近年来，在政策、市场双因素驱动下，我国新能源汽车产业迅猛发展，带动充换电基础设施产业快速发展，建成了世界最大规模的充换电设施服务网络。进入新的发展阶段，完善充换电标准体系、加速充换电技术创新，是推动产业高质量可持续发展的关键。
01
充换电基础设施产业发展现状及挑战
（一）充换电基础设施产业快速发展
目前，我国已建成世界最大规模的充换电设施服务网络，产业可持续发展水平增强。一是基本建成了相对完善的充电基础设施体系。形成了由四类设施构成的基础设施体系，包括自用充电设施（居民个人在自有产权车位上加装的充电设施）、专用公共充电设施（专为某个法人单位、企业等新能源汽车提供充电服务的设施）、共用充电设施（为已建成的住宅小区业主提供服务的充电基础设施）、公用充电设施（服务于各类社会电动车辆的公共充电设施）。二是基本形成相对完善的市场体系。全国充电运营商数量已超千家，形成了相对完备的配套体系和标准体系。三是基本形成了充电设施与互联网相融合的产业生态体系。我国已建成“互联网+”的多层次平台体系，包括从国家到地方的多级行业监管平台、企业联盟形式的行业数据共享平台。四是科技和商业创新取得突破进展。在大功率充电、即插即充与无感支付、换电、车网互动和自动充电等技术和模式创新方面，我国在国际上整体处于领先水平。
截至2021年9月，全国充电基础设施总数量达222.3万台，同比增长56.8%，其中公共充电桩104.4万台，随车配建私人充电桩102.4万台。同期，我国新能源汽车保有量达678万辆，车桩比为3.05:1。从今年下半年开始，工信部与国家能源局联合开展新能源汽车换电模式应用试点，截至9月，全国建成换电站890座，整体呈稳步增长态势。
（二）充换电基础设施产业发展面临挑战
充电技术有待提升。一方面，充电时间较长，直流快充虽较交流慢充效率高，半小时能充电80%，但仍不能有效满足用户对于快速补电的需求。另一方面，充电存在一定安全风险，新能源车自燃事故普遍发生在充电期间，快充更易触发电池热失控进而导致失效起火现象。
商业模式不可持续。现阶段，充电运营商的主要收入手段是收取充电服务费，但由于其核心业务需要电池、整车厂商高度配合，资源的开发和整合能力成为充电运营商开展业务的关键，以致目前充电运营企业都是重资产运营，因前期投入高，大量企业尚未实现盈利。此外，换电尚处于探索阶段，目前未形成明晰的盈利模式。
推广过程障碍重重。一是土地使用方面，公共场地大多因早已规划完毕，政府部门难以重新划拨充换电站点建设用地。二是电力容量限制，老旧小区和用电量较大的商业区扩容难度大、成本高，相关方之间协调困难。三是不同厂商充电设备质量参差不齐，设备维护缺乏规范的服务体系标准，部分旧桩存在安全隐患。四是因缺乏有效管理而产生的燃油车占位，以及不同运营商之间支付方式不通用而带来的不良体验，均影响充电基础设施进一步推广。
02
充换电基础设施产业关键技术分析
（一）完善的标准体系是充换电基础设施产业健康发展的前提
2015年，国家能源局印发《电动汽车充电设施标准体系项目表（2015年版）》，开启了国家层面电动汽车充电设施标准体系研制工作。经过几年的发展完善，我国已形成基础通用、电能补给、服务网络、建设与运行四大模块标准。其中，基础通用包含术语、标志标识、信息安全等相关标准；电能补给包含交流充电、直流充电、电池更换、试验检测等方面标准；服务网络包含信息交互、充换电站等标准；建设与运行模块包含计量、电能质量、与电网互动、运行管理、竣工验收等标准。标准体系建设促进了充电基础设施产业技术产品化，同时有利于产品规模化和产业规范化，下一步，可以从标识检测认证、无线充电、大功率充电技术、充电信息安全、换电、特种车辆充电、V2X技术（vehicle to everything, 即车用无线通信技术）等方面着手，制定各类细项标准。
（二）ChaoJi充电技术将大幅缩短充电时间
ChaoJi充电技术是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案，针对充电系统现有问题，在充电安全、充电功率、结构设计、向前兼容性（能够兼容国际四大充电系统：GB/T2015、CHAdeMO、CCS1和CCS2）及未来应用等方面进行了全面提升，其最大充电电流达360安培，未来充电功率可达900千瓦，充电5分钟即可行驶400公里。
2020年6月，国家电网与日本电动汽车快速充电器协会（日本CHAdeMO协议会）联合在线发布《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》和CHAdeMO3.0标准；中国电力企业联合会与CHAdeMO协议会同步启动ChaoJi产业化发展路线研究，标志着ChaoJi充电技术迈入标准制定和产业应用新阶段。
（三）无线充电技术使充电更智能便利
自动驾驶技术的研发和应用催生了无线充电技术，无线充电作为自动驾驶的一部分，将与自动驾驶汽车发展高度融合。无线充电具有占地少、充电安全便利、后期维护成本低等优势，但目前在产业化应用上存在一些问题。比如，充电效率不高，峰值效率为90%左右，比传统充电效率低5个百分点；又如，缺乏统一的技术标准。总体来看，无线充电目前处于探索阶段，未来应用场景广阔。
（四）V2G技术使双向充电成为可能
V2G（Vehicle-to-grid）描述了电动汽车与电网的互动关系，当车载电池需要充电时，电流从电网向车辆补给，而当电动汽车不使用时，车载电池的电能也能销售给电网。电动汽车作为分布式储能单元，给V2G技术带来了巨大的发展潜力。V2G通过双向充电实现了能量在电动车与电网之间的智能流动，助力电网削峰填谷，维护电网稳定，同时通过车辆储存电能供给电网，促进了可再生能源的利用。
目前，V2G技术已在中新天津生态城落地，接下来，我国可以全球率先规模化商用为目标，构建车网互动的国家协同推进机制。首先，保持与国际同步，积极参与国际交流和相关标准制定。其次，制定分阶段路线图，明确各阶段的工作重点，制定完善的保障机制。再次，建立跨行业工作组，联合推进V2G技术全面落地。V2G技术在发展过程中还需注意与储能、梯次利用等技术协同发展，应用场景将更广泛。
（五）换电安全技术体系保障换电站稳固运行
换电安全是包括车身、电池、换电站在内所有环节的结构安全和流程安全。车身方面，需加强车辆底盘的结构设计，确保整车安全和性能表现，针对卡扣式和螺栓式分别制定5000次和1500次的质量标准；电池方面，注重运行状态监测技术，实时监测电池充电的过程数据，判断电池内部性能表现，及时识别风险，并根据电池寿命衰减趋势和电池变化，预测电池寿命；换电站方面，依靠态势感知系统、安全加固技术和信息安全管理机制，对设备、信息和应用软件进行全方位保护，还需配备阻燃电缆和多功能防爆车位，完善自动灭火系统。换电结构对传统车辆一体化设计构成了挑战，这对开发全新汽车平台和车型提出了要求，需要换电企业和OEM企业（原始设备制造商）合作，形成成熟的换电技术体系。
今年11月1日开始实施的《电动汽车换电安全要求》，是我国汽车行业在换电领域制定的首个基础通用国家标准，明确了换电车辆的一般安全要求、整车安全要求及系统部件安全要求，有助于引导汽车企业的产品研发，提升换电电动汽车的安全性，支撑新能源汽车产业高质量发展。
（六）共享换电站技术是推广换电的有效方案
短期来看，OEM企业无法完全统一电池标准，但从场地、工程建设、人力、商务推广等方面考虑，共享换电能有效降低换电站建设和运营成本，分阶段实施共享换电将是未来选择。当前，可实现的共享换电模式分三级要求。一是共享换电平台和运营体系，即各运营商电池仓独立，只共享换电平台和换电结构，该情形下，底盘换电最易实现。二是兼容的锁止结构和换电设备，即除共享换电平台、换电结构外，电池仓位兼容，支持多种电池的存储和更换。三是全面共享，即所有运营商电池均采用模块化设计，制定3个左右的电池标准供不同级别车型试用。
（七）互联互通技术优化充电基础设施运营
提高充电基础设施的通用性、开放性和网联性，能确保用户找得到充电设施、充得上电并顺利支付，还能实现用电的合理调度。互联互通技术是未来庞大充电基础设施网络的基础，是实现智慧城市的重要节点，亟需做好充电互联互通技术的顶层设计。一是通信协议互联互通，要求建立完善的硬件接口标准体系。二是支付方式互联互通，不同充电运营商之间至少共用一套支付体系。三是信息互联互通，要求建立统一的信息发布平台，不同运营商向公共平台提供基础数据，构建智慧能源网络，打通人-车-站-电池-电网的信息通路。四是管理互联互通，实现多个站点统一调度、统一管理，基于后台数据和运营状态，调整充电策略和充放电时间，形成智能微电网。
03
充换电基础设施产业发展展望
2020年11月国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）指出，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措，要推动新能源产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。针对充换电基础设施建设方面，《规划》明确了充换电基础设施布局与城乡建设规划、电网规划及物业管理、城市停车等统筹协调；明确了居民侧慢充为主、应急快充为辅，公共充电快充为主、慢充为辅的充电服务模式；明确了对公共充电桩建设给予财政支持。
未来，随着新能源汽车市场占比不断提升，充换电基础设施产业将迎来蓬勃发展期。从用户需求来看，因私人用户市场将是新能源汽车的主要增量市场，这要求加大私人充电桩布局。在智能有序用电技术的发展、使用，以及新建小区提前布局等因素带动下，私人充电桩安装阻碍将得到缓解。从发展区域来看，燃油汽车限购和限行城市将在政策支持和需求增长带动下，成为新能源车的主要市场，同时将配套更完善的充换电基础设施。长期，将形成优先先行区域、其他地区协调发展的大格局。
