译自：2018年2月【美国】McKinsey网站
编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心 谢攀

　　电动汽车获得相当高的关注度，但在美国道路上依然很少看到。由于担心充电的问题，人们仍不愿意购买电动汽车。公共、快速充电的基础设施还没有普及。到2017年上半年，在美国销售的电动汽车（BEVs）不到80万辆，约占所有汽车的1％。但由于消费者接受程度提高，技术改进以及支持性政策，这个数值正在强劲增长。麦肯锡估计，到2030年美国道路上可能会有10-11百万辆电动汽车。

　　但是，要实现这一点，充电基础设施必须得到改善。尽管许多电动汽车在家里充电，但是对于正在旅行的或者房屋没有充电设施的，公共充电设施是必要的。目前，美国只有约16000个公共充电站，加油站是公共充电站的七倍。其中不足2000个是快速充电站，因为快速充电站投资高，且交易太少而无法盈利。

　　这是一个经典的“鸡和蛋”的问题。如果人们担心充电的问题而不愿意购买电动汽车。另一方面，只有销售更多的电动汽车才会催生更完善的充电设施。

两个问题，一个解决方案

两个主要问题

　　第一个是便利性。目前，大多数公共充电站都是“2级”，这意味着他们每小时提供7-19千瓦时（kWh）的电量（把千瓦时想象成每加仑燃气）。一辆使用60千瓦时电池的电动轿车需要5-10小时才能在二级充电站（不是快速充电）充满电。 拥有如此少的充电站和如此长的充电时间，将会阻止潜在买家（图表1）。

　　第二个是经济性。虽然150千瓦的直流快速充电站（DCFC）可以在30分钟内充满电动轿车，但安装费用高达150000美元；一个50千瓦的DCFC可能需要50000美元。同时，DCFC站的运行也很昂贵。费用高还有一个隐藏的原因是“需求费用”。所有的电力客户支付他们消耗的能源，以千瓦时为单位。包括充电站在内的非住宅客户还需要支付一个月内15至30分钟内使用的最大能源需求费用。以千瓦（kW）作为单位计算，此费用就像支付开销。这是为了补偿发电厂，电力线路，变压器等将客户连接到电网并在高需求时供电的固定成本。需求费用占消费者电费的很大一部分，并使电动充电站无利可图（图表2）。

　　在电动汽车充电的特定情况下，一旦车辆插入，充电站所有者必须支付需求费用。这受现场充电器的数量、插入汽车时使用的最大功率（以千瓦为单位）以及在任何15到30分钟的时段内同时充电的车辆数量等因素的影响。

　　假设，一个快速充电站有四个150千瓦的充电桩。在平均一个月里，每天有两三辆汽车充电，但没有同时充电的情况。每辆车以150千瓦的速度充电并至少15分钟，则该月的峰值为150千瓦。但是，如果在同样的15分钟内出现两辆汽车，那么该月的峰值将为300千瓦，这将使该月的需求费用增加一倍。

　　需求费用的范围是每千瓦2美元至每千瓦90美元；自相矛盾的是，在电动汽车更受欢迎的州，如加利福尼亚州，马萨诸塞州和纽约，它们往往更高。在高充电状态下，没有车辆同时充电，每月需求费用可能是3000至4500美元。对于电动汽车所有者而言，这可以转化为每次充电30美元至50美元。显然，如果有更多的客户，成本会下降。但由于目前的成本太高，投资者建站的速度缓慢，而由于没有足够的充电站，消费者购买电动汽车的速度很慢。

解决方案

　　有一种方法可以解决这个难题：固定电池存储（图3）。现场电池可以使用直流（DC）进行充电和放电，并通过大型逆变器连接到电网。然后，他们可以在成本较低的时候从电网充电，存储电力，并在需求较高时释放电力（称为峰值削减）。当汽车到充电站充电时，电池可以输送150千瓦的电力，而无需从电网获取电力。如果两辆车同时到充电站，可以一辆从电池获得电力，另一辆从电网获得电力。无论是哪种情况，经济性都有所改善，因为电力本身和需求费用都大大降低了。

　　根据麦肯锡公司的研究，电池的成本正在下降，从2010年的每千瓦时1000美元降至2016年的每千瓦时230美元。其余的成本也在下降，例如逆变器，集装箱，软件和控制系统，现场设计，建设以及与电网的连接。

　　这是如何工作的？充电站所有者安装了一个能够以150千瓦的功率进行充电和放电的蓄电池系统，并且建造了300千瓦小时的蓄电池组以保存能量。当没有车辆存在时，电池系统充电以确保电量可用并且不会触发更高的需求费用。当一辆汽车到达时，该电池可以在不需要电网的情况下提供所需的能源。当两辆车来充电时，一个用电池充电，另一个用电网充电。一个300kWh容量的电池可以将峰值需求保持在150千瓦以下。以这种方式配置的系统可以将需求费用降至最低，大大降低成本。特斯拉已经表示将朝着这个方向发展，其他可能会“效仿”。

　　如果电动汽车大量上路，电池将不再能够有效地降低高峰需求，因为当汽车排队供电时，没有足够的时间来充电。然而，在这一点上，规模经济将会起作用，需求费用将被通过该充电站的大量汽车吸收。这并不意味着现场电池将会过时。它们仍然是有价值的。在用电成本差异很大的地方，如加利福尼亚州，电池可以降低每千瓦小时的电力成本。他们还可以通过提供额外的服务（如频率调节和需求响应）来产生收入。 电动汽车的前景还是很乐观的，因为人们对环境的担忧加剧，油价波动以及成本下降。据麦肯锡估计，电动汽车占比将会剧烈增加。

　　但这些都是假设情景。事实上，最终决定电动车命运的是消费者。习惯于传统汽车的舒适性，他们希望电动汽车能够拥有同样的功能。要做到这一点，充电必须变得更便宜、更快捷。降低运营成本，增加收入并提高可靠性，电池存储可能在这一演变过程中发挥至关重要的作用。

单位动态

工作动态

会展相关

展会动态

展会服务

行业资讯

IT国际快讯

市场动态

政策信息

重要课题

专家观点

两学一做专题动态

做合格党员

能源所

十九大精神

十九大精神置顶

工业设计展

党史学习教育中央精神