能源知識庫

摘要

1. 2020年歐洲電動汽車占新車市場的11.2%，挪威以54%的市場份額領先，中國電動汽車銷售超過5%。根據國際能源機構預測，到2030年，全球電動汽車數量將激增至1.25億台。美國電力研究所(EPRI)預計，2030年電動汽車銷量將占新車銷量的40%。2020年美國電動車銷量占比達到2.1%，美國通用汽車公司預計到2023年每年將銷售100萬台電動汽車，並設定目標到2035年全部製造輕型電動汽車。
2. 美國拜登總統將電動汽車的研究和製造列為優先事項，以與中國長期主導全球電動汽車生產進行市場競爭。目前美國通過行政命令制定包括美國郵政服務車輛在內的所有聯邦、州、地方和部落車隊轉變為清潔和零排放車輛。拜登的行政命令以亞馬遜、聯邦快遞、UPS和其他車隊運營商為例。這些公司正在購買電動送貨車，其中許多是行駛里程不到100英里（161公里）的線路，可以在一天結束時返回充電。
3. 個人使用的電動汽車，美國EPRI估計全電動汽車的平均行駛里程從2020年的235英里（378公里）增加到2023年的279英里（449公里），但仍不足以進行不必在途中充電的長途公路旅行。
4. 公用電力事業需要投資新的變電站，升級電力線路和其他電網基礎設施，以因應電動車輛的充電市場需求。關鍵系統元件（從車輛本身到充電站、充電網路和電網）相容，必需與支援軟體系統無縫有效地運作。從每日通勤到長途旅行，無障礙的公共充電基礎設施是滿足潛在電動車客戶需求的必要條件。此類基礎設施面臨四個明顯的互操作性技術標準挑戰：
5. 獨立充電網路供應商：電動汽車充電網路基本上是獨立的，大多數公共系統由充電網路供應商管理。這些公司根據各種商業模式運營充電站，許多公司各自擁有專有軟體和用戶服務產品。
6. 專有網路協定：專有協定可能會產生供應商鎖定挑戰，使充電站擁有者在充電設備只能向單一的封閉網路供應商提供服務。
7. 各種充電介面：SAE J1772 標準為汽車製造商和部署充電基礎設施的製造商提供通用的系統架構，緩解不同充電插頭的問題。普通交流電(AC)充電的單一標準在美國被廣泛接受（特斯拉車輛需要調整器），但如今仍存在三種不同的直流充電插頭。這種對輕型電動汽車直流充電缺乏一個單一的公認標準，會增加操作複雜性和成本，並且隨著公共直流快速充電的擴大，增加客戶使用的困惑。
8. 缺乏車輛到電網 （V2G） 充電能力: 包括單向（V1G）和雙向（V2G）功率流。V2G 使電動汽車能夠通過管理雙向充電和電池在不使用時放電到電網。通過簡化通訊，智慧充電程式可以在最佳期間為電動汽車充電的客戶提供特別費率。
9. 目前由於聯網系統之間缺乏互操作性，以及電力公用事業通訊開放協定的實施有限，電力公司和電網運營商在支援安全、經濟、可靠的公共充電站方面受到限制。然而，許多利益相關單位正在努力彌合這些市場差距。
10. EPRI 將公用事業、電動汽車製造商、充電站公司和其他利益相關者聚集在一起，辨識和應對阻礙大規模部署電力輸送的挑戰。互操作性是該倡議的支柱，EPRI 正在努力發展能夠使任何車輛成功插入任何充電器的技術。EPRI 研究將有助於為公用事業和客戶提供一條前進的道路，以有效創建車隊充電基礎設施的營運。

評析

1. 公用電力事業通過支援可靠的電動汽車充電網路，提供方便的充電位置並有效管理負載，可以優化電網資產使用，降低電力成本，實現更清潔的空氣。
2. 美國EPRI 推出電力運輸基礎設施計畫支援(ETIPS)，與公用事業公司合作，制定戰略性計劃，包括住宅、商業和工業客戶的電動汽車採用、運營和充電。
3. 由於電動汽車未來全球成長快速，將來面臨電網充電樁設置及供電穩定問題，因此，DLMS 用戶協會成立了一個新的“電動汽車充電站”工作組，提出一個解決方案，在 DLMS/COSEM 原有的智慧電表標準協議上，發展將電動汽車 (EV) 充電站連接到智慧電表的新通訊協議，研究如何利用現有的家庭技術來優化電動汽車充電的使用。新協議儘量降低對第三方設備的需求，可以直接連結內置於充電站中的智慧充電功能。此外，簡化附加功能和服務的可用性，解決互操作性問題。目標是利用智慧電表提供的越來越多的電網數據，實現智慧充電，即插即用解決方案，最終用戶能夠安裝充電器並將其連接到智慧電表。未來還可以延伸出其他應用，例如車輛到電網(V2G)，利用可變功率或基於時間的費率，提供靈活性和動態電源管理。通過啟用智慧電表和車輛充電器之間的通訊功能，無需任何額外的設備和成本。預計來自配電網營運商(DSO) 和電動汽車製造商以及充電解決方案提供商等代表都積極希望參加DLMS 用戶協會的工作小組。[2]
4. 由於電動車充電行業存在太多私有協議，無法支持不同運營商服務間的統一服務體驗和操作互聯，所以，位於荷蘭的開放充電聯盟(OCA，Open Charge Alliance），推動開放充電協議(OCPP，Open Charge Point Protocol)和開放智慧充電協議OSCP，目前該協議已經應用於16個國家約20,000個充電設施。最新OCPP 1.6版本增加了智慧充電的拓展性。[3]
5. 電動車輛未來的市場滲透率愈來愈高，對於電動車輛充電的問題，除了充電安全及互操作性統一標準外，對電網帶來供電壓力是另一個電動車需要關注的議題。目前台灣標檢局已著手建立未來電動車進口需符合台灣CNS充電椿/站的國家標準，以維護充電安全。對於電動車輛產生的供電穩定問題，可參考 DLMS/COSEM 解決方案，發展將電動汽車 (EV) 充電站連接到智慧電表的新通訊協議，是一個值得密切關注的技術發展趨勢。

參考資料

[1] As EV Market Heats Up, Utilities Confront Interoperability, https://reurl.cc/eELG7K, 2021/06/16。

[2] DLMS to incorporate smart EV charging in standard，https://reurl.cc/9r75D8, 2021/06/22。

[3]從OCPP協議談構建充電樁間互利互通的重要性， https://kknews.cc/tech/p4ap428.html，2017/01/19。