近年來，在政策、市場雙因素驅動下，我國新能源汽車產業迅猛發展，帶動充換電基礎設施產業快速發展，建成了世界最大規模的充換電設施服務網絡。進入新的發展階段，完善充換電標準體系、加速充換電技術創新，是推動產業高質量可持續發展的關鍵。
01
充換電基礎設施產業發展現狀及挑戰
（一）充換電基礎設施產業快速發展
目前，我國已建成世界最大規模的充換電設施服務網絡，產業可持續發展水平增強。一是基本建成了相對完善的充電基礎設施體系。形成了由四類設施構成的基礎設施體系，包括自用充電設施（居民個人在自有產權車位上加裝的充電設施）、專用公共充電設施（專為某個法人單位、企業等新能源汽車提供充電服務的設施）、共用充電設施（為已建成的住宅小區業主提供服務的充電基礎設施）、公用充電設施（服務于各類社會電動車輛的公共充電設施）。二是基本形成相對完善的市場體系。全國充電運營商數量已超千家，形成了相對完備的配套體系和標準體系。三是基本形成了充電設施與互聯網相融合的產業生態體系。我國已建成“互聯網+”的多層次平臺體系，包括從國家到地方的多級行業監管平臺、企業聯盟形式的行業數據共享平臺。四是科技和商業創新取得突破進展。在大功率充電、即插即充與無感支付、換電、車網互動和自動充電等技術和模式創新方面，我國在國際上整體處于領先水平。
截至2021年9月，全國充電基礎設施總數量達222.3萬臺，同比增長56.8%，其中公共充電樁104.4萬臺，隨車配建私人充電樁102.4萬臺。同期，我國新能源汽車保有量達678萬輛，車樁比為3.05:1。從今年下半年開始，工信部與國家能源局聯合開展新能源汽車換電模式應用試點，截至9月，全國建成換電站890座，整體呈穩步增長態勢。
（二）充換電基礎設施產業發展面臨挑戰
充電技術有待提升。一方面，充電時間較長，直流快充雖較交流慢充效率高，半小時能充電80%，但仍不能有效滿足用戶對于快速補電的需求。另一方面，充電存在一定安全風險，新能源車自燃事故普遍發生在充電期間，快充更易觸發電池熱失控進而導致失效起火現象。
商業模式不可持續。現階段，充電運營商的主要收入手段是收取充電服務費，但由于其核心業務需要電池、整車廠商高度配合，資源的開發和整合能力成為充電運營商開展業務的關鍵，以致目前充電運營企業都是重資產運營，因前期投入高，大量企業尚未實現盈利。此外，換電尚處于探索階段，目前未形成明晰的盈利模式。
推廣過程障礙重重。一是土地使用方面，公共場地大多因早已規劃完畢，政府部門難以重新劃撥充換電站點建設用地。二是電力容量限制，老舊小區和用電量較大的商業區擴容難度大、成本高，相關方之間協調困難。三是不同廠商充電設備質量參差不齊，設備維護缺乏規范的服務體系標準，部分舊樁存在安全隱患。四是因缺乏有效管理而產生的燃油車占位，以及不同運營商之間支付方式不通用而帶來的不良體驗，均影響充電基礎設施進一步推廣。
02
充換電基礎設施產業關鍵技術分析
（一）完善的標準體系是充換電基礎設施產業健康發展的前提
2015年，國家能源局印發《電動汽車充電設施標準體系項目表（2015年版）》，開啟了國家層面電動汽車充電設施標準體系研制工作。經過幾年的發展完善，我國已形成基礎通用、電能補給、服務網絡、建設與運行四大模塊標準。其中，基礎通用包含術語、標志標識、信息安全等相關標準；電能補給包含交流充電、直流充電、電池更換、試驗檢測等方面標準；服務網絡包含信息交互、充換電站等標準；建設與運行模塊包含計量、電能質量、與電網互動、運行管理、竣工驗收等標準。標準體系建設促進了充電基礎設施產業技術產品化，同時有利于產品規模化和產業規范化，下一步，可以從標識檢測認證、無線充電、大功率充電技術、充電信息安全、換電、特種車輛充電、V2X技術（vehicle to everything, 即車用無線通信技術）等方面著手，制定各類細項標準。
（二）ChaoJi充電技術將大幅縮短充電時間
ChaoJi充電技術是一套完整的電動汽車直流充電系統解決方案，針對充電系統現有問題，在充電安全、充電功率、結構設計、向前兼容性（能夠兼容國際四大充電系統：GB/T2015、CHAdeMO、CCS1和CCS2）及未來應用等方面進行了全面提升，其最大充電電流達360安培，未來充電功率可達900千瓦，充電5分鐘即可行駛400公里。
2020年6月，國家電網與日本電動汽車快速充電器協會（日本CHAdeMO協議會）聯合在線發布《電動汽車ChaoJi傳導充電技術白皮書》和CHAdeMO3.0標準；中國電力企業聯合會與CHAdeMO協議會同步啟動ChaoJi產業化發展路線研究，標志著ChaoJi充電技術邁入標準制定和產業應用新階段。
（三）無線充電技術使充電更智能便利
自動駕駛技術的研發和應用催生了無線充電技術，無線充電作為自動駕駛的一部分，將與自動駕駛汽車發展高度融合。無線充電具有占地少、充電安全便利、后期維護成本低等優勢，但目前在產業化應用上存在一些問題。比如，充電效率不高，峰值效率為90%左右，比傳統充電效率低5個百分點；又如，缺乏統一的技術標準。總體來看，無線充電目前處于探索階段，未來應用場景廣闊。
（四）V2G技術使雙向充電成為可能
V2G（Vehicle-to-grid）描述了電動汽車與電網的互動關系，當車載電池需要充電時，電流從電網向車輛補給，而當電動汽車不使用時，車載電池的電能也能銷售給電網。電動汽車作為分布式儲能單元，給V2G技術帶來了巨大的發展潛力。V2G通過雙向充電實現了能量在電動車與電網之間的智能流動，助力電網削峰填谷，維護電網穩定，同時通過車輛儲存電能供給電網，促進了可再生能源的利用。
目前，V2G技術已在中新天津生態城落地，接下來，我國可以全球率先規模化商用為目標，構建車網互動的國家協同推進機制。首先，保持與國際同步，積極參與國際交流和相關標準制定。其次，制定分階段路線圖，明確各階段的工作重點，制定完善的保障機制。再次，建立跨行業工作組，聯合推進V2G技術全面落地。V2G技術在發展過程中還需注意與儲能、梯次利用等技術協同發展，應用場景將更廣泛。
（五）換電安全技術體系保障換電站穩固運行
換電安全是包括車身、電池、換電站在內所有環節的結構安全和流程安全。車身方面，需加強車輛底盤的結構設計，確保整車安全和性能表現，針對卡扣式和螺栓式分別制定5000次和1500次的質量標準；電池方面，注重運行狀態監測技術，實時監測電池充電的過程數據，判斷電池內部性能表現，及時識別風險，并根據電池壽命衰減趨勢和電池變化，預測電池壽命；換電站方面，依靠態勢感知系統、安全加固技術和信息安全管理機制，對設備、信息和應用軟件進行全方位保護，還需配備阻燃電纜和多功能防爆車位，完善自動滅火系統。換電結構對傳統車輛一體化設計構成了挑戰，這對開發全新汽車平臺和車型提出了要求，需要換電企業和OEM企業（原始設備制造商）合作，形成成熟的換電技術體系。
今年11月1日開始實施的《電動汽車換電安全要求》，是我國汽車行業在換電領域制定的首個基礎通用國家標準，明確了換電車輛的一般安全要求、整車安全要求及系統部件安全要求，有助于引導汽車企業的產品研發，提升換電電動汽車的安全性，支撐新能源汽車產業高質量發展。
（六）共享換電站技術是推廣換電的有效方案
短期來看，OEM企業無法完全統一電池標準，但從場地、工程建設、人力、商務推廣等方面考慮，共享換電能有效降低換電站建設和運營成本，分階段實施共享換電將是未來選擇。當前，可實現的共享換電模式分三級要求。一是共享換電平臺和運營體系，即各運營商電池倉獨立，只共享換電平臺和換電結構，該情形下，底盤換電最易實現。二是兼容的鎖止結構和換電設備，即除共享換電平臺、換電結構外，電池倉位兼容，支持多種電池的存儲和更換。三是全面共享，即所有運營商電池均采用模塊化設計，制定3個左右的電池標準供不同級別車型試用。
（七）互聯互通技術優化充電基礎設施運營
提高充電基礎設施的通用性、開放性和網聯性，能確保用戶找得到充電設施、充得上電并順利支付，還能實現用電的合理調度。互聯互通技術是未來龐大充電基礎設施網絡的基礎，是實現智慧城市的重要節點，亟需做好充電互聯互通技術的頂層設計。一是通信協議互聯互通，要求建立完善的硬件接口標準體系。二是支付方式互聯互通，不同充電運營商之間至少共用一套支付體系。三是信息互聯互通，要求建立統一的信息發布平臺，不同運營商向公共平臺提供基礎數據，構建智慧能源網絡，打通人-車-站-電池-電網的信息通路。四是管理互聯互通，實現多個站點統一調度、統一管理，基于后臺數據和運營狀態，調整充電策略和充放電時間，形成智能微電網。
03
充換電基礎設施產業發展展望
2020年11月國務院辦公廳印發的《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規劃》）指出，發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，是應對氣候變化、推動綠色發展的戰略舉措，要推動新能源產業高質量可持續發展，加快建設汽車強國。針對充換電基礎設施建設方面，《規劃》明確了充換電基礎設施布局與城鄉建設規劃、電網規劃及物業管理、城市停車等統籌協調；明確了居民側慢充為主、應急快充為輔，公共充電快充為主、慢充為輔的充電服務模式；明確了對公共充電樁建設給予財政支持。
未來，隨著新能源汽車市場占比不斷提升，充換電基礎設施產業將迎來蓬勃發展期。從用戶需求來看，因私人用戶市場將是新能源汽車的主要增量市場，這要求加大私人充電樁布局。在智能有序用電技術的發展、使用，以及新建小區提前布局等因素帶動下，私人充電樁安裝阻礙將得到緩解。從發展區域來看，燃油汽車限購和限行城市將在政策支持和需求增長帶動下，成為新能源車的主要市場，同時將配套更完善的充換電基礎設施。長期，將形成優先先行區域、其他地區協調發展的大格局。
