理论教育 特斯拉充电设施空间规划和土建设计

特斯拉充电设施空间规划和土建设计

时间:2023-08-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:与以上美国主流基础充电设施并行的特殊充电设施,则是明星企业特斯拉电动汽车及其充电设施配套体系。美国的电动汽车发展近年来在全球获得极大关注,主要归功于特斯拉纯电动汽车的横空出世。表1-8特斯拉电动汽车充电设施性能和特点2)超级充电站布局超级充电站在 20分钟内可为车充电 50%,75分钟充满。截至2016年4月,特斯拉超级充电站的数量已超过全美所有采用日本CHAdeMO标准的各类快速充电设施,达612余座。

特斯拉充电设施空间规划和土建设计

与以上美国主流基础充电设施并行的特殊充电设施,则是明星企业特斯拉电动汽车及其充电设施配套体系。美国的电动汽车发展近年来在全球获得极大关注,主要归功于特斯拉纯电动汽车的横空出世。2008年跑车型的Roadster系列首次交付进入市场,这款第一辆使用锂电子电池驱动,且每次充电可行驶320km以上的纯电动汽车震惊了世界。2009年,奥巴马政府能源部门向特斯拉汽车公司发放4.65亿美元的低息贷款以支持其产业发展。特斯拉汽车公司2010年于纳斯达克上市,如今已风靡全球,成为新技术领域最炙手可热的企业。目前特斯拉的主力车型为被誉为“汽车界苹果”的Model S,2013年该款汽车的全球销售量达2.23万辆,2014年更计划斥50亿美元巨资,建设全球最大、年产量可达50万辆电动汽车供应电池的超级电池工厂。虽从总量来看,Model S仅占美国普通和插电式混合动力电动汽车4%的市场份额,但特斯拉电动汽车和配套设施建设的理念和速度的确领先。

1)特斯拉充电设施性能和配置体系

与美国其他电动汽车的通用充电设施不同,特斯拉充电设施需要专门配套:一种为移动充电包(Mobile Connector Bundle),一种为高能挂壁式充电器(High Power Wall Connector),另一种为立地式充电桩(Super Charger,俗称超级充电站)。根据电池组配置功率的不同,所售车型又分为60kW·h和85kW·h两种版本,如购买功率较大的电池组车型,即可享受终生全球超级充电站免费充电服务。

由于起步较早,特斯拉已经建立多层次和适应性的充电设施配置和服务中心,这是一个由三大要素组成的充电体系:超级充电站、目的地充电和家庭慢速充电器。用核心城市的超级充电站来支撑跨城市旅行;用遍布大型商业地产的快速充电车位(目的地充电)来确保市内通勤;而车主家里的慢速充电器则充当最后保障(表1-8)。

表1-8 特斯拉电动汽车充电设施性能和特点

2)超级充电站布局

超级充电站在 20分钟内可为车充电 50%,75分钟充满。也就是说,只需充电不到半小时,特斯拉电动汽车的续航里程就能够增加约 250km,因此超级充电站将成为城市之间长途旅行的节点。特斯拉汽车公司目前已在全美建设了 150余座超级充电站,呈现出东西沿海岸线状密布,通过横穿内华达州、犹他州、怀俄明州、南达科他州、北达科他州、明尼苏达州、威斯康星州、密歇根州、宾夕法尼亚州,形成一条连接东西海岸洛杉矶纽约两大经济体的内陆快速充电走廊,并在中南部重点区域(德克萨斯州)形成零散布点的格局。该快速充电走廊可覆盖 80%的人口,足以支撑起横跨美国东西海岸的长途旅行。特斯拉汽车公司声称 2015年底,98% 的美国人口距离最近的超级充电站只有不到160km的路程。(www.daowen.com)

规划层面来看,特斯拉超级充电站在北美的建设主要是沿海岸线分布,包括西海岸、东海岸以及南部海岸,总体布局呈现出内陆地区纵横棋盘式覆盖、局部大城市周边高度聚集的特点(图1-27)。这些纵横向的快速充电通道基本上均为州际高速公路,将各州主要大城市串联起来,这些城市的电动汽车保有量都比较高。其中,南北向两条最重要的快速充电通道是西海岸的5号州际高速公路以及东海岸的95号州际高速公路。5号州际高速公路串联起旧金山、洛杉矶、圣地亚哥三大城市,而95号州际高速公路串联起波士顿、纽约、华盛顿特区以及迈阿密。次一等的南北向快速充电通道还有75号州际高速公路,其连接了芝加哥奥兰多。东南向共有四条最重要的快速充电通道,分别是州际高速公路90号、70号、40号以及10号。这四条东西向的线条横跨美国,将中部一些主要城市串联起来,并完成了全美矩形充电网络的闭合。还有一些相对来说短途的纵横向的快速充电通道将东西四线、南北三线很好地链接在一起,也串联了更多的大城市进入特斯拉快速充电网络。截至2016年4月,特斯拉超级充电站的数量已超过全美所有采用日本CHAdeMO标准的各类快速充电设施,达612余座。特斯拉超级充电站计划已经让Model S往返美国东西海岸成为可能。从美国旧金山到圣地亚哥(谷歌地图显示两地距离为502英里)的101号州际高速公路沿线共有21座充电站,即平均38.4km就设有1座充电站。值得一提的是,特斯拉最近还新增了部分可以移动的超级充电站,可以较低成本供用户在不同位置充电。相较其他品牌的快速充电网络建设,特斯拉超级充电站的规划方法和建设效率具有明显优势和参考价值[11]

图1-27 特斯拉超级充电站及其在美国的分布规律

与价格低廉、安装便捷的充电器相比,超级充电站除成本高昂外,还面临着电网压力和占地面积的问题,因此它的推广建设具有一定难度。如果说家庭慢速充电器和目的地充电决定了特斯拉的服务深度,那么超级充电站则决定了它的服务广度。特斯拉汽车公司则尝试应用互联网思维,通过用户提前4个月预付车款,在资金池内形成沉淀资金,用以投资获利来解决充电桩的建设瓶颈。

3)目的地充电模式

特斯拉提出的“目的地充电”模式则是在大型商场、写字楼和酒店的车库中设立快速充电车位,专门为特斯拉电动汽车服务。较高的充电效率得益于商业地产电力系统的更大电流。特斯拉设想的用户场景是:车主把车开到商场、写字楼,停到充电车位后逛逛商场、办办事,离开时电量就又充满了。超级充电站是为了充电去那里,快速冲完就走,可以理解为加油站;目的地充电则是去某些地方消费或办事,然后那里有充电桩供车主使用。家用慢速充电器通常是随车附送给消费者一台壁挂式充电器,而这款设备在美国为选装配置,售价 1200 美元。使用家用慢速充电器的用户只需拥有一个固定车位,与物业沟通后即可由第三方团队有偿安装。

尽管特斯拉电动汽车在全美的市场占有量不足4%,但其商业模式和设施配套思路既有创新之处,也有可操性。目前充电桩建设比产品上的不足更加制约整个电动汽车的推广,这是私人用电动汽车推广应用的一个瓶颈。因此商业模式创新与技术创新处于同等重要的地位,按照传统思路,充电桩的建设是政府拿钱补贴,国家电网大力配合,绝大多数建设和运营处于亏损状态,而特斯拉汽车公司在充电设施分布方面的多层次规划思路,以及以互联网模式解决超级充电站建设资金瓶颈等方面的做法,对我国电网层面建设电动汽车充电设施具有重要参考作用。2014年4月开始特斯拉电动汽车进入中国,截至2015年底已在全国20个主要城市建立了52座免费的超级充电站,北京、上海深圳等地已经设立了8个体验和服务中心,超过70个城市的商场、酒店等建立了约800个充电桩,在超级充电站约1h就能将电池充满。但与传统加油站和海外充电站的数量相比,在中国,特斯拉电动汽车充电网络的建设仍然进展缓慢,这主要归结于自成体系而不兼容的充电方式严重阻碍其推广。为此,2015年特斯拉提出充电伙伴计划,与中国国家电网已在充电设施标准方面达成一系列协议,有望摆脱孤立系统,融入中国电网运行环境。此外,提供全程无忧的家庭充电服务,从勘测,协助解决物业、报装等难题,提供30m内免费基础安装服务,2年免费售后维保,售后报修48h内免费上门检测等举措来加快中国市场的推广。

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