電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)及充電站數(shù)據(jù)分析與研究

李小川　賀順木　張迪　邱剛　賀超　商冰潔

摘 要：在國(guó)家政策和全球趨勢(shì)的大背景下，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅猛，市場(chǎng)份額已占全球市場(chǎng)份額的25.6%，產(chǎn)銷連續(xù)八年全球第一。該文介紹了中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)和充電站的發(fā)展現(xiàn)狀及電動(dòng)汽車(chē)的三大關(guān)鍵技術(shù)，并統(tǒng)計(jì)了電動(dòng)車(chē)電池的裝機(jī)量和電動(dòng)汽車(chē)品牌的前十名市場(chǎng)占有率，并對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展提出了建議和展望。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē) 市場(chǎng) 三電 充電站 新能源

1 引言

全球能源危機(jī)與環(huán)境惡化促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)的蓬勃發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)具有高效、低耗、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，使其在市場(chǎng)上快速站穩(wěn)腳跟。幾十年來(lái)，我國(guó)大力推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展：2001年“十五”“863計(jì)劃”啟動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)重大專項(xiàng)，并首次提出了“三縱三橫”的技術(shù)研發(fā)布局[1]；2009年在多個(gè)城市試點(diǎn)研究“十城千輛”項(xiàng)目；國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)銷量在隨后的幾年里呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。2020年，《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》由國(guó)務(wù)院發(fā)布，進(jìn)一步指明了我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的方向和目標(biāo)。在上述政策和措施的推動(dòng)下，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展已趨于成熟并逐漸躋身于世界前列[2]。中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量和銷量在2022年已分別達(dá)到705.8萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%。

大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)對(duì)緩解環(huán)境污染、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)節(jié)能減排有著顯著的作用，有研究表明：燃油汽車(chē)每百公里的能耗為76.662kWh，每百公里CO2的排放量為14.955kg，而電動(dòng)汽車(chē)每百公里的能耗為35.001kWh，每百公里CO2的排放量為8.692kg，能耗和污染都大幅降低。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)也對(duì)可再生能源的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，推動(dòng)更快實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

2 電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)分析

2.1 市場(chǎng)細(xì)分

電動(dòng)汽車(chē)是以電力為主要?jiǎng)恿?lái)源，以單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)或配合各種其他動(dòng)力設(shè)備共同驅(qū)動(dòng)以滿足各種規(guī)定的汽車(chē)，目前電動(dòng)汽車(chē)多以高效率的二次動(dòng)力或燃料電池作為動(dòng)力來(lái)源，主要分為純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)三種不同的類型。

（1）純電動(dòng)汽車(chē)：純電動(dòng)汽車(chē)是一種以動(dòng)力電池為能量來(lái)源，以運(yùn)行安靜、平穩(wěn)、噪音小、零排放為特點(diǎn)的新能源汽車(chē)，電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化效率比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)高得多，并能在制動(dòng)和下坡過(guò)程中進(jìn)行能量回收，大幅度降低了能源消耗。在我國(guó)，純電動(dòng)汽車(chē)在所有電動(dòng)汽車(chē)中占比最高，是目前以及未來(lái)主要研究與發(fā)展對(duì)象[3]。圖1為2016—2022年中國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)保有量與滲透率統(tǒng)計(jì)圖。

（2）混合動(dòng)力汽車(chē)：混合動(dòng)力汽車(chē)是利用兩種或多種不同類型的能量源及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為車(chē)輛提供動(dòng)力，每一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既能共同工作，又能獨(dú)立運(yùn)行。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)不僅可以減輕對(duì)環(huán)境的污染，還可以在電動(dòng)和油動(dòng)之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可以很好地緩解目前充電站相對(duì)不足、充電速度慢的問(wèn)題[4]。

（3）燃料電池電動(dòng)汽車(chē)：燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是采用車(chē)載蓄電池裝置產(chǎn)生動(dòng)力的汽車(chē)，燃料電池通過(guò)在電解質(zhì)中的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能，其燃料源主要以氫氧燃料為主。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)具有效率高、續(xù)駛里程長(zhǎng)、噪音小、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，但我國(guó)在關(guān)鍵材料和核心技術(shù)上仍需突破[5]。

綜合考慮節(jié)能環(huán)保及電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)，純電動(dòng)車(chē)以上文提到的三款電動(dòng)車(chē)為最佳發(fā)展類型，擁有數(shù)量及銷售數(shù)量均居全球前列，純電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)有望成為主要交通工具。表1是對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)在2022年的產(chǎn)銷量及不同類型的趨勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

在電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，“三電”系統(tǒng)是其中最為核心的部分，也是技術(shù)創(chuàng)新的核心。所謂“三電”系統(tǒng)，是指電驅(qū)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)[6]。這三個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新的基本框架，也是整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展歷程中最為關(guān)鍵、最核心的部分。

（1）電驅(qū)系統(tǒng)：通常情況下，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變換器三個(gè)部分組成。其中，電機(jī)主要分為電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)兩種，目前這兩種都被廣大電動(dòng)汽車(chē)所采納。但在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，一般使用電動(dòng)機(jī)，它是用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的一種動(dòng)力裝置，主要功能是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為其供電并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)行駛。電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種類型。電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)它的性能要求更高，需要調(diào)整范圍大、反饋迅速、設(shè)計(jì)輕巧、運(yùn)行高效、能量再利用、可靠性穩(wěn)定、安全保障、成本可持續(xù)降低等特點(diǎn)，還需要兼顧動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)需求。現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)上使用的電機(jī)以交流電機(jī)為主，最常見(jiàn)的是三相感應(yīng)式異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也就是電動(dòng)汽車(chē)行駛的部分，其目的是接收輸出扭矩和轉(zhuǎn)速?gòu)亩闺妱?dòng)汽車(chē)前進(jìn)，主要包括兩個(gè)部件，即減速器和差速器。減速器由高速軸承和不同齒數(shù)的齒輪組成，將小齒輪嚙合到大齒輪上，會(huì)在其帶動(dòng)下形成一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的螺旋線，當(dāng)這個(gè)螺旋線移動(dòng)時(shí)，它通過(guò)減速，把轉(zhuǎn)子間距離減小到原來(lái)所需數(shù)值。差速器是一種特殊結(jié)構(gòu)形式（可用于大扭矩、低速運(yùn)行等場(chǎng)合），它在兩輪之間分配了左右兩個(gè)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力。這部分差速裝置起到了平衡左右輪差和離心力大小關(guān)系的作用，因?yàn)閮蓚€(gè)車(chē)輪都要做圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速并不能完全一致地恒定不變。

變換器是使電壓、電流、波形等特性發(fā)生變化的器件，應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上，主要包含逆變器和DC/DC變換器。其中，逆變器能將電池中的直流電能轉(zhuǎn)換成供電動(dòng)汽車(chē)使用的交流電；而DC/DC轉(zhuǎn)換器則可以將動(dòng)力電池的高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓，從而供空調(diào)和其他設(shè)備使用。

（2）電池系統(tǒng)：作為“三電”的核心，動(dòng)力電池在“三電”中的應(yīng)用最為復(fù)雜，造價(jià)也最為昂貴。由于比容量更高、充放電速度更快、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)，鋰離子電池在電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池中的應(yīng)用十分廣泛。動(dòng)力電池因封裝形式不同，由大小不等的電芯組成，可分為三種形式：圓柱形、軟包形、方形；電芯以串聯(lián)和并聯(lián)的形式組成模組，模組再串聯(lián)整合成熱管理系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)等部件。

近年來(lái)，動(dòng)力電池的裝車(chē)量也隨著電動(dòng)車(chē)銷量的不斷攀升而迅速攀升。2021年后電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量持續(xù)擴(kuò)張，帶動(dòng)車(chē)企動(dòng)力電池裝車(chē)速度提升，動(dòng)力電池裝車(chē)量持續(xù)激增。

（3）電控系統(tǒng)：電動(dòng)汽車(chē)電控系統(tǒng)主要包括三大部分：整車(chē)控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)。

整車(chē)控制器用來(lái)接收駕駛員的各項(xiàng)操作指令，控制電動(dòng)汽車(chē)各個(gè)電控子系統(tǒng)，并且協(xié)調(diào)、管理整車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，是與駕駛員交互的重要接口，通過(guò)診斷、分析整車(chē)及其各部件的狀況，從而控制子系統(tǒng)控制器，實(shí)現(xiàn)整車(chē)安全、高效的行駛。

電池管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)電池系統(tǒng)電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，防止電池過(guò)充、過(guò)放，達(dá)到延長(zhǎng)電池壽命的目的，是動(dòng)力電池系統(tǒng)的“大腦”。

電機(jī)控制器是電動(dòng)汽車(chē)特有的核心電力電子設(shè)備，以電能形式輸出車(chē)輛行駛過(guò)程中所需的能量，通過(guò)接收整車(chē)控制器發(fā)出的行車(chē)控制指令，控制電動(dòng)機(jī)輸出指定的扭矩和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。

以三電系統(tǒng)為核心技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局表明，目前在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)最大的是FreddyPower和Tesla，而FreddyPower和Tesla在整個(gè)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)總成市場(chǎng)的占有率分別為25%和14%。在電控市場(chǎng)，F(xiàn)reddyPower和Tesla份額分別為30%和9%，匯川和日本電產(chǎn)緊隨其后，份額分別為7%和6%。電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品方面，F(xiàn)reddyPower、Tesla市場(chǎng)占有率分別為30%、9%，方正電機(jī)以7%、日本電產(chǎn)以6%緊隨其后。

2.3 市場(chǎng)預(yù)測(cè)

受空氣質(zhì)量改善、氣候變化減緩以及節(jié)能減排等諸多因素的影響，我國(guó)政府制定了零化石燃料的長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)。比亞迪2022年蟬聯(lián)全球新能源汽車(chē)銷量冠軍，全年累計(jì)銷售186.9萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)152.5%，全年銷量完成率156%，超額完成120萬(wàn)輛的目標(biāo)，成為新能源汽車(chē)企業(yè)中少數(shù)幾家盈利的企業(yè)。

國(guó)務(wù)院出臺(tái)的政策明確提出：到2025年，我國(guó)新能源汽車(chē)新車(chē)銷量要達(dá)到新車(chē)銷售總量的20%，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷量在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)將成為必然。同時(shí)，針對(duì)新能源汽車(chē)的消費(fèi)，各地政府也陸續(xù)出臺(tái)政策予以鼓勵(lì)。國(guó)家和地方有望在未來(lái)5年內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系正在逐步完善。預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)仍是未來(lái)15年的主流。其中，技術(shù)創(chuàng)新是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要障礙，如純電領(lǐng)域中動(dòng)力電池、操作系統(tǒng)、充電樁等；發(fā)電側(cè)的可再生能源的發(fā)電和消納、電網(wǎng)側(cè)的穩(wěn)定運(yùn)行、用戶側(cè)的充電調(diào)度等。

3 充電站研究

3.1 充電站市場(chǎng)

電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施充電站對(duì)該區(qū)域電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展造成了影響，充電站的數(shù)量、規(guī)模和選址都在一定區(qū)域內(nèi)。截至2022年底，國(guó)內(nèi)車(chē)樁比為2.5 ： 1。從總體上看，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施在充電樁規(guī)模、車(chē)樁比等方面已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但充電基礎(chǔ)設(shè)施總量不足、密度不高、覆蓋面不夠、服務(wù)不完善等問(wèn)題依然十分顯著，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍面臨充電站建設(shè)存在以下弊端：數(shù)量不夠；施工成本較高；充電便利性不高，充電時(shí)間較長(zhǎng)；油車(chē)占位及充電設(shè)施受損情況；充電站選址不合理[7]。

高速公路服務(wù)區(qū)在電動(dòng)車(chē)充電中的重要性隨著長(zhǎng)途旅行需求的增加而凸顯。目前，全國(guó)已建成各類高速公路服務(wù)區(qū)4289個(gè)，擁有充電設(shè)施的服務(wù)區(qū)占全部服務(wù)區(qū)的65%左右。而我國(guó)目前僅有約1.8萬(wàn)個(gè)高速公路充電基礎(chǔ)設(shè)施，這一數(shù)字在全國(guó)公共充電基礎(chǔ)設(shè)施總量中僅占0.8%，嚴(yán)重不能適應(yīng)需要。而充電樁的布點(diǎn)主要是公共停車(chē)場(chǎng)、小區(qū)以及辦公區(qū)的停車(chē)場(chǎng)、加氣站等，其中人流量不多的地方卻有大量閑置充電樁，而像學(xué)校周邊、醫(yī)院等人流量大的地方，充電樁數(shù)量又不足，排隊(duì)充電問(wèn)題突出，由此充電樁分布不均的問(wèn)題則進(jìn)一步凸顯出來(lái)。

3.2 充電站的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)將呈現(xiàn)不但增長(zhǎng)的趨勢(shì)，作為充電基礎(chǔ)設(shè)施的充電站也必須跟得上電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，因此合理建設(shè)充電站及充電站的數(shù)量、技術(shù)的研發(fā)是未來(lái)的趨勢(shì)。

（1）加快充電樁（站）建設(shè)，提高服務(wù)能力：將充電樁（站）與新技術(shù)相結(jié)合，例如5G、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能交通服務(wù)、智慧能源設(shè)施，打造出集信息安全、隱私安全、便捷性、智能性于一體的創(chuàng)新充電站。充電樁（站）建設(shè)不僅僅是要彌補(bǔ)電動(dòng)車(chē)輛發(fā)展中的短板，更可以作為推動(dòng)出行領(lǐng)域乃至整個(gè)社會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的智慧樁（站）。目前車(chē)樁比已經(jīng)達(dá)到2.5﹕1，距離《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）》提出的車(chē)樁比1﹕1的目標(biāo)還有不小的差距，充電樁市場(chǎng)還有很大的提升空間。

（2）布局合理，提高充電樁利用率：采用大功率快速充電，可滿足用戶長(zhǎng)途旅行應(yīng)急狀態(tài)下的用電需求，提高車(chē)輛使用效率。同時(shí)，功率的提升也能使用戶減少充電時(shí)間，帶動(dòng)單個(gè)充電樁充電電量的增加，從而提高運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)效益。有序慢充主要是針對(duì)辦公場(chǎng)所和小區(qū)充電樁，通過(guò)調(diào)度用戶有序充電、削峰填谷、滿足充電需求，作為城市通勤用的交流慢充，充分滿足充電需求，在保證電網(wǎng)安全有效運(yùn)行的前提下，維護(hù)充電系統(tǒng)與電網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從電動(dòng)汽車(chē)和充電站兩個(gè)部分入手，分析了我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)和充電站的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并提出了發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)和建設(shè)充電站的可行性建議。

我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但其產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不夠成熟，應(yīng)注意到在發(fā)展過(guò)程中，更應(yīng)充分利用國(guó)家的各項(xiàng)扶持政策，從技術(shù)上加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的投入，完善和提升電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，為帶動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，建立一套行之有效的電動(dòng)車(chē)配套體系，這要求我國(guó)在發(fā)展過(guò)程中從而不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈條。電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)展和延伸，所以在發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的時(shí)候，更多的要明確自身的發(fā)展現(xiàn)狀和問(wèn)題，這樣才能夯實(shí)后續(xù)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)打下的基礎(chǔ)。

基金資助：萬(wàn)州區(qū)科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目“山地城市電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”，項(xiàng)目編號(hào)：wzstc20220113。

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