charging 无线充电 Wireless charging 电池更换 Battery replacement 充换电站 Replacement power station 服务网站 Service website 计量 Metering 电能质量 Power quality 与电网互动 Interaction with power grid 运行管理 Operations management 竣工验收 Completion acceptance 传导充电系统与设备 Conduction charging system and equipment 传导充电接口及通信 Conduction charging interface and communication 传导充电设施检测 Detection of conduction charging facilities 无线充电系统与设备 Wireless charging system and equipment 无线充电接口及通信 Wireless charging interface and communication 无线充电设施检测 Detection of wireless charging facilities 动力电池箱 Power battery box 电池更换系统与设备 Battery replacement system and equipment 电池更换充电设备 Battery replacement and charging equipment 电池更换接口及通信 Battery replacement interface and communication 电池更换设施检测 Detection of battery replacement facilities 基础通用 Basic general purpose 35 中国电力企业联合会 设施标准： 在完成整体产品标准的基础上，完善关键元器件和特殊要求标准。  《电动汽车传导式充电设备安全性测试规范》  《分散充电设施技术规范》  《电动汽车非车载充电电源模块技术条件》  《电动汽车交直流充电桩低压元件技术要求》  《电动汽车高温高湿沿海地区传导充电设施特殊要求》  《电动汽车63A交流充电系统特殊要求》  《电动汽车充电设施现场检测技术规范》 重点在进一步提高充电设施的安全性和适用性。 36 中国电力企业联合会 充电安全：  梳理建立电动汽车安全标准体系  收集调研各运营商、车企、消防单位对火灾的分析  制定验收、运行安全性评价标准  制定故障分类及代码标准  补充完善电动客车多枪充电、2011版兼容等安全隐患 重点在进一步突出充电设施的安全性考核指标。 37 中国电力企业联合会 实验能力一致性： 在完成各实验室能力对比的基础上，结合《交流充电 接口电路模拟器 技术条件》和《直流充电接口电路模拟器 技术条件》进行实验室能力的一致性建设。 重点在保障充电设施检测机构实验室的一致性。 38 中国电力企业联合会 充电漫游 修订1—4部分； 制定电动汽车充换电服务信息交换 系列标准的《第5部分：充换电服务智能 卡技术规范》、《第6部分：充换电设备 接入服务平台接口规范》、《第7部分： 电动汽车与充电设施服务平台信息接口 技术规范》、《第8部分：监管信息接口 规范》、《第9部分：管理信息平台功能 规范》、《第10部分：电动汽车即插即 充应用技术规范》。 重点在进一步提高充电服务体验，简化充电流程，实现互联互通。 39 中国电力企业联合会 充电服务 修订《电动汽车交流充 电桩电能计量》、《电动汽车 非车载充电机电能计量》 制定《电动汽车充电设 施信息安全防范技术规范》 电力传输 （接触式/非接触式） Cloud 服务器 Ethernet/GPRS/4G... 高层数字通信 （有线/无线） 恶意 入侵 40 中国电力企业联合会 换电：  制定《电动汽车电池更换用电池箱 编码》、《纯电动乘用车快换装置通用 技术要求》、《乘用车电池快换系统通 用技术要求》  修订《电动汽车电池更换用电池箱 电联接器通用技术要求》、《电动汽车 快换电池箱通信协议》，制定《电动汽 车更换用电池箱连接器 用例》、《电动 汽车电池更换系统 用例》等。 重点在进一步提高换电设施的通用性。 41 中国电力企业联合会 无线充电： 报批电动汽车无线充电系统系列标准的《第1 部分： 通用要求》、《第2部分：车载充电机和无 线充电设备之间的通信协议》、《第3部分：特殊 要求》、《第4部分：电磁环境限值与测试方法》 制定《电动汽车无线充电系统 第8部分：商 用车应用特殊要求》 制定《立体停车库无线供电系统 技术要求及 测试规范》 重点在实现无线充电技术产业的基础性标准和接口标准。 42 中国电力企业联合会 大功率直流充电：  制定《电动客车顶部接触式充电系统 第1部分：通用要求》、《电动汽 车柔性充电堆》等标准。计划在2019年启动350kW及以上的大功率充电标准。 实现充电10分钟，续航300公里的充电目标。 方案2 方案1 CHAdeMO GB/T2015 CCS1 CCS2 具有冷却系统的线 缆 43 中国电力企业联合会 小功率直流充电：  简化电动汽车充电系统设计、解决小功率充电通信协议要求、降低电动 汽车和充电设施整体社会成本；  小功率直流充电技术将增加电动汽车与电网的互动；  修订GB/T 18487.1、GB/T27930以适应小功率直流技术需求；  制定《便携移动式小功率直流充电机技术要求》。 电动汽车充放电双向互动  电动汽车充电设施与电网互动 用例  电动汽车充电设施与电网互动 有序充电  电动汽车充电设施与电网互动 电力需求侧管理  电动汽车充电设施与电网互动 微电网  能源互联网 与电动汽车互动 • 修订相关标准：  电动汽车非车载传导充电通信协议  电动汽车电池管理系统 • 充电基础设施发展趋势：  快捷：大功率充电  便捷：无线充电、小功率直流充电、机械辅助充电  智能：充电漫游  双赢：与电网互动 谢 谢！ 中国电力企业联合会 通信地址：北京市西城区白广路二条一号 邮编：100761 邮箱：liuyongdong@cec.org.cn