电动汽车与充电基础设施发展现状与展望

7月20至21日，由北极星电力网联合国网电动汽车服务有限公司主办的“2017第二届电动汽车及充电基础设施建设运营高峰论坛”在北京举行。国网能源研究院何博博士做了名为“电动汽车与充电基础设施发展现状与展望”的演讲，何博是国网能源研究院博士、高级工程师，他的研究领域包括电动汽车与充电网络发展，研究源、网、桩侧等智能互动，曾多次参与我国电动汽车和基础建设方针和一些相关计划的制定，也参与了很多具体工作。 国网能源研究院是国家电网公司直属子公司，也是定位于国家电网公司的智库，主要从事能源、电力等方面的一些软科学的研究，也是支撑国家电网公司，包括国家能源局、国家发改委等在内的一些政府部委相关政策、宏观战略方面的研究工作。

今天要为大家介绍的是国网能源研究院近期完成的有关于电动汽车与充电基础设施整体的现状以及作为一个行业未来发展前景的展望。以下为演讲全文：

电动汽车与充电基础设施发展现状与规律分析

当今电动汽车发展大势不可逆转

在细致地去梳理现状之前我们先从两个更加宏观的视角来看待电动汽车与充电基础设施这两个事物。

首先是电动汽车，从历史的视角来看，到现在已经经历了“三起两落”的历程，也就是说电动汽车并不是近期才产生的新生事物，其发展历史已经超过百年，前两次都以失败告终，从内因上来讲是由于动力电池技术进展缓慢，不足以支撑电动汽车大规模的使用。从外因上来讲可能各有不同，总体来看，从2008年以来这轮电动汽车的兴起，无论是内因，也就是动力锂离子电池的技术进步，还是外因，包括一些产业政策等各个方面的制约，这些限制因素现在看来都得到了或多或少的重大突破，所以我们这次的判断也就是2008年以来，这次电动汽车再次兴起，应该是电动汽车真正登上世界舞台，成为主流的这样一种交通方式的绝佳机会。

让我们换一个视角，从能源的视角来看，总体上判断电能替代在各个领域，尤其是终端能源消费的领域，是避不可避的一个趋势。非交通领域，过去几十年来电力和石油占中国能源消费的比重呈现了此消彼涨的态势，但是在交通领域中，由于长期没有解决移动储能也就是动力电池方面的问题，导致电力在交通领域终端能源消费中的占比一直进展不大，从这样一个趋势来看，交通领域可以说是电能替代目前最后的主战场，也是未来10年、20年内我们认为电能替代在中国能源消费最重要的环节。

从以下几个方面来详细地描述一下电动汽车以及充电基础设施整体的状况。

从政策方面，总体上来看，电动汽车在美、日、欧包括我国都成为了产业政策的重点，在政策推动下市场规模近几年得到了快速增长，政策无非就是“胡萝卜+大棒”两个大方面，总体各国采用的政策制定方法方式基本都是相似的。

从技术方面，之前制约电动汽车发展的动力电池可以说从近年来，就是从2008年以来得到了非常快速的进步，无论是能量密度，还是单位能量价格，这些关键技术指标都有了长足的进步。

从产业界方面，基本上汽车产业界已经逐渐形成了共识：共同发力来推动电动汽车的进步。这里大概可以分为三类，首先，第一类就是称之为领军车企，举两个例子如特斯拉和比亚迪，这两家车企为代表的电动汽车领军企业不断地推出明星产品，销量与市场份额不断提升，第二个，也是去年年底以来一个非常明显的转型，就是以德国大众、日本丰田等为代表的传统车企巨头，也开始认识到电动汽车这一不可逆的产业发展的趋势，转向全力地聚焦电动汽车并且带动包括奔驰、本田、斯巴鲁等一大批的传统车企加快转型。最后，特别是我国有一批新兴的互联网企业也参与其中。

产品来看，我们一个研究的结论，总体呈现了两头热、中间相对薄弱的这样一个特点。两头热，就是微型车、低端车，这实际就是我国广大的县城包括农村地区随处可见的低端电动汽车，还有两轮、三轮的电动自行车，在低端的交通工具领域，电气化在我国已经有了很大的比重，高端优质的电动汽车，包括像特斯拉，有一个数据，在美国大型豪华轿车这样一个细分领域，特斯拉Model S占比接近30%，远远超过我们传统印象当中的奔驰S、奥迪A8等等，Model S排名第一而且摇摇领先。中间状态，就是大部分基于燃油车改造的电动汽车，目前来看还是没有能在全球范围内得到市场认可，总体上它的竞争力还是比较薄弱。

充电行业标准制定是产业发展的关键

充电基础设施方面，首先，在政策扶持上逐渐的成了各国扶持的重点，包括美国、欧洲、日本、中国在内，都出台了详细的扶持政策体系。

充电行业标准的制定，一直是充电行业发展的重中之重，也是规范发展的一个关键。目前我国的国标体系已经跟美国的SAE标准体系、IEC、日本的CHAdeMO形成了世界上四大主流标准体系。从数量来看，全球范围内充电基础设施数量正在快速增长，这里的数据是截至去年年底的，我国公共充电设施达到了14.1万个，远远领先于美国、欧洲、日本。

从充电基础设施的市场参与主体来看，日趋多元化是全球范围内共同的发展趋势，大致我们归纳分成四类，首先是新兴的专业化的充电运营商，包括美国的chargepoint，还有车企特斯拉、国内的比亚迪等，这个专业的互联网化的充电设施的互联网服务平台为例子的就是美国有一个plugshare，没有自己的充电桩，只提供互联网服务。最后是传统的充电企业，包括我们的国家电网公司，美国的EVGO等。

小结一下，本轮间同电气化转型的内在驱动力源自锂离子电池技术的突破，外部驱动力则源自各国能源转型升级和抢占全球新一轮产业竞争制高点的诉求，近几年有了实质性突破，充电基础设施近年来在各各方面进展较快，形成了网络化的总体发展趋势，但是发展的程度与发达国家相比还有比较大的差距，各国对充电设施的重视程度和投入力度虽然明显加大，可还远远不够，仍需加强。

电动汽车产业发展前景展望

五大因素影响电动汽车产业未来发展

这里我们选择了一个切入点，首先，研究电动汽车为代表的这样一类新兴产业发展所具备的一个非线性特征，新兴产业往往会在发展初期呈现出非常强烈的非线性的快速增长特质，这一过渡阶段往往也是产业格局塑造的关键。实际上我们研究的重点，就是电动汽车作为一个新兴产业能否成功地突破幼年期、进入成长期、最终进入行业自主发展的成熟期。进入这样一个转折点的关键问题我们梳理形成了五大关键问题：第一，能否有效地突破动力电池最大的技术瓶颈。第二，能否有效突破市场接受程度的瓶颈。第三，能否有效突破充电设施的瓶颈。第四，它与其他包括像氢燃料电池汽车等技术路线相比，其他的技术路线是否会有颠覆电动汽车整体技术路线风险。第五，电动汽车能不能够实现我们发展的初心，也就是能不能有显著的资源与环境效率。

第一，能否有效突破动力电池瓶颈。综合全国内外主流机构的判断，依托现有锂离子技术路线的改进和提升，到2020年，动力电池系统能量密度提高1倍以上，价值下降一半以上，将有效突破动力电池技术瓶颈。

第二，能否有效突破市场的瓶颈。我们将从三个方面来论述这个问题，首先是用户体验，在乘用车和公交、出租等一些主流市场，从总体来看，电动汽车体验显著的优于燃油车，当然也有目前行驶里程不长、充电时间过长等一些制约的瓶颈，但是随着动力电池的技术进步，这些制约的瓶颈将会逐渐消失，总体上电动汽车的用户体验，包括低噪音、高舒适等，要显著优于燃料汽车。当然也有相应的一些短板，比如大中型的载货、载客汽车，以及在高寒地区电动汽车的用户体验可能相对要差一些。

政策力度方面，我们总体的判断是，各国仍将保持比较强的扶持政策力度，从而确保电动汽车在政策方面能够继续享受一定的优待，至少是在相当长的一段时间之内。

经济性方面，经过对比电动汽车与燃油车的全周期相对经济性比较模型，总体来看考虑到国家当前的政策补贴情景，以及未来发展的动力电池以及电动汽车规模量产包括技术比较成熟之后，电动汽车在全生命周期内相对于燃油汽车是有比较显著的经济性优势的。

第三，能否有效突破基础设施的瓶颈。我们总体得出一个结论，充电基础设施由于大电网以及各类已有的停车基础设施的存在，并没有土地、技术、能源资源等方面的硬性约束，并且去建设加油站、加气站、加氢站相对而言它的难度实际上是更低的，只要在政策机制、商业模式上实现突破，完全可以实现快速发展。

第四，其他技术路线能否颠覆电动汽车市场。通过对不同技术路线之间从能源交通这样一个大系统的对比，主要是选取了传统燃油车常规的混合动力、电动汽车、氢燃料电池汽车，可以发现在考虑未来可再生能源发电路径的这样一个情景下，电动汽车它整体的利用效率要比燃料电池车、常规混合动力车高出近一倍，总体是最优的选择。

常规的混合动力汽车，主要是存在利用效率的“天花板”。氢燃料电池汽车，由于氢气只是一种三次气体能源，整体转化的环节更多、转化的效率更低，从总体能源系统的综合效率来看，仅仅能够达到电动汽车的一半左右，电动汽车就是由于我们大电网的存在，能够实时高效的去对接发电侧的可再生能源以及消费测我们的电动汽车资源，包括清洁等用电环节的新模式、新业态的资源，从而实现整体能源系统的效率最优。

第五，电动汽车能否取得预期的资源和环境效益。这也是目前在网络上、在社会各个方面还存在一定争执。我们总体分了三种不同的情景，纯煤电情景、75%煤电情景，以及未来清洁能源为主发电和互动能源为主的情景，总体来看，纯煤电情景下电动汽车确实资源与环境的友好性略低于柴油车，但是是要比汽油车好。75%的煤电情景下电动汽车展现出了一定优势，未来如果清洁能源加上智能互动为主的情景下，电动汽车的优势将会更加明显。

最后是对电动汽车的发展前景做出一些量化的结论。这是其他的机构对于电动汽车前景的一个总体的研判，基本都还是比较乐观的。通过研究我国电动汽车市场未来总体的情况，将我国电动汽车市场分成了三类区域、八类市场，构建了政策目标与政策修正情景两类情景进行预测。

我们认为2020年能够达到500万辆的国家规划目标，到2030年将有望突破5000万辆。从市场结构来看，公共服务市场，也就是公交车、出租车等这样一些公共服务领域，电气化率相对会更早达到一个比较高的水平。

区域分布预测，无论是政策目标情景下，还是在所谓政策修正情景下，都可以看到总体上我国还是会呈现不同区域之间发展不均衡的这样一个总体态势，更加集中在加快发展，就是京津冀、长三角等这样一些经济比较发达更加注重环境、环保问题的省市。

最后也是对电动汽车“以电代油”的效益做了总体测算。从总体来讲，能源安全角度，电动汽车的发展也有利于降低我国对石油依存度，降低碳排放，降低燃油的消耗量。

电动汽车产业到2020年有望孕育成熟，成功摆脱对政府补贴政策的依赖，进入产业成长期，到2020年保有量将突破500万辆，2030年超过3000万辆，公共服务领域电气化提升最快，虽然数量占比少、但电量占比高，将成为“以电代油”过程中的关键少数。

充电基础设施产业特征与发展前景展望

从供给侧、需求侧方面看待充电基础设施需求

从充电基础设施需求侧入手，总体一个结论，有没有固定的停车条件是影响用户对充电设施需求的一个最关键因素。

通过预测我国充电基础设施总体发展需求的量化模型。这里给出了一些设施的典型参数。

在政策修正情景下，政策修正情景是我们认为可能更贴近于未来发展实际的一种情景，政策目标情景可能某种程度上更加理想化。政策修正情景我们认为2020年设施规模超过2万座、507万个桩，公共充电网络实现重点城市与高速公路的全面覆盖。2030年，设施规模超过14万座、5000万个桩，实现对绝大部分城市高速公路的全面覆盖。

这是对整个行业的投资收益水平做一个测算，首先给出了不同类型充电基础设施典型的投入产出的水平，总体来看，到2020年之前，专用的充电设施由于有固定服务对象，设施收益水平相对更加稳定。到2030年，随着电动汽车的规模不断增长，公共充电设施的投资收益水平将显著提高，逐渐的要高于专用设施水平。

综合起来对整个行业我们做了一个投入产出初步的测算，2020年可以看到行业平均的回收期大概需要14年，还是一个比较低的，基本属于公共服务这样一个大类的投资收益水平。2030年，回收期缩短到10年，实际上不高，因为我们总体判断电动汽车的充电基础设施属于一类公共服务行业，如果纯粹只做充电，可能并不是一类能够有高盈利、高回报的一种商业模式。

谈到商业模式，我们也对于充电基础设施这个行业未来商业模式的演变做了简单的定性判断。2020年左右，随着规模的快速增长，基于信息服务平台和大数据的各类增值服务以及商业模式有望成为主流驱动力。随后到2030年，随着动力电池、智能电网、V2G等等关键技术的进步以及电力市场、碳市场等等交易机制的成熟，电动汽车与电网的智能互动将成为整个行业创新热点。

对市场格局展望，由于充电基础设施具有一个典型的“网络经济”的特征，将逐步的将形成赢家通吃的少数几家大型运营商主导、大量中小型运营商依附大平台的产业格局。

最后对几个方面的不确定性进行了研究，技术不确定性，首先，现在比较火热的350KW级以上的直流快充技术，就目前国内外研究进展来看，进步非常迅速，一旦实用化将有可能对当前充电基础设施的格局产生颠覆性的影响。第二个，交流快充技术，主要是我国比亚迪公司推的比较多，由于是高效的复用了车载的镇流单元，所以成本比较低，可能在支持这类技术车型的占比比较高的市场会有一定的生存空间。最后是无线充电技术和快速换电技术，我们认为总体上这两类技术目前阶段还处于并不适用于大规模开展运营的阶段，随着未来技术的进步，可能在将来能够对整个充电基础设施的行业形成一个有效补充。

其他行业发展不确定性，还包括政策的不确定性，车辆推广应用的不确定性，以及智能电网与电力市场、碳市场建设的不确定性。

从供给侧、需求侧两端来看，不同车辆用户对充电基础设施的需求存在较大的差异，充电基础设施体系十分的丰富，应该结合用户的需求，分类推进各类设施的建设，并配套有关的信息与增值服务。总体上，“十三五”期间全国充电设施的投资在1000多亿，2021到2030年增长到6000千多亿，高度重视行业发展中的不确定因素，尤其是要注意超高功率直流快充和低成本交流快充技术对于行业格局的影响，注重提高发展灵活性和适应性。