拜登总统提出在2030年美国出售新车中，有半数需为零碳排，并且要打造全国范围的电动车（EV）充电网络，使得电池技术与全国电动车充电网变成运输界热门话题。而根据调查，有购车需求的人在决定是否换购电动车的考量主要还是两点：「充电不方便」和「里程焦虑」，因此虽然电动车商提出保养维修成本降低、燃油开销减低等行销囗号，但「可不可以自宅充电」才是购车者真正关心的问题。

然而对许多住在大楼住户而言，要在自有停车格装设慢充，需先经过管委会评估同意，以确保用电安全与避免因跳电造成使用限制，甚至公共安全的危险。在这条件下，为降低民众充电不方便，政府规划并设置全国性或区域性的公共充电桩（electric vehicle supply equipment；EVSE），似为加速电动车普及的先决条件。

广设公共充电桩成当红国家政策

因此为兑现拜登开出的电动车支票，美国联邦政府将投入80亿美元在全美建立电动车充电网络（chargers network），并在去年准第一批9亿美元的资金，将用於35州设置公共充电桩。

至於台湾，国内的电动车市场正逐年快速成长，为推动公共充电桩设置普及化，经济部规划「公共充电桩建置」计画目标第一阶段「示范推广期」，将让全台公共充电桩数量於2025年时，可上看7,800个，设置地点主要为公有停车场与路边停车格，以及经济部国营事业如加油站等，由政府带头并协力地方政府在重要节点设置公共充电桩，并奖励民间业者投入合作加速建造。

此外在2019年公告施行修正「建筑技术规则建筑设计施工编」，许多新建案已在地下室停车空间，预留供电动车充电的设备及空间，让住户可依需求申请装设充电桩使用，以减缓「里程??虑」之购买考量因素。

但整体而言，为满足电动车的电力需求将日益增加，尤其快充桩有高电压和高电能需求，若大量的车辆同时使用快充桩，对於电力配电网路将会造成高负荷，而瞬间电力可能不足负荷，导致跳电或其他事故。随着全国充电桩网路之布设，除了公共充电桩外，未来还会有更多民营业者及私人设置的充电桩，在推动电动车市场普及的同时，应同时考量电网稳定性将面临更大挑战的问题。

图一 : 经济部规划让全台公共充电桩数量於2025年达7,800个。图为台达户外充电方案。

甚麽是充电站？

纯电车有两种供电方式，一为电池交换系统，如普通电池般，可卸下充完电後再装上，目前仅有中国的蔚?汽车NIO仍持续开发此种车款，建置换电站，提供客户可在五分钟内更换电池，估计在今年底在中国的换电站将高达2300座，在海外部分，除已在挪威设置两座换电站外，并在2022年於德国建置首个换电站。

但除了蔚?汽车外，以固定式车载电池供电仍是纯电车充电的主流，过去特斯拉也曾尝试设计更换电池式的电动车，但最後选择朝固定式发展。因此当前电动车仍以固定式电池式为主流，也就需要充电站来充电。

所谓充电站是指一个供电地点，该地点同时设置多个充电桩（EV supply equipment；EVSE），充电桩像是一个供电设施，充电桩上配置充电枪（connector），可以想像分别是加油站，以及加油站中供应不同燃料的加油机及加油枪。

快充或慢充

充电桩有两种不同的电流形式-交流电（AC）及直流电（DC），俗称慢充通常是指使用交流电，而使用直接电者称为快充，但正确区分充电速度快或慢，应以电压来作区隔，每小时可充电到都多少续航力（公里）为单位，因此快或慢充，应依据该电压或功率所达到的充电速度来定义，AC或DC只是不同电流方式。

充电速度可划分为3种等级（Level 1~Level 3），数字越小越慢，当电压介於110-120V，此充电桩则归类为Level 1，此类可直接使用充电线，直接在住家使用，不需要安装充电桩。至於Level 2电压介於208-240V的充电桩，充电速度是Level 1数倍以上，因为非家庭普通惯用电压，需额外安装设备，也是目前公共「慢充」桩，设置在车主通常需较长时间停留的位置，如公共停车场、工作场所或住宅大楼等。

图二 : Level 3是指直流电超快速充电（DC Fast Charging），需使用480 V以上的DC电压。图为ZEROVA快速充电方案。

Level 3是指直流电超快速充电（DC Fast Charging），需使用480 V以上的DC电压，而此类快充电桩，如同当前的加油站，能提供许多车主轮流使用，在短时间内依需求充电，具相当高便利性，但此类充电桩供应特别高的电压，只有车载充电器可负荷的前提下才适用，换句话说并非适用於所有电动车，且设置费用昂贵，其设置费用约为Level 2之10倍。

目前国内充电桩数量约达4300多座，其中快慢充电桩比例约为1：5，其中有超过半数以上快充电桩，是由电动车厂商、第三方充电桩业者自建，多设置在车商展示服务中心、高速公路服务区，另充电桩业者也开始与便利商店合作。

如何??解充电导致电网脆弱问题━V2X概念

当前的气候变化、自然灾害和其他不利事件，都已提高国家电网的脆弱度，特别是台湾身处地震带及台风带，尤其近年接二连三的全国性大停电，已显露台电电网之脆弱及韧性不足问题，且由於用电及发电区域不均，长期早已存在南电北送现象，根据宅电统计，目前充电桩分布比例前三名为台北市（19%）、台中市（15%）、新北市（14%），要再增加EV充电需求，可能加重目前全台用电及发电区域不均的挑战。

针对未来因应电动车充电导致电网脆弱，从电网设计者角度认为，问题不在於电网的整体容量，挑战在於电网的尖峰容量，因此解决方法在於如何舒缓尖峰。对此，台电在去年5月推出「电动车专用时间电价」，希??透过电价优惠，提高车主在离峰时间充电之诱因，藉由改善车主充电习惯，减轻对电网在用电量尖峰时间的压力。

而另一解方，则是利用电动车的双向充电技术，反??电网提供电力，作为舒缓用电尖峰的方法，也为当前台电认为能成为在未来分散式电力系统中的储能设备之一。双向充电技术顾名思义就是让电流可以双向流动，由於电动车带有电池，如同一个「移动式行动电源」，透过双向充电技术，可把电动车的电池电力回送。

电动车作为「移动式行动电源」，即V2X应用概念，例如V2L（Vehicle-to-load）、V2H（Vehicle to Home） 、V2B（Vehicle-to-Building）、V2G（Vehicle-to-grid）等。其中V2L是最基础应用，只需外接V2L转接器，就可以输出电力，应用如户外露营，此类应用无须双向充电器。而V2H及V2G则不然，透过双向充电器的放电能力，利用智慧控制充放电，提供住家、建筑物内部电网的紧急备用电力，甚至释放回到国家电网，强化电网韧性，让大家受益。

图三 : 智慧控制双向充电器能协调各设备间包括电动车、供电设备如充电桩、能源供应商如台电等联系。图为台达电网方案。

实际应用仍有许多挑战需克服

在技术层面上，须达到稳定高效，如何提高充放电技术的成熟度，减少能量传输过程中的损耗，以及降低电池衰减问题，以及须有精密的感测能力，准确测量电动车与充电设施间的电流及电压，才能有效提高充电效能，第3类宽能隙（Wide Band Gap）半导体市场，由於电动车市场蓬勃发展而受到瞩目。

此外要智慧控制双向充电器，各设备间包括电动车、供电设备如充电桩、能源供应商如台电等之间须能联网，将资料提交到智慧平台，以智慧调度电动车的电力，但根据工研院进行731份有效问卷「台湾电动车车主充电行为调查」，发现6成电动车车主仅接受自己控制充电时间，对於智慧充电（smart charging）仍有疑虑。

在商业模式部分，需先有V2G充放电交易市场，2021年台电设置电动车智慧充放电示范场，具放电功能的电动车可将电回输电网，并在2022年公布社区大楼电动车专用电价及EMS能源管理系统，透过专用电表提供离峰阶段充电优惠，EMS能源管理系统让管理人员能调控社区内充电桩使用状况，虽然目前台电尚未将V2G纳入电力交易平台，但汽车制造商目前都有特定车款与V2G技术相容，也已有厂商布局电动车充电解决方案。

要普及V2G应用仍有诸多挑战待克服，除包括软体系统介面整合、电网基础设施之强度、制订相关的交易规则与监管法规，还有如何提高电动车主叁与V2G机制之意愿等，随着电动车市场成长速度加快，如何兼顾环保及民生用电，是在推广电动车时需满足之先决条件，实现双赢。

**刊头图（source: pexels.com）