新能源光伏汽车充电站发展现状与分析

2021-04-03骆光范祖明

城市建设理论研究（电子版） 2021年9期

骆光范祖明

1.广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州 516000

2.广东电网有限责任公司珠海供电局广东珠海 519000

1 概述

随着我国社会经济的增长，人们的生活水平也在逐渐提升，公交及出租车等出行方式已经不再能满足人们的日常需求，大部分家庭开始购入汽车等作为代步方式，且拥有汽车的数量已经开始逐渐以家庭为单位发展成为以个人为单位，可见人们对汽车的需求量。但是随着汽车数量的增加衍生出了很多问题，其中最严重的就是环境污染问题。汽车行驶过程中消耗柴汽油产生的汽车尾气，对环境造成了很大的污染。根据相关的调查研究显示，全球变暖最主要的原因之一就是汽车尾气的排放[1]。针对这种现象，我国政府以及各个企业开始研究新能源电动车，新能源电动车主要以消耗电能行驶，在此过程中不会产生上述污染问题。但是新能源电动车的电能并不是永久性的，需要定时充电，才能维持正常的使用。而给新能源电动车进行充电，又是我国要新克服的难题，因为新能源电动车随时都会没电，但并不是随时随地都方便充电。所以为了解决这个问题，充电桩应运而生，充电桩就是建立在公共区域的建筑，可以随时给新能源电动车充电。为了提升充电桩的性能，我国研究出了光伏充电桩，但在使用过程中还存在很多问题。

2 国内外电动车光伏充电桩发展现状

2.1 国外电动车光伏充电站发展现状

最开始，光伏充电桩是由国外开始建立的。在2013年的时候，美国的设计师Envision Solar International开始着手设计光伏充电桩的建设，并且在同年11月13日宣布，位于圣地亚哥国际机场的EV ARC电动车充电站实验获得成功。这项实验的成功获得了大量人员的关注，因为这是首例光伏充电桩设计、建设以及实验成功的充电桩。并且，EV ARC电动车充电站是全自动充电的，无需任何人员进行操作，最主要的是，EV ARC电动车充电站还可以根据用户的需求进行移动，这给客户带来很大的便利。同时，EV ARC电动车充电站在建设的时候还不需要挖坑。EV ARC电动车充电站日光伏发电量约为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[2]。

2.2 国内电动车光伏充电站发展现状

与国外相比，我国这项技术投入研究的时间相对较晚，在2015年下半年的时候，我国最大的光伏超级充电站才开始投入建设，并且于2015年底完成了建设。该充电站彻底改变了传统的充电方式，应用太阳能进行充电，充电站内建设了50根充电桩，也就是说该充电站在同一时间内可以供应50辆新能源电动车进行充电。最主要的是，该充电站的兼容性非常强，不仅仅只支持一种新能源电动车进行充电，其还支持国产、日系以及欧美三个国家生产的新能源电动车进行充电。

3 新能源电动车充电站市场发展趋势

我国是能源大国，存在严重的环境污染问题，但是为了保持生态平衡，避免对能源的过度开采，减少对能源的浪费，所以我国在发展的同时优先考虑新能源以缓解环境问题。在这种形势下，新能源电动车行业必然会是以后发展的主流方向。而想要促进新能源电动车的发展，就要促进光伏充电桩的发展。其原因主要有以下几个方面[3]：

第一：新能源电动车是依靠电力行驶的，所以新能源电动车在行驶的过程中必然会出现没电的情况，而新能源电动车一旦没有足够的电量，就无法行驶。这会是人们决定是否购买新能源电动车最主要的因素，如果这个问题不解决，人们购买新能源电动车的意愿就会下降，进而就会阻碍新能源电动车的发展。而光伏充电站就可以解决这个问题，因为光伏充电站建立在公共区域，方便用户随时进行充电。

第二：建立普通的充电桩固然可以解决人们担忧的充电问题，但是大量的新能源电动车进行充电必然会造成电资源的浪费，而这是我们不想看到的，所以建立光伏充电站是一个很好的选择。因为光伏充电站是利用太阳能进行充电的，其可以将太阳能转化成电能，进而就可以避免电资源的浪费。

4 光伏充电站实现功能

光伏充电站是我国近几年最新的研究成果之一，虽然光伏充电站可以解决我国现存的很多问题，但是其结构还是比较复杂的。一个完整的光伏充电站就要包括六个主要的部分，分别是光伏发电区、配电室、中央监控室、充电区、更换电池区和电池维护间。其主要功能有以下几点[4]：

第一：光伏充电系统是整个光伏充电站的核心，其最主要的职能就是进行能源供给。其原理是吸收太阳能，经过太阳能电池方阵的处理，就可以将太阳能转化成电能，然后将转化完成的电能储存到蓄电池中，或者是直接供给充电的新能源电动车使用。

第二：配电室最主要的职责就是给整个光伏充电桩供给电源。光伏充电站内不仅仅包括充电桩，还包括很多其他的设备，比如照明灯、监控系统或者是收银系统等等，而这些都是需要使用电源的，这些设备的电源供给就来源于配电室。

第三：中央监控室可以说是整个光伏充电桩的中央系统，因为中央监控室可以观察到整个光伏充电桩的各个角落，一旦发现问题就可以立即上报，所以从某种程度上说，中央监控室的存在就是为了保障光伏充电桩的安全。

第四：充电区，顾名思义，充电区就是给新能源电动车提供充电的区域，充电区配有光伏充电桩，新能源电动车就是在充电区利用光伏充电桩进行充电的。

第五：更换电池区就是给新能源电动车提供更换电池的地方。新能源电动车是依靠电池进行电量储备的，所以在运行的过程中，出于某种原因，新能源电动车的电池很可能出现故障，比如充不进去电或者是无法储存电量等等。这个时候就需要对电池进行更换了。而更换电池区就配备各种型号的电池，新能源电动车可以在这个区域找到自己需要的电池[5]。

5 新能源电动车光伏充电站技术难题

新能源电动车光伏充电站虽然是我国近几年最新的研究成果之一，并且已经投入使用了，但是其在使用过程中还存在很多问题，所以要想促进新能源电动车的发展，就要在新能源电动车光伏充电站的技术上进行革新，这样才能推动新能源电动车向更好的方向发展。以下是新能源电动车光伏充电站现存的技术难题[6]。

5.1 光伏发电不稳定性

我国目前已经建成了大量的光伏充电桩，但是这些充电桩在投入使用的时候都会出现一个统一的问题，就是光伏发电不稳定，这其中的原因有很多，比如天气原因或者是设备原因等等。最主要的，电动汽车充电需要高电压、大电流、大功率,一次性快速充电，这与目前太阳能光伏发电的特点有冲突，所以就导致了光伏充电站无法满足新能源电动车的充电需求[7]。

5.2 蓄电池成本过高束缚充电站产业化

为了使新能源电动车可以快速充电，不需要等待，光伏充电站就配备了蓄电池装备，以便光伏充电站将太阳能转化成电能储备到畜电池中，这样就可以储备大量的电量以备新能源电动车使用。但是蓄电池的制作成本是非常高的，所以要想建成一个合格的光伏充电桩，就要投入大量的资金进行蓄电池的购买，这是一个非常庞大的支出，大量的资金投入会限制光伏充电桩的大量建设和发展[8]。