麦肯锡:充电难、电费高成电动汽车推行瓶颈 大容量电池有妙用

由于忧虑充电问题,人们不肯购买电动轿车。

但公共的、快速充电的基础设施没有遍及或盈余。

有一种办法能够处理这个难题。

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电动轿车开端赢得适当多的重视,但在美国的道路上依然很少见到。

到2017年上半年,美国现已售出不到80万辆电动轿车(BEVs),占一切轿车的1%。

可是,由于消费者承受度的进步、技能的改进和支撑性的监管办法,经济增加近来一向很微弱。

据麦肯锡估量,到2030年,美国公路上可能会有10到1100万辆电动轿车。

不过,要完成这一方针,就有必要改进基础设施的装备。

尽管许多电动轿车是在家里收费的,可是关于那些正在游览的人或许没有自己的车库的人来说,公共充电收费站是必要的。

现在,美国只需大约16000个公共充电站;而加油站的数量是这个数目的7倍。

其间只需不到2000家是快速充电站,由于它们的价格贵重,并且现在没有盈余,交易量也很少,乃至不可能抵达收支平衡。

这是典型的先有鸡仍是先有蛋的状况。假如人们忧虑买电动轿车可能会堕入没电的地步,人们就不会情愿买电动轿车。

但除非出售更多的电动轿车,不然将不会为它们供给更多的充电基础设施。

电动轿车有两个首要问题。首先是便利。

现在大多数的公共充电站都是“二级”,意思是他们每小时供给7到19千瓦时的能量(一千瓦时等于一加仑的汽油)。

一辆60千瓦时的电动轿车需求5到10个小时的时刻才能在惯例(而不是快速充电)的2级站“加油”。

具有这么少的站点和如此长的效劳时刻会让潜在的买家望而生畏(见图1)。

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第二,经济性。

尽管直流电快速充电(DCFC)站150千瓦的功率能够在30分钟内充溢一辆电动轿车,但装置本钱高达15万美元;一个50千瓦的DCFC空间站需求5万美元。

更高的千瓦能更快地供给更多的电力。但DCFC的运转也很贵重。

费用背面的一个原因是“需求收费”。

一切的电力用户都要为他们耗费的能量付费,这是在kWh中丈量的;这个费用就像用了加仑的水。

包含充电站在内的非住所用户,在一个月内的15到30分钟内运用的最大动力也需付出一笔费用。

以千瓦(kW)为单位,这种用电办法简直是挥金如土。

它被评价以补偿发电厂、电力线、变压器等的固定本钱,即便在需求旺盛的时分,也能将客户连接到电网和供电电源。

需求费用占了消费者电费的很大一部分,并且能够使电动轿车充电站无利可图(见图2)。

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在电动轿车充电的详细状况下,只需一辆轿车插上插头,站长就有必要付出一次充电费用。

这是依据几个要素,包含站点上充电器的数量,轿车插头运用时所运用的千瓦的最大功率,以及在15- 30分钟内充电的轿车数量。

假定一个DCFC站有4个150千瓦的充电器。均匀一个月,每天有两到三辆车来充电,但不是一起。

每辆车充电的速度为150千瓦,收费至少15分钟;因而,这个月的峰值是150千瓦。

假如两辆车在15分钟内呈现,那么运用的峰值能量将是300千瓦,这将使这个月的需求增加一倍。

需求的价格最低可达每千瓦时2美元,最高可达每千瓦时90美元;对立的是,在电动轿车更受欢迎的州,比方加利福尼亚、____州和纽约,价格往往更高。

在一个高收费的国家,没有轿车一起充电,每月的需求费用可能是3000到4500美元。

关于电动轿车的一切者来说,这能够转化为每期30到50美元,加上实践动力的本钱。

客户就是不肯意付出这种本钱。很明显,假如有更多的客户,每次充电的本钱将会下降。

但由于现在的本钱如此之高,投资者在建站的速度很慢,并且由于充电站数量缺乏,消费者购买电动轿车的速度也很慢。

有一种办法能够处理这个难题:固定电池存储(见表3)。充电站中的电池能够运用直流(DC)充电和放电,并经过一个大的逆变器连接到电网。

他们能够在本钱较低的时分向电网交费,贮存电力,并在需求较高时发电(这种做法称为顶峰调理)。

当一辆轿车抵达时,电池能够在不需求电网的状况下,以150千瓦的速度运送电力。

假如两辆车抵达,其间一辆能够用电池充电,另一辆从电网充电。

在这两种状况下,经济性都在改进,由于电力自身的本钱和需求费用都大大下降了。

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此外,依据麦肯锡的研讨,电池的本钱正在下降,从2010年的每千瓦时1000美元降至2016年的每千瓦时230美元。

其他体系的费用,如逆变器、容器、软件和操控、场所规划、施工和连接到电网的费用也都在下降。

下文是其作业原理。

一个站长装置了一个电池体系,能以150千瓦的功率充电和放电,并以300千瓦时的电池电量来贮存能量。

在没有车辆的状况下,电池体系会充电,以保证动力可用,不会引发更高的需求。

当一辆轿车抵达时,停止的电池在不需求电网的状况下就能供给所需的电量。当两辆车进来时,电池能够供给电力给一辆,而电网能够供给给另一辆。

一个具有300千瓦时容量的电池能够经过几个相似这样的充电和充电来办理峰值需求,从而使峰值需求保持在150千瓦以下。

经过这种办法装备的体系能够将需求费用下降到最低极限;这将是每月3000美元,不需求转嫁给消费者,这将大大下降本钱。

特斯拉现已表明将朝着这个方向开展,而其他公司可能会“仿效”。

但假如电动轿车在高速公路上行进时,电池将不再能够有效地削减顶峰需求,由于没有满足的时刻给它们充电,由于轿车排着队等候电力。

不过,在这一点上,规模经济将会开端发挥作用,而需求费用将会被经过车站的许多轿车所吸收。

这并不意味着装备在充电站的电池将会过期。它们依然能够成为价值的来历。

在每个小时,如在加州,电池的本钱相差很大,电池能够下降每千瓦时的电力本钱。

它们还能够经过供给额定的电网效劳(如频率调理和需求呼应)来发生收入。

鉴于人们对环境的忧虑、油价的动摇以及本钱的下降,人们对电动轿车的远景适当达观。

麦肯锡估量,到2030年,电动轿车占全球轿车总量的不到1%,到2030年将抵达20%(轿车)和12%(商用车辆)。

但这些都是假定的状况。事实上,终究决议电动轿车命运的是消费者。

习惯了传统轿车的闲适,他们也想从电动轿车中得到相同的东西。要完成这一点,收费有必要变得更廉价、更简单。

经过下降运营本钱,增加收入,进步可靠性,电池存储在这一进化过程中扮演着至关重要的人物。

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