聚焦“新基建”下的充電樁產業

發布時間: 2020-05-11 10:23:59   來源:中國能源報  作者:盧奇秀

  一頭連接能源,一頭連接交通,充電樁產業健康高質量發展意義重大。乘著“新基建”的東風,充電樁產業無疑將迎來新一輪建設熱潮,同時,也必將呈現出與此前不同的特點。本期開始,本刊推出“聚焦‘新基建’下的充電樁產業”系列報道,剖析充電樁產業發展瓶頸,探討行業發展方向。

  日前,華為在線上發布了HUAWEI HiCharger直流快充模塊,分為國內版30kW和國外版20kW兩個版本,最高效率分別達96.4%和96.55%。兩個版本尺寸相同,支持充電樁同尺寸擴容,能實現300-1000V全段恒功率輸出,可滿足未來車輛高壓快充演進趨勢。這也是華為首次公開發布充電模塊產品。

  據了解,該產品的“賣點”在于其效率、靜音模式和風冷控制等方面的性能優勢。但實際上,對于30kW的直流快充模塊技術,國內主流模塊供應商已普遍掌握,有業內人士向記者坦言,公共類快充電站缺口問題突出,除了持續優化性能外,如何讓充電解決方案在各類應用場景實現落地,已成為運營商面臨的主要困境。

  是“剛需” 大功率直流快充前景廣

  目前,充電樁主要有交流、直流兩種技術方案。直流充電樁功率大,可直接為電動汽車的動力電池充電,充電時間短,成本較高,多服務于出租車、網約車等運營類車輛;交流充電樁功率較小,需要通過車載充電機為電動汽車充電,充電速度較慢,多用于小區充電。

  為縮短充電時間,業內已經研究布局350kW及以上的大功率直流充電技術,10-15分鐘即可為電動汽車充滿電。

  “隨著電動汽車的大規模應用,用戶對臨時性、應急性和長距離出行的充電需求日益增多,用戶充電難、充電慢的問題還沒有得到根本解決,在這種情況下,大功率直流快充技術和產品顯示出關鍵的支撐作用。”在國網電動汽車服務有限公司副總經理賈俊國看來,大功率直流充電樁屬于剛性需求,可以顯著縮短充電時間,提升充電樁的使用頻率。

  “工欲善其事,必先利其器”,當前充電運維中出現的問題不容忽視。華為網絡能源產品線mPower充電業務總經理匡平坦言,在調查中發現,充電運維市場面臨四大挑戰,首先是設備生命周期短,當前充電樁端的電壓及功率不能滿足未來車輛的充電演進需要,投資不確定性高;其次是運維成本高,當前產品的可靠性不足,部分運營商的運維費用甚至超過成本的10%;第三是系統效率低;第四是充電噪音問題影響充電站的選址。

  “直流快充模塊作為充電樁的核心部件,是整個充電樁穩定可靠的關鍵。”匡平介紹稱,HUAWEI HiCharger直流快充模塊的優勢在于高功率密度、高效率、高可靠和低噪音,0.6%的年平均失效率遠低于3%至5%的業界均值,“可有效減少充電樁質量問題,降低安全隱患,大幅節省運營商和樁企生命周期運維費用。”

  據悉,華為從2014年開始布局電動汽車充電業務,此次推出的是第三代充電模塊產品,前兩代產品已廣泛應用于國家電網、星星充電、南網電動等充電運營商中。

  成主流 30kW直流模塊受追捧

  近年來,隨著新能源汽車的快速發展,充電設備的成熟度也得到了顯著提升。中國電力企業聯合會標準化管理中心主任劉永東坦言,在2015年開展的第一期全國電動汽車傳導充電互操作測試中,直流充電成功率幾乎為零。但經過近幾年全行業的努力,充電成功率已由2017年的91%增長至2019年的98%,充電兼容性獲得突破性進展。

  為緩解充電時間過長問題,開發大功率充電樁,必須使用更多的充電模塊。一個350kW的直流充電樁,如果使用15kW充電模塊,需要24個并聯,而采用30kW充電模塊,只需要12個并聯。模塊并聯的數量越少,模塊之間的均流和控制越穩定可靠,充電樁系統的集成度越高,越有成本優勢。

  但模塊功率并不是越高越好。星星充電高級副總裁高海軍表示,從目前的市場應用來看,30kW是當前最被市場接受的模塊功率,也是未來的主流和方向。“這有利于充電樁總體充電功率布局以及不同單槍充電分配。”他解釋稱,小功率模塊需要并聯的數量,會增加整樁重量,而過大模塊又會引起功率的分配問題,“電動汽車在充電的初始階段和充電過程中要大功率充電,而充電到80%以后,需要切換成小功率充電,但模塊難以進行分配,仍保持滿負荷運行,會造成電量的浪費。”

  “直流快充模塊的主要技術指標在輸出的電壓范圍、輸出電流以及模塊的轉換效率。”高海軍進一步介紹,目前主流供應商的模塊都可以實現從200-1000V的輸出電壓,基本覆蓋了市場銷售的全部車型,國內從事充電模塊的企業很多,隨著市場的逐步發展,充電模塊生產企業向少數頭部企業集中的趨勢將越來越明顯。

  在高海軍看來,未來充電樁模塊提升可以從兩個方面入手,首先是功率分配要更加智能化,大功率模塊也能輸出小功率;其次是大功率的單體模塊將帶來更高的散熱需求,水冷模塊或將替代風冷技術成為主要發展方向。

  落地難 多重掣肘待解決

  從用戶需求的角度看,充電時間當然越短越好,但充電的速度取決于汽車端能夠接受功率的大小。高海軍坦言,不同SOC(集成電路芯片)狀態對功率的需求是不同的,此外,當前快充技術對電動汽車的電池壽命有一定影響,還需要不斷進行產業升級和技術迭代,將影響降到微乎其微。

  大功率直流充電樁也對整車、動力電池和電網也提出了要求。電壓、電流的顯著提升要求整車具有更高的高壓防護等級和熱管理,充電樁元器件的耐壓、絕緣、線纜的重量和粗度、溫控、兼容性等方面都需要改進。

  在高海軍看來,規模布局大功率直流充電樁的難點在土地和電力問題上。“出租車、網約車想在市中心充電運行,但是這些地方建充電場站用地很困難,即使建成了,服務費也跟著提上去了;要實現快速充電就要對電力進行擴容,企業的運營成本也會隨之增加許多。”

  智充科技CEO丁銳告訴記者,大功率直流充電樁技術本身沒有多大難度,關鍵是要找到合適的商業模式。“對規模較大的充電運營商而言,超級快充投入大、車型匹配少,短時間內很難布局。而對中小運營商來講,要根據本地客戶和應用場景的不同需求購買相關解決方案。”

  高海軍認為,交流充電樁和直流充電樁各有優勢,建設落地還是要分場景。“直流樁受小區電力容量總負荷限制,很難大量配建。如果用戶的充電時間不是主要考慮因素,交流樁未來將有體量優勢,充電運營企業要進行針對性和前瞻性的建設。”

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      關鍵詞: 新基建,充電樁

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