Многие операторы проявляют нерешительность при выборе оборудования для строительства зарядных станций. Зарядные стойки и зарядные колонны, будучи двумя различными формами объектов для зарядки электромобилей, служат разным техническим целям и имеют разные сценарии применения. Хотя их часто ошибочно принимают за одно и то же понятие, они значительно отличаются по дизайну, функциональному применению, преимуществам и недостаткам. Maruikel собрал и обобщил эти различия, чтобы помочь операторам выбрать подходящее для них зарядное оборудование.

Определения зарядных станций и зарядных устройств

Зарядные станции для электромобилей подобны «заправочным станциям» для электромобилей, но они подают электрическую энергию, а не бензин.

Обычно они устанавливаются в общественных зданиях, на парковках, в торговых центрах, на зарядных станциях для рабочих транспортных средств и в частных местах, таких как жилые комплексы. Зарядные станции можно классифицировать как зарядные станции переменного тока (AC) и зарядные станции постоянного тока (DC) в зависимости от типа зарядки. Зарядные станции переменного тока имеют небольшой зарядный ток и длительное время зарядки (обычно 7-10 часов), что является медленной зарядкой и подходит для парковочных мест в жилых районах и офисных зданиях. Зарядные станции постоянного тока в основном используются для общественной зарядки. Они преобразуют переменный ток в постоянный, имеют короткое время зарядки (от одного до двух часов), что является быстрой зарядкой, и подходят для общественных мест, где требуется быстрая зарядка.

Зарядная станция представляет собой крупномасштабный кластер источников питания, специально разработанный для удовлетворения потребностей в масштабной зарядке, например, на больших парковках или предприятиях. Зарядная станция может преобразовывать переменный ток в постоянный и оснащена несколькими зарядными модулями, которые могут одновременно обслуживать несколько электромобилей. Ее конструкция направлена на эффективное использование силовых модулей и рациональное распределение зарядной мощности, удовлетворяя потребности в зарядке различных моделей автомобилей, а также повышая эффективность преобразования заряда и использования оборудования.

Структуры зарядных станций и зарядных стоек

(1) Источник питания: Зарядная станция должна быть подключена к источнику питания для подачи электричества. Источником питания может быть электросеть или устройства, использующие зеленую энергию, такие как солнечные панели.

(2) Панель управления: Панель управления является основной частью зарядной станции. Она может осуществлять управление и мониторинг зарядной станции, включая расчет мощности, автоматическую остановку, контроль скорости зарядки и т. д.

(3) Зарядный интерфейс: Зарядный интерфейс — это соединитель между зарядной станцией и электромобилем, через который осуществляется обмен информацией и передача энергии. Существует два типа зарядных интерфейсов: DC fast-charging (быстрая зарядка постоянным током) и AC slow-charging (медленная зарядка переменным током).

(4) Защитный барьер: Защитный барьер — это физическое устройство безопасности, которое может защитить зарядную станцию и зарядное оборудование от воздействия внешней среды, такой как плохая погода и влажность!

(5) Корпус: Корпус — это внешняя оболочка зарядной станции. Он может защитить внутреннее оборудование зарядной станции от повреждений внешней средой, а также играет роль в эстетике и декоре.

(6) Опорная рама: Опорная рама — это устройство, используемое для поддержки зарядного интерфейса. Обычно она крепится на зарядной станции и позволяет регулировать высоту и угол зарядного интерфейса для адаптации к различным моделям автомобилей.

(1) Энергетический блок: Это основная часть зарядной станции, отвечающая за преобразование переменного тока в постоянный для зарядки электромобилей.

(2) Зарядный контроллер: Управляет всеми аспектами процесса зарядки для обеспечения безопасности и эффективности зарядки.

(3) Система мониторинга: В режиме реального времени отслеживает такие параметры, как напряжение, ток и температура аккумулятора во время процесса зарядки, для обеспечения безопасности зарядки.

(4) Система управления энергопотреблением: Управляет общим потоком энергии зарядной станции и оптимизирует эффективность зарядки.

(5) Система связи: Соединяет зарядную стойку с облачным сервером для достижения удаленного мониторинга и управления, повышая уровень интеллектуальности и цифровизации зарядной стойки.

(6) Система охлаждения: Поддерживает нормальную внутреннюю температуру зарядной стойки, чтобы предотвратить перегрев, влияющий на эффективность зарядки и срок службы оборудования.

Принципы работы зарядных станций и зарядных стоек

Принцип работы зарядной станции в основном включает два аспекта: преобразование мощности и передачу.

(1) Преобразование мощности: Основной частью зарядной станции является преобразователь, который преобразует энергию сети в постоянный ток. Преобразователь преобразует переменный ток сети в постоянный ток, который затем через зарядный кабель передается в аккумулятор электромобиля.

(2) Метод передачи: Существует два основных метода передачи мощности: проводная и беспроводная. Проводная передача заключается в передаче энергии сети в аккумулятор электромобиля через кабель; беспроводная передача заключается в передаче энергии в аккумулятор электромобиля через магнитное поле. В настоящее время технология беспроводной передачи все еще находится на стадии исследований и разработок и еще не получила широкого распространения.

Зарядная станция в основном состоит из модуля зарядки, модуля мониторинга, модуля управления энергопотреблением и модуля связи. Эти модули работают совместно для выполнения задачи интеллектуальной зарядки. Модуль мониторинга в режиме реального времени отслеживает такие параметры, как напряжение, ток и температура аккумуляторного модуля, и регулирует выходную мощность модуля зарядки в соответствии с этими параметрами, чтобы обеспечить безопасную зарядку в соответствии с потребностями аккумуляторного модуля на стороне автомобиля. Модуль связи подключается к облачному серверу для осуществления удаленного мониторинга и управления, повышая интеллектуальность и цифровизацию зарядной станции.

Зарядный модуль является основным компонентом оборудования для зарядки электромобилей постоянным током. Его основная функция заключается в преобразовании переменного тока из электросети в постоянный ток для зарядки аккумулятора. Это также самая ценная часть индустрии зарядных станций, составляющая около 50% стоимости всей зарядной станции.

Сценарии применения зарядных станций и зарядных стоек

Общественные места:

Как один из основных сценариев применения зарядных станций, общественные места, такие как парковки, автозаправочные станции и торговые центры, имеют большой поток людей и транспортных средств, что приводит к высокому спросу на зарядку электромобилей. Установка зарядных станций в общественных местах может не только удовлетворить потребности пользователей электромобилей в зарядке, но и внести позитивный вклад в устойчивое развитие города.

Жилые районы:

Жилые районы, такие как жилые комплексы, многоквартирные дома и виллы. Установка зарядных станций в этих жилых районах может не только обеспечить большое удобство для жителей, позволяя им легко заряжать свои электромобили, но и значительно повысить качество их жизни. Развертывая зарядные станции в жилых районах, жители могут избежать длительных поездок для поиска общественных зарядных станций, тем самым экономя время и силы. Кроме того, такое удобство может побудить больше жителей выбирать электромобили в качестве своего повседневного транспортного средства, тем самым способствуя экологически чистым поездкам и сокращая выбросы углекислого газа.

Офисные и производственные зоны:

Места, такие как правительственные здания, компании, фабрики, больницы и школы, также нуждаются в зарядных станциях, поскольку там находится много людей и электромобилей. Установка зарядных станций в этих местах может не только облегчить сотрудникам или пользователям зарядку своих электромобилей, но и помочь удовлетворить их потребности в поездках на работу и обратно, для служебных дел, офисной работы и производства.

Автомагистрали, порты и аэропорты и т. д. с плотным и быстрым потоком населения: Зарядные станции могут предоставлять услуги быстрой зарядки для электромобилей, снимая беспокойство о запасе хода электромобилей, например, 5-минутная зарядка может позволить автомобилю проехать 200 километров.

Коммерческие районы: Зарядные станции могут полностью раскрыть роль умной зарядки в онлайн-такси и общественной зарядке в городах. Скорость зарядки может быть быстрой или медленной, и пользователи могут выбирать в зависимости от своих фактических потребностей.

Другие сценарии применения: Зарядные станции также могут использоваться в коммерческих зонах, жилых районах и т. д., а маломощные зарядные устройства могут использоваться для реализации циклической зарядки, упорядоченной зарядки и т. д., а также могут быть объединены с накопителями энергии для достижения интегрированной системы фотовольтаика-хранение-зарядка.

Как зарядные станции, так и зарядные устройства являются зарядными устройствами для электромобилей. Неизбежно будут некоторые совпадения в их сценариях применения, но, как правило, зарядные станции подходят для индивидуальных пользователей или небольших помещений, в то время как зарядные устройства, скорее всего, будут применяться в районах с большим спросом на зарядку, таких как большие парковки и зоны обслуживания на автомагистралях.

Преимущества и недостатки зарядных станций и зарядных устройств

(1) Преимущества:

Простота использования: Зарядные станции разработаны с учетом потребностей многих индивидуальных пользователей, поэтому установка и использование зарядных станций относительно просты и могут удовлетворить основные потребности в зарядке. Однако процесс установки включает в себя вопросы электробезопасности, подключения к электросети, заземления и другие операции. Рекомендуется привлекать к работе специалистов, обладающих профессиональными знаниями и опытом.

Низкая стоимость: По сравнению с зарядными станциями, затраты на исследования, разработку и производство зарядных станций ниже. Эти факторы приводят к относительно низкой удельной цене зарядных станций, что более подходит для установки на парковках, в жилых районах и других местах.

(2) Недостатки:

Плохая совместимость: Мощность зарядных станций фиксирована и не может удовлетворить потребности в зарядке различных моделей автомобилей. Когда автомобиль с низким энергопотреблением подключается к высокомощной зарядной станции, это приводит к ненужной трате электроэнергии; наоборот, когда автомобиль с высоким энергопотреблением заряжается на низкомощной зарядной станции, он не может полностью реализовать свой потенциал быстрой зарядки, и время зарядки значительно увеличивается. Такое универсальное решение для зарядки ограничивает широкую применимость и удобство использования зарядных станций.

Низкая адаптивность: С быстрым развитием аккумуляторных технологий электромобили переходят на высоковольтные платформы. Тем не менее, поскольку мощность зарядных станций фиксирована, для удовлетворения потребностей будущих электромобилей в зарядке возможно только реинвестирование и замена всей станции.

Низкая эффективность: По сравнению с зарядными устройствами (charging stacks), зарядные станции (charging piles) имеют определенный разрыв в эффективности зарядки. Это в основном связано с тем, что зарядные устройства обычно используют более передовые технологии зарядки и алгоритмы оптимизации, которые могут более эффективно управлять распределением и передачей электроэнергии и снижать потери энергии. Из-за ограничений в дизайне и конфигурации зарядные станции часто не могут достичь такого же высокого уровня эффективности зарядки, как зарядные устройства.

(1) Преимущества:

Разнообразные потребности в зарядке: Когда зарядная станция должна одновременно предоставлять услуги зарядки для нескольких различных моделей электромобилей, зарядный стек может адаптироваться к различным потребностям в зарядке, поскольку он оснащен зарядными разъемами различных спецификаций без необходимости замены или добавления дополнительного оборудования.

Высокая эффективность и быстрая зарядка: Зарядный стек использует эффективную технологию зарядки для быстрой и безопасной зарядки электромобилей, повышая эффективность зарядки. Особенно когда электромобилям срочно требуется быстрая зарядка, высокая эффективность зарядной станции может удовлетворить этот спрос.

Модульная конструкция: Модульная конструкция зарядной станции делает ее гибкой в ​​составлении, и аккумуляторные ячейки могут добавляться или удаляться в соответствии с фактическими потребностями для регулировки объема хранения энергии. Такая конструкция делает зарядную станцию ​​более удобной и экономичной при расширении и модернизации.

Компактность: В городских центрах или районах с ограниченным пространством модульная конструкция зарядной стойки позволяет строить зарядные станции на относительно небольших площадях, максимально эффективно используя земельные ресурсы.

Многоканальная одновременная зарядка: Зарядная стойка может поддерживать многоканальную одновременную зарядку для различных моделей автомобилей, повышая коэффициент использования и эффективность обслуживания зарядной станции. В отличие от этого, интегрированная зарядная стойка может предоставлять услуги зарядки только для одной модели автомобиля, ограничивая сферу ее применения.

Интеллектуальная регулировка: Зарядная стойка может осуществлять интеллектуальную регулировку выходной мощности каждого терминала для удовлетворения потребностей в зарядке различных моделей автомобилей. Эта функция интеллектуальной регулировки может повысить эффективность зарядки и снизить энергопотребление.

(2) Недостатки:

Высокая стоимость: Стоимость производства зарядной станции выше, чем у интегрированной зарядной станции. Во-первых, высокая стоимость кабеля. Зарядная станция использует распределение питания постоянного тока, и используемый кабель должен быть толстым, чтобы учитывать адаптивность зарядной станции к зарядке. Во-вторых, высокая стоимость самого оборудования зарядной станции.

Неудобное обслуживание: Если зарядный стек выходит из строя, все зарядные пистолеты не могут использоваться, поэтому парковочное место не сможет работать нормально. Зарядный стек имеет более высокий процент отказов и менее зрелый и стабильный, чем интегрированная машина.

Хотя стандарты, такие как интерфейс зарядной станции, были унифицированы, проблема «обратной совместимости» не была эффективно решена. С постоянным развитием аккумуляторных технологий спрос на зарядные устройства для новых энергетических транспортных средств будет продолжать расти. Подходят ли построенные сейчас зарядные станции для будущих новых энергетических транспортных средств, также стало серьезной проблемой, стоящей перед отраслью.

Зарядная станция не требует учета таких вопросов, как скорость зарядки и емкость аккумулятора во время зарядки. Она может автоматически регулировать мощность зарядки в соответствии с требуемой аккумулятором мощностью. В будущем, когда плотность энергии аккумулятора увеличится и емкость аккумулятора возрастет, зарядную станцию ​​можно будет модернизировать, заменив зарядный модуль более высокой мощности, тем самым эффективно решая проблему «обратной совместимости» зарядных станций.

Затраты на строительство зарядных станций и зарядных устройств

Стоимость строительства зарядных стоек и зарядных стеков зависит от множества факторов, включая тип оборудования, мощность, бренд, географическое положение, государственные субсидии и т. д. Ниже приведены некоторые оценки стоимости:

Для одной зарядной стойки, например, для однопортовой стойки мощностью 60 кВт, стоимость оборудования составляет около 18 000 долларов США (около 2 долларов США за Вт). Общая стоимость инвестиций и строительства, включая электропитание, землю и инфраструктуру, составляет от 40 714 до 64 571 доллара США за станцию.

Для строительства зарядной станции, если выбран зарядный столб постоянного тока мощностью 120 кВт с двумя разъемами, цена составит около 34 562 долларов США (около 2 долларов США за Вт), а для 10 единиц — 2,4 миллиона долларов США; требуется система электропитания мощностью 1250 кВА, стоимость системы распределения электроэнергии (конкретная сумма будет определена в зависимости от фактической ситуации, но ниже приведен упрощенный пример). Если потребуется повторное получение разрешения на строительство, стоимость электропитания и инфраструктуры составит около 93 024 долларов США, а общая стоимость инвестиций и строительства — около 1 277 760 долларов США. Стоимость гражданского строительства, включая укрепление площадки, строительство навесов и т. д., будет варьироваться в зависимости от фактической ситуации.

Аренда площадки, стоимость будет варьироваться в зависимости от количества требуемых парковочных мест и географического положения.

Стоимость зарядной станции зависит от количества и мощности установленных зарядных модулей. Например, цена зарядной станции мощностью 360 кВт составляет около 53 800 долларов США (Конфигурация кабелей зарядной станции отличается от конфигурации зарядного столба, что может привести к различиям в стоимости. Стоимость строительства зарядного столба может быть немного выше из-за необходимости более сложных энергетических объектов и затрат на строительство).

При строительстве зарядной станции необходимо учитывать и другие расходы, такие как трансформаторы, системы мониторинга зарядки, системы контроля безопасности, системы учета и биллинга зарядки.

Эксплуатационные расходы включают расходы на персонал, расходы на техническое обслуживание, расходы на электроэнергию и т. д.

Германия:

Столбы высокой мощности свыше 100 кВт могут получить субсидию до 30 000 евро.

Максимальная субсидия для общественных столбов переменного тока составляет 2 500 евро.

Частные зарядные станции могут получить субсидию в размере 900 евро.

Италия: До 50% (до 2 000 евро) от общей стоимости покупки и установки станции для зарядки электромобилей мощностью до 220 кВт на частных парковочных местах (индивидуальных или общих) может быть возмещено.

Стоимость строительства зарядных стоек относительно низкая, подходит для мелкомасштабного развертывания; в то время как стоимость строительства зарядных стеков может быть немного выше, но благодаря своим модульным характеристикам и возможности совместного использования мощности, они подходят для крупномасштабных, высокоэффективных зарядных потребностей.

Как выбрать подходящую зарядную стойку или зарядный стек

При выборе зарядных стоек и зарядных стеков необходимо учитывать множество факторов, чтобы гарантировать их соответствие соответствующим транспортным средствам и сценариям использования.

Выходная мощность: Убедитесь, что зарядная станция может обеспечить стабильную выходную мощность для удовлетворения потребностей автомобиля в быстрой зарядке. Например, для небольшого семейного автомобиля обычно используется зарядная станция постоянного тока мощностью 60-120 кВт или зарядная станция переменного тока мощностью 7-21 кВт. Для крупных транспортных средств, требующих быстрой зарядки, можно выбрать зарядную станцию постоянного тока мощностью 60-180 кВт или даже зарядную станцию с большей выходной мощностью.

Диапазон напряжения и тока: Проверьте диапазон напряжения и тока, поддерживаемый зарядной станцией, чтобы обеспечить совместимость с электромобилями.

Стандарт зарядного интерфейса: Выбирайте интерфейсы, соответствующие международным или региональным стандартам, таким как CCS, CHAdeMO или GB/T, для обеспечения широкой совместимости. Также необходимо подтвердить, поддерживает ли автомобиль зарядку постоянным/переменным током.

Эффективность зарядки: Обратите внимание на эффективность преобразования зарядной станции, чтобы снизить потери энергии и оптимизировать эксплуатационные расходы.

Интеллектуальное управление: Выбирайте зарядные станции, поддерживающие функции удаленного мониторинга и управления, для облегчения мониторинга состояния оборудования и диагностики неисправностей.

Пользовательский интерфейс: Интуитивно понятный и простой в использовании пользовательский интерфейс, поддерживающий несколько способов оплаты, может привести к более высокой удовлетворенности потребителей.

Функции безопасности: Убедитесь, что зарядная станция имеет несколько мер защиты, таких как защита от перенапряжения, перегрузки по току и короткого замыкания.

Сетевое подключение: Поддержка подключения по Wi-Fi, Ethernet или 4G для облегчения обновлений программного обеспечения и передачи данных.

Целевые пользователи: Определите основные целевые группы для выбора соответствующей спецификации продукта.

Установочная среда: Учитывайте влияние пространства, мощности источника питания и условий окружающей среды места установки на производительность оборудования.

Будущее расширение: Оценить возможность добавления большего количества зарядных станций и выбрать системную архитектуру, поддерживающую расширение.

Распределение мощности: Зарядная станция может централизовать мощность, и каждый зарядный терминал может получать необходимую мощность из этой зарядной станции. В зависимости от фактической ситуации пользователи должны рассчитать, чтобы определить мощность зарядной станции и количество терминалов, которые нужно сопоставить.

Гибкая зарядка: На основе требований к зарядке, выданных системой управления батареей (BMS) автомобиля, мощность зарядки распределяется по мере необходимости. Зарядная станция распределяет мощность по запросу, что позволяет достичь максимальной скорости зарядки автомобиля. Однако, когда много автомобилей, если общая мощность зарядки превышает номинальную мощность, мощность будет рационально распределена для совместного использования.

Плавное расширение: С увеличением скорости зарядки батареи и растущим спросом на зарядную мощность, мощность зарядной станции может быть увеличена для удовлетворения потребностей в зарядке.

Энергосбережение и высокая эффективность: Независимо от требований к зарядке, зарядное оборудование должно работать в пределах оптимального диапазона нагрузки.

Адаптивность: Зарядный стек может удовлетворить различные требования к мощности различных моделей для зарядки и улучшить эффективность преобразования зарядки и использование оборудования зарядных станций.

Совместимость: Зарядный стек может справиться с задачей "восходящей совместимости" зарядных станций и адаптироваться к быстрому развитию технологий аккумуляторов.

При выборе зарядных станций и зарядных стеков также следует учитывать такие факторы, как безопасность, стоимость, удобство и скорость зарядки. Обязательно выбирайте зарядное оборудование, соответствующее национальным стандартам, и устанавливайте и обслуживайте его профессионалами, чтобы обеспечить безопасность и эффективность процесса зарядки.