构建电动汽车及充电设施标准体系1
2018-12-11文/王莉
文/ 王 莉
截至2017年底,中国新能源汽车保有量是172.9万辆,其中纯电动汽车保有量近150万辆,目前中国建成的公共充电桩数量21.39万个。我国已经成为纯电动汽车保有量和建成投用公共充电桩数量最多的国家。
发展现状
2015年—2017年,中国电动汽车实现了三个“第一”,即新能源汽车产销和保有量第一、动力电池出货第一和充电设施建设数量第一。
目前中国政府正大力支持电动汽车和充电设施产业的发展,按照国务院印发的《节能和新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,到2020年,我国纯电动汽车和插电混合动力汽车将达到500万辆,建成集中充换电站1.2万座,分散式的充电桩达到480万个。除了全国性的规划外,还有一些地方规划在相继制定中。上海明确提出:到2020年新能源汽车充电桩建设数量将达到21.1万个;《北京市新能源汽车基础设施建设规划》中也提出,到2020年北京市新能源汽车需求量将达到60万辆。
1. 电动汽车方面
目前,由全国汽车标准化技术委员会负责汽车标准的制定工作。该委员会下设电动汽车分技术委员会,主要负责电动汽车相关领域标准的制定。电动汽车分技术委员会由包括来自电动汽车整车企业、动力蓄电池企业、检测机构、高校和科研院所等的专家组成,负责该领域标准的研制工作;下设四个工作组,包括混合动力汽车工作组、燃料电池汽车工作组、驱动电机工作组和动力电池工作组,共同规划全国的电动汽车标准化工作。
2. 充电设施方面
充电设施标准化技术委员会主要负责电动汽车充电设施端的一些重要标准的制定、标准体系的建设以及储能装置在电动汽车上的应用,也下设了四个工作组,分别是充电设施检测认证工作组、无线充电的标准工作组、大功率充电标准工作组和充电信息安全标准工作组。另外,目前正在筹建换电标准化工作组。
电动汽车标准体系
制定标准体系是实现标准整体规划的重要手段,所以从电动汽车标准研制开始,我们就注重开展标准体系建设。标准体系相当于是电动汽车的顶层设计,是电动汽车标准规划的路线图,同时它能够体现出电动汽车标准之间的内在逻辑关系。电动汽车标准体系建设是一个不断完善、不断发展的过程,包括的因素也比较全面,除了国家标准外,还包括行业标准、团体标准、一些地方在支撑电动汽车产业发展过程中制定的地方标准,甚至包括一些企业标准,都属于整个电动汽车标准体系的重要内容。
另外,电动汽车标准体系还涵盖了电动车辆界面与通信、基础设施及相关领域,同时重点关注车辆安全、整车控制电池安全和能源消耗等关键问题。
电动汽车是一个由多个核心模块组成的复杂系统,建立电动汽车标准体系,首先应明确各个功能模块的组成,从基础、整车、系统、器件到设施等方面进行标准化整体规划,形成一整套的标准体系。经过几年的发展,中国已初步建立了一个涉及多方面标准的体系。目前电动汽车和充电设施相关标准已经达到106项,其中电动汽车有82项标准,包括国家标准和行业标准,同时还有20项标准已经完成制定并等待发布,约30项标准正在研制,标准数量将达180项。
2017年7月,由全国汽车标准化技术委员会组织编制的《中国电动汽车标准化工作路线图(第一版)》发布,这个路线图重点介绍了电动车辆、界面和通信、基础设施和相关产业等四个方面国内外标准的现状和标准的缺失情况,并根据需求,对标准缺失问题的解决进行了时间上的规划,分为紧急、短期、中期、长期四个阶段。对中国电动汽车标准从2017年到2025年的工作做了一个梳理。
另外,目前电动汽车方面,强制性标准比较少,大多数都是推荐性标准。目前我们正在制定3项强制性标准:电动汽车的整体安全要求、电动汽车用动力蓄电池的安全要求和电动客车安全要求。
充电设施标准体系
充电设施标准体系是整体规划我国电动汽车标准化工作的脉络,涵盖了充电设备的制造、检验检测、规划建设和运行管理,尤其是基础设施的建设。另外,还关注一些重点的基础领域,包括充电安全、计量计费、规划建设和设备质量等关键技术问题。
充电设施标准体系包括四大类,即基础通用、电能补给,服务网络、建设与运行。基础通用方面包括了术语、标志、标识和信息安全;电能补给方面包括了传导输电、无线充电、电池更换等;服务网络方面包括充换电站和网站;建设与运行方面包括的因素则更多,包括计量、电能质量与电网之间的互动、运行管理、竣工和验收等。
按照规划要求,今后主要工作将集中在基础设施、电能补给、建设与运行、充换电、服务网络等方面,完成相关标准的制定任务。比如:在基础通用方面,会制定3项国家标准和1项行业标准;在电能补给方面,将制定30余项国家标准;在建设与运行和充换电站及服务网络方面,也有一些国家标准和行业标准的制定任务。
另外根据任务的紧急程度,类似电动汽车路线图,把标准任务的完成按照需求分成了短期、中期和长期。短期内容体现在充电设备方面,需要近期抓紧完成,如制定《电动汽车传导式充电设备安全性测试规范》和《分散充电设施技术规范》等技术标准,这是近期要组织完成的。另外还要编制“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”等等。由于中国地域广阔,各种气侯条件比较复杂,所以在一些特定气侯条件下,需要制定一些重要的标准,比如一些气侯条件和东盟气侯有类似的地方,制定这些标准有利于我们为适应这种气候进行一些产品开发。
国际标准化情况
我国是国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)的重要成员,参与的相关工作有:联合国汽车车辆法规协调论坛的相关工作、电动汽车安全全球技术法规(CEVSGTR)的编制,以及积极参加ISO和IEC的标准制定工作,提出中国技术方案和解决方案。在和一些国家开展双边和多边标准化合作的过程中,把电动汽车标准化交流和合作作为重点,如:在开展中德标准化合作方面,已经召开了6次工作会议,效果非常显著;在中欧、中美、中日双多边标准化交流中,推动相关标准协调和统一。在电动汽车安全工作组中有几个工作小组是由中国承担小组负责人,如电动汽车整车防水的安全、电池热失控的扩散和商用车安全要求等几个技术小组,在其他小组中也有中国专家参与,提出中国提案。
在参与IEC标准化工作方面,电动道路车辆和电动载货车技术委员会(IEC/TC 69)负责IEC 61851“电动汽车传导系统”系列标准的制定,中国专家也参与了这个项目。另外,IEC 61851-23《电动汽车传导充电系统》、IEC 61851-24《电动汽车传导充电系统 第24部分:直流充电数据通信》等等标准吸纳了中国技术方案。无线充电方面,中国标准应该是走得比较靠前,我国作为其中重要的成员参与了一些标准的制定工作。
同时,IEC 63066《可移动储能单元低压连接器》等标准也有中国专家参与制定,其中有一些还是以中国专家为主在制定。充电互联方面,电网和设备互联领域主要在IEC/TC 57,中国也有了一些重要的标准,由于起步比较早,中国已建立了电力通信设备及系统—电动汽车对象模型,还有电动汽车充电漫游服务信息交互,这些都为国际标准制定做出了贡献。
标准化对电动汽车产业的作用
2015年12月,5项新的国家标准发布,涉及电动汽车充电传导系统、充电接口和通信协议等。这5项标准从实现和提高充电兼容性和安全性方面提出了更加具体、更加全面的要求。之后,中国加快了电动汽车和充电设施布局,相应出台了多项重要政策性文件,包括《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》《关于加快居民区电动汽车充电基础设施建设的通知》等一系列涉及到电动汽车整个产业发展的国家标准和政策相继落地。一些地方也出台了相应的政策,在发挥充电设施建设主体责任,根据当地实际制定了很多政策的实施细则,形成了以中央政策为主导、地方政策为补充的推进体系。
另外,标准化工作开展也帮助企业和行业解决了所面临的一些发展问题。比如信息平台的统一、充电设施的运营和管理,以及商业模式的创新,在这些方面都有标准可依据、可参考。充电互联互通、充电安全和新型技术方面,标准给出了可参考的解决方案。
今后,在电动汽车方面,国家标准委将会对《中国电动汽车标准化工作路线图》作进一步修订,对重点任务和时间点做新的调整;还将持续完善标准体系,完成燃料电池汽车、动力电池和驱动电机等标准子体系建设;开展重点项目的研制,促进动力电池回收利用系列和信息安全系列等标准进程。在充电设施方面,要推动大功率充电、无线充电等新兴技术的关键技术研究和关键标准制定,力争实现小规模试运行;2020年前将开展小批量多批次的电动汽车与电网互动(V2G)试验验证,2026年前将开展规模化电动汽车与电网互动的示范运行;思考电池的梯级利用以及储能、能源互联网的发展,进一步探索换电模式的产业发展。