浅析直流充电桩的相关技术及发展前景

浅析直流充电桩的相关技术及发展前景

仇慧

泰州三新农电有限公司 225300

摘要：随着新能源汽车产业的快速发展，市场对大功率、超快速直流充电桩的需求日益增加。在低碳绿色出行目标下，各大供电公司与运营商企业加大了直流充电桩的建设，服务新能源产业发展。基于此，本文以直流充电桩为主要对象，以供电公司为视角，通过探究直流充电桩相关关键技术，了解当前直流充电桩的市场需求及发展前景，提出具体的建设和应对策略，加大直流充电桩的接入量，从而实现充电桩可靠供电。

关键词：直流充电桩；电力供应；前景

引言：在低碳减排目标下，为了促进新能源产业发展，2021年5月《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见》中明确指出，加快充电桩等设备的配套建设，提高城乡地区的充换电保障能力，扩大电网覆盖范围。结合新能源政策，加大运营补贴政策的出台，提高现有单位的充电设施建设比例，并做好质量和安全监管。可见，当下供电公司需首要解决充电桩建设中面临的空间分布不均、利用率差距大、监管不到位等问题。因此，在分析直流充电桩关键技术的基础上，探究其发展前景和供电公司的建设对策具有重要意义。

1直流充电桩的相关关键技术分析

为了满足高峰期快速充电的需求，现阶段大多直流充电桩加载了大功率、快充等技术，由软开关技术、基于CAN总线的并联技术等共同构成，并加载了软件设计模块，使其充电更加人性化，具体关键技术包括：

1.1直流充电模块拓扑

直流充电模块主要有DC/DC变换电路、系统驱动与控制电路等，通过控制板分析数据判断充电态势，实现供电电压的转化与固定电压（150V-600V）直流输出，并对电压、电流、温度等数据的采集并记录，进行供电保护、故障保护、均流控制等。

1.2大功率DC/DC的软开关技术

大功率DC/DC的软开关技术主要是实现直流电能转化，通过脉宽调制技术、谐振变换器，利用谐振原理，使得开关器件中的电流和电压为准正弦规律变化，

再加入辅助开关，减少直流电能转化过程中的导电损耗，以及高频工作过程中产生的电磁干扰对其他设备器件带来的影响^[1]。

1.3基于CAN总线的大功率DC/DC并联技术

受到电子器件硬件限制，传统的直流DC/DC模块功率提升有限，难以达到大功率快速充电的效果，基于CAN总线采用并联技术，在PWM均流控制的基础上，加载数据采样、CAN通信，能够打破电流分布不均造成的不稳定运行弊端，采集各个模块数据后进行电流微调，实现动态均衡。该技术相比传统的均流方法通信效率更高，对其他器件的干扰大幅度减少。

1.4充电模块软件设计

为了使得直流充电桩更加符合市场需求，充电模块软件设计不可或缺，主要包括流程控制、中断服务程序、数字PI调节过程三个部分。通过将电流、电压等系统控制量进行初始化，在A/D中断服务程序中，读入采样值并判断是否达到保护要求，根据判断结果控制生成驱动信号，执行PI调节，达到稳定直流输出效果^[2]。

2直流充电桩的发展趋势及前景

2.1政策利好电力产业发展

自2018年充电桩建设纳入到各个地区城市电力基础设施规划范围后，围绕新能源产业、城镇化建设、绿色循环经济等内容，进一步丰富了电力产业充电基础设施体系建设的目标、原则和具体方向。其中，2018年9月《推进运输结构三年行动计划（2018-2020年）》中指出，应重点关注物流园、工业园、商超等货物密集区域的充电桩建设，为新能源汽车运输、出行提供便利^[3]。2021年2月《促进汽车消费工作指引和部分地方经验做法的通知》中，明确提出按照停车位数量10%的比例建设充电设施，要求地方供电公司依托加油站、高速公路服务区、交通枢纽等大力开展充电基础设施建设。在这样的政策背景下，直流充电桩技术的发展以及相关建设范围的拓宽，势必会进一步促进相关产业融合，加速电力产业发展。

2.2供电公司运营充电桩数量增加

截至2021年8月，全国充电桩建设累计98.5万台，其中直流充电桩近40万台，充电桩月新增量高达3.3万台。现阶段，运营充电桩数量超万台的企业共11家，国家电网运营19.6万台，南方电网运营4.1万台，深圳车电网运营1.7万台，其他能源企业运营超50万台，供电公司运营充电桩数量不断攀升，充电桩建设与规划的进程加快，相关项目的重视程度有所提高。

2.3公共充电基础设施需求增加

除供电公司自运营的充电桩外，为了满足更多个人、企业的充电需求，相关公共充电基础设施、辅助建设不断增加。其中，共享私桩、随车配建充电桩等供电需求增加，同比上涨超300%。可见，供电公司充电设施监管、电力供应与保障工作难度加大。不仅如此，节假日出行高峰期、用电高峰期的供电以及充电问题有待解决^[4]。

3直流充电桩建设及供电公司应对策略

3.1加快充电设施网络规划

当下充电桩建设面临着利用率两极化问题，部分地区充电桩的利用率高达70%以上，如长江中下游城市地区；部分地区大量充电桩资源闲置，利用率低下，如西北三四线城市。供电公司应充分发挥网络规划顶层布局的关键作用，重点关注充电桩建设分布不均衡、利用效率不均衡等问题，结合地区新能源汽车普及率，提高充电桩保有量，扩大充电基础设施覆盖范围的同时，合理规划布局，加快充电体系建设，为充电桩的高效利用与可持续发展提供指导。

3.2做好电力供应与保障工作

在顶层战略规划的基础上，结合实际的充电桩用电需求，做好区域电力供应工作，加速统一的供电服务平台与“互联网+”建设，为企业、民众办理充电桩服务开辟网络通道，基于相关优惠政策提供省钱服务，提高充电桩使用的满意度，扩大市场占有率。此外，供电公司应加大人力资源调配，推动区域充电桩供电保障方案出台，定期开展设备检查与维护，降低设备损毁率，促进行业健康发展。

3.3加强充电设施监管

为了确保充电桩用电安全，供电公司及有关部门应加快生产标准建设，明确充电桩技术门槛，尽快解决充电桩使用过程中的各种故障、技术问题，确保设备长期可用。基于大数据技术，对各充电站的用电数据、设备状况进行监控，实现动态化管理。同时，加大充电桩安全使用宣传，制定并明确设备损坏的惩罚措施，号召民众合理、规范使用充电桩，提高充电桩的整体使用寿命。

3.4积极开展电力工作人员培训

现阶段，大部分的充电站处于初步使用阶段，充电桩设备较新，故障率较低。随着充电桩使用次数、年限的增加，相关设备的维护与保养需要大量的人力，对电力工作人员进行培训，确保充电桩使用安全至关重要。供电公司应与时俱进，为电力工作人员提供充电桩技术、管理、使用等相关培训，使得人才更加符合市场需求，合理调配人力，使得充电桩运营稳定，消除潜在的安全隐患。

4结论

综上所述，通过对直流充电桩关键技术进行探究，分析当下直流充电桩的发展趋势和前景，可以看出在政策引导下，我国将进一步加快充电桩网络规划与建设，提高充电站比例。供电公司应积极面对新能源汽车产业带来的挑战，提高充电桩运营数量与市场占比，做好电力供应与保障工作，加强充电桩及相关配套设施监管，提高电力工作人员的综合素质与服务质量，顺应产业的发展趋势，为城市化建设贡献力量。

参考文献

[1]吴冬,王兵,孙木,张亚萍.大功率直流快充充电桩关键技术及性能测试[J].科学技术创新,2021(27):56-57.

[2]张伟荣.浅谈直流快充的充电控制策略及充电原理[J].内燃机与配件,2021(13):38-39.

[3]侯波,傅留虎,董渊.关于充电桩的使用及前景[J].机械工程与自动化,2020(03):225-226.

[4]戴靖.直流配电网在直流充电桩应用前景分析[J].建筑电气,2019,38(07):31-34.