人們不愿意購買電動汽車,是因為考慮充電問題。公共快充基礎(chǔ)設(shè)施尚未普及是主要原因之一。電動汽車正贏得人們的關(guān)注與矚目,由于技術(shù)改進、政策支持、消費者接受程度提升,銷量已呈現(xiàn)出強勁增長勢頭。麥肯錫估計,可能到2030年可能會有1000-1500萬輛電動汽車行駛在美國公路上?,F(xiàn)在美國只有大約16,000個公共充電站,快速充電站不到2000個,因為快速充電站價格昂貴,目前無利可圖,也少有運營做到保本不盈不虧。這是一個典型的先雞先蛋問題,顧客因為充電不方便不愿意購買電動車,只有電動車銷售量足夠大,才會有更多的公共充電設(shè)施。這兩個問題,可以用一個解決方案。
一是方便性問題。目前大多數(shù)公共充電站是2級站,意味著他們提供每小時7至19千瓦時的能量。具有60千瓦時電池的5A電動轎車在常規(guī)2級站(非快充電站)將需5到10小時充滿。
二是經(jīng)濟性問題。盡管直流快速充電(DCFC)與150千瓦的電站可以在30分鐘左右為一輛電動車充滿電,但安裝成本高達150,000美元。
美國充電站每月按15到30分鐘充電時間收取一筆費用,這是電廠、輸電線、變壓器等把用戶和電網(wǎng)連接起來的固定的費用,叫高峰用電費。即在高峰需求的時候,消費者電費賬單的很大一部分是用于支付這比費用,這也使得電動汽車充電站無利可圖(圖1)。
圖1 電動車充電費用分解
在電動汽車充電這種特例中,只要汽車插上插頭,充電站業(yè)主必須支付高峰用電費,包括現(xiàn)場的充電器數(shù)量、當插頭插上汽車時所用的最大功率、以及每15到30分鐘時段內(nèi)同時充電的汽車數(shù)量。
假設(shè)一個直流快速充電站(DCFC)有4個150千瓦的充電器。在一個平常的月份,每天有兩到三輛車來充電,但每次不是同時來充電。每輛車以每分鐘150千瓦用電,充電至少15分鐘;因此月峰值是150千瓦。不過,如果兩輛車在同一15分鐘時段同時來充電,那么峰值電量將是300千瓦,這將使本月高峰用電費用加倍。
高峰用電費可能一直低至每千瓦2美元到每千瓦90美元,在電動車更受歡迎的州此費用更高些。在高收費州,沒有兩輛汽車同時在充電,每月電動車主的高峰用電費可能達3000美元到4500美元,這項費用可以轉(zhuǎn)化為每時間段30美元至50美元,加上實際的充電量費用,顧客是不愿為這種高峰用電費買單的。
有一種方法可以解決這個難題:固定電池組存儲器?,F(xiàn)場電池可以通過直流(DC)充電和放電,并通過大型逆變器連接到電網(wǎng)。然后,固定電池組存儲器可在電網(wǎng)低電價時充電,存儲電能,當用電需求高時釋放(這種做法被稱為調(diào)峰)。當汽車來充電,電池可以提供150千瓦的電力,不需消耗電網(wǎng)中的電能。如果有兩輛車同時來充電,一輛可以從固定電池組存儲器獲得電能,另一輛從電網(wǎng)中獲得電能。在這兩種情況下,經(jīng)濟性會得到改善,因為電力本身和高峰用電費用都大大降低了。在電動汽車充電站現(xiàn)場的固定電池組存儲器可以幫助穩(wěn)定負荷曲線,當沒有車輛充電時固定電池組從電網(wǎng)充電。
此外電池成本正在下降,根據(jù)麥肯錫研究,從2010年每千瓦時1000美元到2016年已降至每千瓦時230美元。系統(tǒng)其余部分的成本,如逆變器、容器、軟件控制、充電站點設(shè)計、建設(shè)和并網(wǎng)成本也在降低。
一個300千瓦時容量的電池可以應付用汽車充電高峰需求,這樣就保持了峰值低于150千瓦。以這種方式配置的系統(tǒng)可以將電網(wǎng)高峰用電費用降至最低。目前高峰用電費是每月3000美元,不會轉(zhuǎn)嫁給消費者,這充分地降低了成本。特斯拉已經(jīng)表示將朝這個方向發(fā)展,其他人可能會“隨動跟風”。