充电基础设施的发展趋势

虽然目前大部分充电需求由家用充电满足，但为了提供与传统汽车加油同等的便利性和可及性，公共充电桩的需求日益增长。尤其是在家用充电桩较为有限的密集城区，公共充电基础设施是推动电动汽车普及的关键因素。截至2022年底，全球共有270万个公共充电桩，其中超过90万个是在2022年新增的，比2021年增长约55%，与疫情前2015年至2019年间50%的增长率相当。

慢速充电器

全球有超过60万个公共慢速充电桩12022年共安装了36万个慢速充电桩，其中36万个位于中国，使中国慢速充电桩的存量超过100万个。截至2022年底，中国拥有全球一半以上的公共慢速充电桩。

欧洲位居第二，2022年慢速充电桩总数达到46万个，比上年增长50%。荷兰在欧洲领先，拥有11.7万个慢速充电桩，其次是法国（约7.4万个）和德国（约6.4万个）。美国2022年的慢速充电桩数量增长了9%，是主要市场中增速最低的。韩国的慢速充电桩数量同比增长一倍，达到18.4万个。

快速充电器

公共快速充电桩，尤其是位于高速公路沿线的充电桩，能够延长电动汽车的续航里程，并有助于解决里程焦虑这一电动汽车普及的障碍。与慢速充电桩一样，公共快速充电桩也为那些无法可靠使用私人充电桩的消费者提供了充电解决方案，从而促进了电动汽车在更广泛人群中的普及。2022年，全球快速充电桩数量增加了33万个，其中近90%的增长来自中国。快速充电桩的部署弥补了人口密集城市家用充电桩不足的问题，并支持了中国快速推广电动汽车的目标。中国目前共有76万个快速充电桩，但其中超过一半的公共快速充电桩集中在十个省份。

截至2022年底，欧洲快速充电桩总数超过7万个，较2021年增长约55%。快速充电桩数量最多的国家是德国（超过1.2万个）、法国（9700个）和挪威（9000个）。欧盟显然致力于进一步发展公共充电基础设施，这体现在拟议的《替代燃料基础设施条例》（AFIR）的初步协议中。该条例将规定跨欧洲交通网络（TEN-T）的电动汽车充电覆盖率要求。此外，欧洲投资银行和欧盟委员会将在2023年底前提供超过15亿欧元的资金，用于包括电动汽车快速充电在内的替代燃料基础设施建设。

2022年，美国安装了6300个快速充电桩，其中约四分之三是特斯拉超级充电桩。截至2022年底，快速充电桩总数达到28000个。随着政府批准国家电动汽车基础设施计划（NEVI），预计未来几年快速充电桩的部署速度将加快。美国所有州、华盛顿特区和波多黎各都参与了该计划，并已获得8.85亿美元的资金，用于支持在12.2万公里高速公路沿线建设充电桩。美国联邦公路管理局已宣布新的联邦资助电动汽车充电桩国家标准，以确保充电桩的一致性、可靠性、可及性和兼容性。根据新标准，特斯拉宣布将向非特斯拉电动汽车开放其美国超级充电桩网络的一部分（超级充电桩占美国快速充电桩总数的60%）和目的地充电桩网络。

公共充电桩对于促进电动汽车的普及变得越来越重要。

为应对电动汽车销量增长，公共充电基础设施的部署对于电动汽车的广泛普及至关重要。例如，2011年挪威平均每个公共充电桩对应约1.3辆纯电动轻型车辆，这促进了电动汽车的进一步普及。到2022年底，纯电动汽车在挪威轻型车辆中的占比超过17%，平均每个公共充电桩对应25辆纯电动汽车。总体而言，随着纯电动轻型车辆保有量的增加，每辆纯电动汽车对应的充电桩数量会减少。只有通过便捷且价格合理的充电基础设施（包括家庭或工作场所的私人充电桩以及公共充电站）满足充电需求，电动汽车销量的增长才能得以持续。

每公共充电桩的电动轻型车辆比例

部分国家/地区每辆纯电动轻型汽车的公共充电桩数量与纯电动轻型汽车市场份额之比

虽然插电式混合动力汽车 (PHEV) 对公共充电基础设施的依赖程度低于纯电动汽车 (BEV)，但有关充电桩充足供应的政策制定应纳入（并鼓励）公共插电式混合动力汽车充电设施。如果考虑每个充电桩对应的电动轻型车辆 (LDV) 数量，2022 年全球平均水平约为每个充电桩对应 10 辆电动汽车。中国、韩国和荷兰等国家在过去几年中一直保持着每个充电桩对应不到 10 辆电动汽车的比例。在高度依赖公共充电的国家，公共充电桩的数量增长速度与电动汽车的普及速度基本一致。

然而，在一些家用充电普及率较高的市场（因为独栋住宅比例高，且都具备安装充电桩的条件），每个公共充电桩对应的电动汽车数量甚至可能更高。例如，在美国，每个充电桩对应24辆电动汽车，而在挪威则超过30辆。随着电动汽车市场渗透率的提高，即使在这些国家，公共充电设施也变得越来越重要，它可以帮助那些无法在家中或工作场所充电的驾驶员更好地使用电动汽车。不过，每个充电桩对应的电动汽车数量的最佳比例会因当地情况和驾驶员需求而异。

或许比公共充电桩数量更重要的是每辆电动汽车的公共充电总功率，因为​​快充桩比慢充桩能服务更多电动汽车。在电动汽车普及初期，假设充电桩利用率在市场成熟、基础设施利用效率提高之前相对较低，那么每辆电动汽车的可用充电功率就应该很高。基于此，欧盟的《电动汽车充电基础设施规则》（AFIR）规定，应根据注册车队的规模提供相应的总充电功率。

全球范围内，每辆电动轻型车辆的平均公共充电功率约为2.4千瓦。欧盟的比例较低，平均约为每辆电动汽车1.2千瓦。韩国的比例最高，达到每辆电动汽车7千瓦，即便其大部分公共充电桩（90%）都是慢速充电桩。

2022年每个公共充电桩对应的电动轻型车辆数量及每辆电动轻型车辆的充电功率（千瓦）

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每个充电桩的电动轻型车辆数量 每辆电动轻型车辆的公共充电千瓦数 新西兰 冰岛 澳大利亚 挪威 巴西 德国 瑞典 美国 丹麦 葡萄牙 英国 西班牙 加拿大 印度尼西亚 芬兰 瑞士 日本 泰国 欧盟 法国 波兰 墨西哥 比利时 世界 意大利 中国 印度 南非 智利 希腊 荷兰 韩国 0 8 1 6 2 4 3 2 4 0 4 8 5 6 6 4 7 2 8 0 8 8 9 6 1 0 4 0 0 6 1 2 1 8 2 4 3 6 4 2 4 8 5 4 6 6 7 2 7 8

• 电动汽车/电动汽车充电设备（底部坐标轴）
• 千瓦/电动汽车（上轴）

在电动卡车逐渐普及的地区，电池电动卡车在总拥有成本 (TCO) 方面可以与传统柴油卡车在日益广泛的运营领域展开竞争，不仅包括城市和区域运输，还包括牵引车-半挂车区域运输和长途运输。决定何时达到成本平衡的三个关键因素是：通行费；燃料和运营成本（例如卡车运营商面临的柴油和电力价格差异，以及更低的维护成本）；以及用于缩小车辆初始购置成本差距的资本支出补贴。由于电动卡车能够以更低的生命周期成本（包括折扣价）提供相同的运营服务，因此车主预计何时收回前期成本是决定购买电动卡车还是传统卡车的关键因素。

如果通过以下方式降低充电成本，可以大幅改善长途电动卡车的经济效益：最大限度地利用“非工作时间”（例如夜间或其他较长的停机时间）进行慢速充电；与电网运营商签订“工作时间”（例如休息期间）快速（高达 350 千瓦）或超快速（>350 千瓦）充电的批量购买合同；以及探索智能充电和车辆到电网的机会以获得额外收入。

电动卡车和巴士的大部分能源将依赖于非工作时段的充电。这主要将在私人或半私人充电站或高速公路上的公共充电站进行，而且通常是在夜间。为了满足日益增长的重型电气化需求，需要建设充电站，在许多情况下，这可能需要对配电和输电网进行升级改造。根据车辆的续航里程要求，充电站的充电量足以满足城市公交以及城市和区域卡车运营的大部分需求。

规定休息时间的法规还可以为途中充电提供时间窗口，前提是沿途有快速或超快速充电选项：欧盟要求每驾驶 4.5 小时后休息 45 分钟；美国规定每驾驶 8 小时后休息 30 分钟。

目前市面上大多数商用直流快速充电站的功率范围为 250-350 千瓦。欧洲理事会和欧洲议会达成的协议包括从 2025 年开始逐步部署电动重型车辆的基础设施。近期对美国和欧洲区域及长途卡车运营电力需求的研究表明，在 30 至 45 分钟的休息时间内，可能需要超过 350 千瓦，甚至高达 1 兆瓦的充电功率才能将电动卡车充满电。

认识到扩大快速或超快速充电规模是实现区域运输，特别是长途运输在技术和经济上可行的先决条件，2022 年，Traton、沃尔沃和戴姆勒成立了一家独立的合资企业。这三家重型制造集团共同投资 5 亿欧元，该计划旨在欧洲部署超过 1700 个快速（300 至 350 千瓦）和超快速（1 兆瓦）充电点。

目前多种充电标准正在使用，超快速充电的技术规范也正在制定中。为了避免制造商各自为政的发展路径给车辆进口商和国际运营商带来成本增加、效率低下以及诸多挑战，必须确保重型电动汽车充电标准的最大程度趋同和互操作性。

在中国，中国电力企业联合会和CHAdeMO的“超兆基”正在共同开发一种适用于重型电动汽车、功率高达数兆瓦的充电标准。在欧洲和美国，国际标准化组织（ISO）和其他机构正在制定CharIN兆瓦充电系统（MCS）的规范，该系统潜在最大功率为……。最终的MCS规范预计将于2024年发布，届时将用于商业推广。此前，戴姆勒卡车和波特兰通用电气（PGE）于2021年推出了首个兆瓦级充电站，奥地利、瑞典、西班牙和英国也相继开展了相关投资和项目。

额定功率为 1 兆瓦的充电桩商业化需要大量投资，因为如此高功率需求的充电站，无论是安装还是电网升级，都将产生巨额成本。修订公共电力公司商业模式和电力行业法规，协调各利益相关方的规划，以及推广智能充电技术，都有助于实现这一目标。通过试点项目和财政激励措施提供直接支持，也能在早期阶段加速示范和推广应用。最近的一项研究概述了开发 MCS 级充电站的一些关键设计考虑因素：

• 在高速公路车辆段附近，靠近输电线路和变电站的地方规划充电站，可以最大限度地降低成本并提高充电器的利用率。
• 尽早通过直接连接输电线路来“合理配置”电网连接，从而预测高比例货运电气化系统所需的能源需求，而不是临时性地、短期地升级配电网，对于降低成本至关重要。这需要电网运营商和充电基础设施开发商之间进行跨行业的结构化和协调规划。
• 由于输电系统互联和电网升级可能需要 4-8 年时间，因此高优先级充电站的选址和建设需要尽快开始。

解决方案包括安装固定式储能装置和整合本地可再生能源容量，并结合智能充电，这有助于降低与电网连接相关的基础设施成本和电力采购成本（例如，通过让卡车运营商利用全天价格波动进行套利，最大限度地降低成本，利用车网互动等方式）。

为电动重型车辆 (HDV) 供电的其他方案包括电池更换和电动道路系统。电动道路系统可以通过道路上的感应线圈、车辆与道路之间的导电连接或架空线路向卡车供电。架空线路和其他动态充电方案有望降低向零排放区域和长途卡车过渡过程中的系统级成本，在总资本成本和运营成本方面具有优势。它们还有助于降低电池容量需求。如果电动道路系统的设计不仅兼容卡车，也兼容电动汽车，则可以进一步降低电池需求并提高电池利用率。然而，此类方案需要采用感应式或路内式设计，这在技术开发和设计方面面临更大的挑战，并且需要更多的资金投入。与此同时，电动公路系统也面临着与铁路行业类似的重大挑战，包括对道路和车辆标准化（如有轨电车和无轨电车所示）、长途运输的跨境兼容性以及合适的基建所有权模式等方面的更高要求。电动公路系统在路线和车辆类型方面对卡车车主的灵活性较低，且总体开发成本较高，所有这些都影响了其相对于普通充电站的竞争力。鉴于这些挑战，此类系统最有效的部署方式是首先在繁忙的货运走廊上进行，这需要各公共和私营利益相关者之间的密切协调。迄今为止，德国和瑞典在公共道路上的示范项目都得到了来自公共和私营机构的共同支持。中国、印度、英国和美国也在考虑开展电动公路系统试点项目。

重型车辆的充电需求

国际清洁交通委员会 (ICCT) 的分析表明，与使用固定充电桩的纯电动汽车 (BEV) 或燃油两轮车相比，电动两轮车（例如摩托车出租车）的换电模式具有最具竞争力的总拥有成本 (TCO)。在最后一公里配送方面，目前固定充电桩的 TCO 优于换电模式，但如果政策激励措施得当并扩大规模，换电模式在特定条件下可能成为一种可行的选择。总体而言，随着日均行驶里程的增加，采用换电模式的纯电动两轮车比固定充电桩或燃油车更经济。2021 年，可换电摩托车电池联盟成立，旨在通过合作制定通用电池规格，促进包括两轮/三轮车在内的轻型车辆的换电。

在印度，电动两轮/三轮车的电池更换服务正蓬勃发展。目前，印度市场上已有十多家相关公司，其中包括总部位于中国台北的电动滑板车及电池更换技术领先企业Gogoro。Gogoro声称，其电池为中国台北90%的电动滑板车提供动力，其电池网络覆盖九个国家（主要位于亚太地区），拥有超过12000个换电站，为超过50万辆电动两轮车提供支持。Gogoro现已与印度公司Zypp Electric达成合作，后者运营着一个面向最后一公里配送的电动汽车即服务平台。双方正在德里市开展一项试点项目，部署6个换电站和100辆电动两轮车，用于企业对企业的最后一公里配送业务。 2023年初，他们筹集了资金，计划到2025年将其电动两轮车车队扩展到印度30个城市的20万辆。Sun Mobility在印度的电池更换业务历史悠久，已与亚马逊印度等合作伙伴在全国范围内建立了多个电动两轮车和三轮车（包括电动三轮车）的换电站。泰国也正在开展面向摩托车出租车和送货司机的电池更换服务。

虽然电动两轮车的电池更换服务在亚洲最为普遍，但非洲也在逐渐普及。例如，卢旺达一家电动摩托车初创公司运营着多个电池更换站，主要服务于需要长续航里程的摩托车出租车业务。Ampersand公司已在肯尼亚首都基加利建立了10个电池更换站，在内罗毕建立了3个。这些更换站每月完成近37000次电池更换。

两轮/三轮车电池更换具有成本优势

对于卡车而言，换电相比超快充电具有显著优势。首先，换电所需时间极短，而有线充电则难以实现这一点，因为有线充电需要连接中高压电网的超快充电器以及昂贵的电池管理系统和电池化学组件。此外，避免使用超快充电还能延长电池容量、性能和循环寿命。

电池即服务 (BaaS) 将卡车和电池的购买分开，并签订电池租赁合同，从而大幅降低了前期购买成本。此外，由于卡车通常使用磷酸铁锂电池 (LFP)，其耐用性优于镍锰钴酸锂电池 (NMC)，因此从安全性和经济性角度来看，它们非常适合更换电池。

然而，由于卡车车身更大、电池更重，需要更大的空间和专用设备进行换电，因此卡车换电站的建设成本可能更高。另一个主要障碍是电池必须标准化，达到特定的尺寸和容量，这很可能被卡车制造商视为竞争力挑战，因为电池设计和容量是电动卡车制造商之间的关键差异化因素。

由于政策大力支持以及采用与有线充电互补的技术，中国在卡车换电领域处于领先地位。2021年，中国工信部宣布将在多个城市试点推行换电技术，其中包括在三个城市试点重型卡车换电。几乎所有中国主要重型卡车制造商，包括一汽、中汽、东风、江铃汽车、山西汽车和上汽集团，都参与了试点项目。

中国在卡车电池更换领域处于领先地位。

中国在乘用车换电领域也处于领先地位。截至2022年底，中国所有模式的换电站总数已接近1000座，比2021年底增长了50%。蔚来汽车（NIO）生产可换电的汽车及配套换电站，其在中国的换电站数量超过1000座，网络覆盖中国大陆超过三分之二的地区。蔚来汽车一半的换电站是在2022年建成的，该公司设定了到2025年全球建成4000座换电站的目标。蔚来汽车的换电站每天可完成300多次换电，并可同时为多达13块电池充电，充电功率为20-80千瓦。

蔚来汽车也宣布了在欧洲建设换电站的计划，随着其支持换电功能的车型于2022年底在欧洲市场上市，该计划也将随之启动。蔚来在瑞典的首座换电站已于2022年底投入运营，到2022年底，蔚来已在挪威、德国、瑞典和荷兰共开设了十座换电站。与蔚来仅为自家车辆提供服务的换电站不同，中国换电站运营商奥尔顿的换电站则支持来自16家不同汽车公司的30款车型。

对于轻型出租车车队而言，电池更换可能是一个特别有吸引力的选择，因为与私家车相比，它们的运营对充电时间更为敏感。美国初创公司Ample目前在旧金山湾区运营着12个电池更换站，主要服务于Uber共享出行车辆。

中国在乘用车电池更换领域也处于领先地位。

参考

慢速充电器的功率小于或等于 22 千瓦。快速充电器的功率大于 22 千瓦，最高可达 350 千瓦。“充电桩”和“充电器”这两个词可以互换使用，指的是单个充电插座，其数量反映了可同时充电的电动汽车数量。“充电站”可能包含多个充电桩。

此前作为一项指令的拟议 AFIR 一旦正式获得批准，将成为一项具有约束力的立法行为，其中规定了沿 TEN-T、欧盟主要道路和次要道路安装的充电桩之间的最大距离。

感应式解决方案距离商业化还很远，并且在高速行驶时难以提供足够的功率。