電動汽車開始得到非常多的關(guān)注，但在美國城市的道路上仍很難見到。直到2017年上半年，純電動汽車（BEV）在美國的銷售量不足80萬，僅占總汽車銷售量的大約1%。但純電動汽車近期上升強(qiáng)勁，源于消費(fèi)者接受度上升、純電動汽車技術(shù)提升，以及支持性法律出臺。麥肯錫估計(jì)，到2030年會有10-11萬純電動汽車在美國道路上行駛。

然而，要想未來如愿，充電設(shè)施的可達(dá)性必須提升。雖然許多電動汽車是在家里充電，關(guān)于家里沒有車庫的人，或是在旅途中的人來說，公共充電裝置是必需品。如今只有1.6萬公共充電站投入使用加油站是其七倍之多。其中，不到2000個是快速充電站因?yàn)榻ㄔO(shè)價(jià)格昂貴，而且使用率太低，無法達(dá)到收支平衡。

這是個經(jīng)典的先有雞還是先有蛋的狀況。人們假如擔(dān)心電池用光了沒法充電，那他們是不愿意買純電動汽車的。然而除非純電動汽車的銷售量上升，否則難以設(shè)立更多的充電裝置來服務(wù)這些汽車。

兩個重要問題

首先，充電站不方便。大部分公共充電站都處于第二級，意思是說他們會供應(yīng)每小時(shí)7-19千瓦時(shí)的電能（電能單位千瓦時(shí)就相當(dāng)于油量單位加侖）。一個純電動轎車，其電池容量為60千瓦時(shí)，在傳統(tǒng)的二級充電站（非快速充電站）要5到10小時(shí)充滿電。站點(diǎn)過少，充電時(shí)間過長這些問題都讓有意向的賣家失去興趣。

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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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其次，充電站很燒錢。雖然150千瓦的直流快速充電站（DCFC）能在30分鐘內(nèi)為純電動轎車充滿電，但安裝站點(diǎn)的費(fèi)用就要高達(dá)15萬美元，50千瓦的DCFC成本是5萬美元。千瓦數(shù)與每小時(shí)能供應(yīng)的最大電能相關(guān)。千瓦數(shù)越大，充電速度越快。DCFC運(yùn)營成本也很高。

費(fèi)用高昂的原因之一是有需量電費(fèi)（見側(cè)欄的什么是需量電費(fèi)？）。所有的電動汽車消費(fèi)者支付他們消費(fèi)的電能，用千瓦時(shí)（kWh）度量；這個費(fèi)用就相當(dāng)于支付水的用量相同。非住區(qū)使用的客戶，包括充電站，也要支付每個月任何15到30分鐘內(nèi)的最大電能需量電費(fèi)。以千瓦（kW）作為單位功率測量，這個費(fèi)用很有可能用于支付開銷。根據(jù)評估，這筆開銷用來填補(bǔ)收回發(fā)電廠、電力線路、變壓器等的固定成本這些設(shè)施聯(lián)系電網(wǎng)，并即使在高峰時(shí)期也為消費(fèi)者們供應(yīng)電能。需量電費(fèi)占了消費(fèi)者電費(fèi)賬單的重要部分，而且也讓電動汽車充電站無法盈利（見圖二）。

在一個純電動汽車充電的具體案例中，當(dāng)車一接上充電樁，充電站站主就需支付需量電費(fèi)。這個費(fèi)用的定價(jià)基于當(dāng)?shù)氐某潆姌稊?shù)量，車輛充電時(shí)要充到的最大電能（以千瓦表示），還有在15到30分鐘之間同時(shí)充電的車輛數(shù)。

設(shè)想一個場景：一個直流快速充電站（DCFC）能占有四個150千瓦的充電位。平均一個月有兩到三輛車都不在同一個時(shí)間充電。每輛車使用150千瓦，至少充電15分鐘。因此那個月的用電高峰是150千瓦。然而假如兩輛車同時(shí)充電15分鐘，那個月的用電高峰就是300千瓦，這樣那個月的需量電費(fèi)就會翻倍。

需量電費(fèi)范圍從每千瓦2美元到每千瓦90美元都有。諷刺的說，在純電動汽車流行的地區(qū)，需量電費(fèi)更高，比如加州，麻州和紐約州。在收費(fèi)高的州，沒有車輛同時(shí)充電的話，每個月的需量電費(fèi)大約在3000-4500美元。關(guān)于純電動汽車擁有者，那就相當(dāng)于充一次電要30到50美金，還要加上實(shí)際電能的成本。消費(fèi)者們不會買賬的。顯然，假如有更多消費(fèi)者，每次充電的價(jià)錢會降低。但因?yàn)楝F(xiàn)有成本太高，投資者們放慢了設(shè)立站點(diǎn)的腳步，這進(jìn)一步導(dǎo)致了站點(diǎn)的短缺，消費(fèi)者們也放慢了購買純電動汽車的腳步。

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一個解決方法

固定蓄電池可以解決這個難題（見圖三）。就地蓄電池可以通過直流電（DC）充電和放電，并且通過大型逆變器將電池接入電網(wǎng)。由此當(dāng)價(jià)格較低的時(shí)候，他們可以從電網(wǎng)中充電，儲存電力，并在高峰時(shí)期放電（這種手段被稱為調(diào)峰）。當(dāng)一輛車進(jìn)行充電，固定蓄電池可在不接入電網(wǎng)的情況下輸送150千瓦的電力。假如兩輛車充電，一個可以從蓄電池充電，另外一個可以通過電網(wǎng)充電。不論發(fā)生何種情況，經(jīng)濟(jì)性提高了，因?yàn)殡娏ψ陨砗托枇侩娰M(fèi)的成本都大幅降低。

圖三、在電動汽車充電站設(shè)置的就地蓄電池可以幫助消除當(dāng)沒有車輛出現(xiàn)時(shí)通過電網(wǎng)供電的用電情況

除此之外，根據(jù)麥肯錫的研究，蓄電池成本從2010年的每千瓦時(shí)1000美元降低至2016年的每千瓦時(shí)230美元。剩下的整個系統(tǒng)成本也在降低，包括逆變器，儲存器，相關(guān)軟件和控制，場地設(shè)計(jì)，建造，和電網(wǎng)連接的成本。

它是這么運(yùn)作的。充電站站主建設(shè)一個充電和放電速度為150千瓦的蓄電池系統(tǒng)，并安裝300千瓦時(shí)的電芯來儲存電能。假如沒有車來充電，蓄電池系統(tǒng)儲存電能以保證有足夠的電能供應(yīng)，而且不會催生較高的需量電費(fèi)。當(dāng)一輛車要充電時(shí)，固定蓄電池不需通過電網(wǎng)就可以輸送電力給車輛。當(dāng)兩輛車同時(shí)充電，一輛車可通過電池充電，另外一輛可通過電網(wǎng)充電。

容量為300千瓦時(shí)的電池可以通過數(shù)次雙車充電來管理高峰需求，并且在充電間隙儲存電能。這樣就可以把高峰需求降至150千瓦以下。通過這種方式配置的系統(tǒng)可以最大化的減少需量電費(fèi)。這樣消費(fèi)者們不需承擔(dān)每個月3000美金的費(fèi)用，大幅降低了成本。特斯拉已提出在該方向發(fā)展下去，其他公司也會效仿。

假如有一天純電動汽車在道路上變得常見，蓄電池將不再有效的減少高峰需求，因?yàn)闆]有足夠時(shí)間讓蓄電池充電。但此時(shí)規(guī)模經(jīng)濟(jì)將起用途。需量電費(fèi)將會被許多在充電站充電的車所消化。

這不代表就地安裝的蓄電池就會過時(shí)。他們依然擁有價(jià)值。當(dāng)價(jià)格隨小時(shí)出現(xiàn)劇烈波動時(shí)（比如在加州），蓄電池可以減少每千瓦時(shí)的電力成本。他們也可以通過供應(yīng)額外的電網(wǎng)服務(wù)（比如頻率調(diào)節(jié)和需求回應(yīng)機(jī)制）帶來收益。

相當(dāng)多的人對電動汽車持有樂觀態(tài)度，理由也很充分，畢竟對環(huán)境問題、油價(jià)波動和電動汽車成本下降的關(guān)注逐漸增多。麥肯錫估計(jì)，盡管電動汽車現(xiàn)在只在全球市場中占不到1%的份額，在2030年可達(dá)到20%的小轎車占有額及12%的商業(yè)用車占有額。

但這都是假設(shè)的情景。現(xiàn)實(shí)中，消費(fèi)者才最終決定電動汽車的命運(yùn)。人們習(xí)慣了傳統(tǒng)汽車的便捷之處，所以也希望能在電動汽車上實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，充電必須要更便宜和更便捷。減少運(yùn)營成本，提高收益和提升可靠性，蓄電池可在此次變革中出現(xiàn)重要用途。