一秒一公里,全液冷超充会是真正的超级快充之王?

AutoR智驾 2023-07-10 08:41:30

要做到超级快充的普及还需要时间,但这条路怎么走,产业似乎已渐渐找到方向。

文丨智驾网 黄华丹

超级快充火起来了。800V平台,5C电池,4C充电站,当曾经陌生的术语越来越多出现在公众眼前,超级快充的热度也达到了一个小的高潮。

那么,充电焦虑有救了吗?

有人说可以,超级快充是正解。有人说还不行,比如成本问题,比如对电网的压力,都使得超级快充短时间内无法普及。

当然,其实二者并不矛盾。目前来看,没解决的问题还有很多,但试图解决问题的尝试也远比我们想象的多。

一个有趣的事实是,虽然目前充电焦虑依然笼罩着电动车主,但新能源车的枪车比其实已远高于燃油车枪车比。

以2022年数据为例,新能源汽车保有量1310万辆,累计充电设施521万个,枪车比1:2.5。而燃油车车枪数240万个,燃油车保有量30590万辆,枪车比1:127。

需要指出的是,521万个充电基础设施中,有341.2万个为私人桩,仅179.7万个为公共桩。但即便以公共充电桩为对比,新能源车枪车比也达到了1:7.3,远高于燃油车枪车比。

充电桩的问题在于速度不够快,以及充电桩分布不均匀。数据显示,当前四五线城市的公共充电桩保有水平仅一线城市的10%。

在补能速度上,超级快充与换电一直是两种可能的方案。

在6月29日至7月2日的国际数字能源展上,电动汽车百人会副秘书长徐尔曼分享的数据显示,截至2023年1月底,我国换电车型保有量为29.7万辆,其中乘用车28.5万辆。而截至2022年底,我国新能源汽车保有量达1310万辆。两者量级差别巨大。徐尔曼将换电模式称为电动汽车补能的重要补充。而充电,依然是补能的基本形式。

超级快充,将是通向新能源汽车补能自由的必经之路。至于充电桩分布不均的问题,一方面需要政策的调节,另一方面其实也是成本效益的体现。

目前,超级快充被质疑的理由主要是成本以及可能对电网等基础设施造成的冲击。那么,实际情况如何?

01.

超级快充如何定义?

首先我们来看什么是超级快充?

目前国内尚没有明确的标准定义,从车企的视角来看,能实现加油般速度的充电才算超充,即达到480kW的充电功率。

而美国能源部对XFC(eXtreme-Fast Charging)定义为:0-80% SOC的充电时间<=10分钟(新增逾55度电或逾320km续航,平均充电倍率6C及以上)。同时,电池比能量>=200Wh/kg,充电桩功率>=400kw(欧洲定义为>=350kw)。

此处需要明确几个概念。超级快充涉及电池、整车和充电桩三个方面。车和桩都有不同充电功率和电压。

充电电量=充电功率*充电时间,因此充电功率直接关乎充电速度。而充电功率=充电电流*系统电压。由于电流增大对电池本身热管理要求较高,因此目前整车所能承受最大电流有限,大部分车企采用的都是增大充电电压来提高充电速度的方案,也就是目前常说的800V平台。

而常说的2C,4C则是一种对充电速度的表述,C表示电池充放电能力倍率。1C指在1小时内充满,2C指二分之一小时(30分钟)内充满,3C指三分之一小时(20分钟)内充满,而4C则是四分之一小时(15分钟)内充满。

巨湾技研根据国内主要车企发布的800V及以上高压极充车型规划判断,2023年满足3C以上高压快充的车型将密集上市,2025年主流车型将均会支持高压极充。预计到2026年底,支持高压极充车型的市场保有量将达到1300万辆以上。

当然,这是预估的数据。实际包括埃安、极狐、小鹏、极氪、理想、比亚迪等车企均已宣布推出高压平台车型。以小鹏为例,目前已有G9和G6两款高压平台车型落地。

电池方面,巨湾技研6月发布的凤凰电池据称在300-1000V不同电压平台下均可实现最高8C(0-80%充电仅需6分钟)极速充电,同时在安全性、使用寿命、比能量、续航和成本等方面也表现出色。

而在桩端,数据显示,目前500V以下充电桩仍占到36%,而功率达到180kW以上的充电桩更是小于5%。120kW-210kW充电设施是目前主流功率范围,建设占比为52%。超级快充桩的普及仍需要时间。

总体而言,无论车端、桩端,还是电池的发展都还在起步阶段。

02.

全液冷超充与“光储充一体化”,两个可能的解决方案

前文我们提到,超级快充普遍被质疑的两个问题,成本和对电网的冲击,我们来看目前的发展情况。

首先,如前所述,由于车端成本包含在整车售价中,主要取决于车厂对成本和售价的平衡。此处我们以小鹏G6为例。刚刚上市的小鹏G6售价20.99万起,全系标配800V高压平台。作为起步阶段的产品,能做到20万车型的标配,其后续成本下降成为20万以内主流车型标配的门槛是相对容易的。

桩端才是目前充电焦虑的根源。

桩端的成本问题其实可以转化为,充电站的运营者是否能赚钱?

目前,充电站的收入主要来源是电费差价与充电服务费。业内人士表示,目前充电服务费为千瓦时4-8毛左右,很难实现真正盈利,需要依靠国家补贴。

华为数字能源技术有限公司副总裁何波在7月1日的电动汽车超级快充产业峰会上发言时提到,欧洲高速快充的服务费可达到4.5元每度电。前提是,充电站确实为用户提供了良好的体验。这也是一种解题的思路。

华为在上海车展期间发布了全液冷超充架构,据称可做到“一秒一公里”,“一杯咖啡,满电出发”。

该液冷超充架构采用充电主机和终端解耦的方式,输出电压范围200-1000V,最大输出电流600A,最大输出功率600kW。同时支持600kW超充桩与250kW快充桩,最大支持12个车位。

智驾网也在现场体验了最新的超充桩,具体见下方视频。

由于采用了功率池化模式,充电桩终端可根据车辆功率自动调节单枪输出功率,避免造成浪费。例如,250kW的快充枪适配180kW车辆时,输出功率为180kW,匹配60kW的车辆输出功率即为60kW。

而全液冷的设计使其在充电时更加静音,电线也不需要加粗,整体更加轻巧,系统可靠性更高。据何波表示,不同于一般充电桩仅3-5年的使用寿命,华为液冷桩的使用寿命可长达20年。

除了上述优势,关于目前超充桩可能遇到的问题,华为全液冷超充桩虽然总体成本可能嗯增加,但由于充电成功率更高,充电速度更快,维护成本更低,因而也能实现更低的度电成本,提高运营商的利润率。同时,由于其功率利用率高,能服务更多车辆,更方便实现对电网的协同与管理。

而超充车辆普及后同时充电可能对电网造成的冲击,其解决方案除了对电网升级,也包括目前普遍被是为未来充电站模式的“光储充一体化”充电站。

在国际数字能源展上,包括南方电网、星星快充以及永泰数能科技等多家供应商展示了其光储充一体化充电站解决方案。其原理是将光伏发电与储能作为市电的补充,一方面能减少超级快充对电网的直接影响,缓解用电压力,同时也能降低用电成本。

储能的原理是在夜间用谷电充电后在白天为车辆供电。一方面可赚取电费差价,同时也能降低同时充电对电网的直接冲击。

当然,由于光伏和储能建设成本较高,如果仅以电费作为收入,回本时间较长,目前建站的运营商仍指望国家补贴。

从政策来看,国家层面已不再对新建光伏项目提供补贴,不过地方政府层面仍有不同的按项目发电量进行发放的补贴。

储能项目的补贴也视省市各有不同,以广州黄埔区、开发区的相关意见稿为例,“对装机容量1兆瓦以上及以上的储能项目,自并网投运次月起按放电量给予投资主体0.3元/千瓦时奖励,连续奖励不超过2年,资助总额最高300万元。”

同时,对于光储充一体化充电站,企业也提供了智慧能源云平台,可看到实时的用能情况,并可实现调度,多能互补实现最佳收益。

03.

应用实例:“城市驿站”充电站

永泰数能在产业峰会上讲解了其以华为全液冷超充架构为充电主体的充电站设计思路。

基于目前充电站的问题,在设计新型充电站时需要解决的问题是:

1.原有变压器容量不足,大部分低于800kW,最大只能部署4台180kW或6台120kW双枪充电桩,最多12个快充车位。

2.现有充电桩普遍故障率较高,增加维护成本。

3.充电时间长,“翻台率”低,高峰期排队,减少运营收益。

4.未来改造扩容困难。

5.电费开支大,限电、断电风险。

6.无休息场所,充电体验差。

永泰称为“城市驿站”的充电站,在充电桩系统配置上采用华为液冷超充主机加永泰终端的模式,共规划19个车位。包括华为600kW液冷超充系统一拖5的终端配置与永泰直流快充桩。

根据永泰的估算,按照每枪平均充电6h/天,50度电/小时充电,服务费用0.5元,运营费用10%,电量损耗5%,收益为75.3万元/年。

由于液冷超快充带来更好的充电体验,利用率更高,且其高可靠高散热长寿命的特征,可降低故障,减少运维成本和因无法充电造成的间接经济损失1.5万/年。

光伏系统采用的是光伏雨棚一体化设计,光伏发电100%自发自用。

采用243块功率为540W的单晶组,总装机容量131kW,年发电量11.98万度电,按0.9元/kWh计算,光伏投资回报在5年内。在不改造变压器前提下,配合储能可多增加2个快充车位,年综合收益约增加5-10万元。

储能方案采用分布式储能系统设计,即插即用,可完成新能源本地消纳、削峰填谷节约电费。

整个储能系统为2充2放的运行模式,按深圳现有的峰谷差价0.73元计算,可以做到5年内收回投资。

此外,储能柜未来还可参与虚拟电厂,增加额外收益。在限电或停电情况下,也可作为临时备用电源。同样,在不改造变压器前提下,可多增加2个快充车位,年综合收益约增加5-10万元。

此外,永泰的“城市驿站”充电站还设计了两轮电动车的快速换电柜,可解决骑手续航问题的同时增加部分收入。

另外,充电站还可开发休闲奶茶区、咖啡厅等设施,在增加流量的同时增加销售收益,并有利于扩大知名度。

永泰数能计划2023年在一线与省会城市部署15+“城市驿站”示范站。

总体而言,超级快充仍处于起步阶段,需要解决的问题依然存在,但产业,正在快速发展。

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