一頭連接能源，一頭連接交通，充電樁產(chǎn)業(yè)健康高質(zhì)量發(fā)展意義重大。乘著“新基建”的東風(fēng)，充電樁產(chǎn)業(yè)無疑將迎來新一輪建設(shè)熱潮，同時(shí)，也必將呈現(xiàn)出與此前不同的特點(diǎn)。本期開始，本刊推出“聚焦‘新基建’下的充電樁產(chǎn)業(yè)”系列報(bào)道，剖析充電樁產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，探討行業(yè)發(fā)展方向。
日前，華為在線上發(fā)布了HUAWEI HiCharger直流快充模塊，分為國內(nèi)版30kW和國外版20kW兩個(gè)版本，最高效率分別達(dá)96.4%和96.55%。兩個(gè)版本尺寸相同，支持充電樁同尺寸擴(kuò)容，能實(shí)現(xiàn)300-1000V全段恒功率輸出，可滿足未來車輛高壓快充演進(jìn)趨勢(shì)。這也是華為首次公開發(fā)布充電模塊產(chǎn)品。
據(jù)了解，該產(chǎn)品的“賣點(diǎn)”在于其效率、靜音模式和風(fēng)冷控制等方面的性能優(yōu)勢(shì)。但實(shí)際上，對(duì)于30kW的直流快充模塊技術(shù)，國內(nèi)主流模塊供應(yīng)商已普遍掌握，有業(yè)內(nèi)人士向記者坦言，公共類快充電站缺口問題突出，除了持續(xù)優(yōu)化性能外，如何讓充電解決方案在各類應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)落地，已成為運(yùn)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(shù)方案。直流充電樁功率大，可直接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電，充電時(shí)間短，成本較高，多服務(wù)于出租車、網(wǎng)約車等運(yùn)營類車輛;交流充電樁功率較小，需要通過車載充電機(jī)為電動(dòng)汽車充電，充電速度較慢，多用于小區(qū)充電。
為縮短充電時(shí)間，業(yè)內(nèi)已經(jīng)研究布局350kW及以上的大功率直流充電技術(shù)，10-15分鐘即可為電動(dòng)汽車充滿電。
“隨著電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用，用戶對(duì)臨時(shí)性、應(yīng)急性和長(zhǎng)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(shù)和產(chǎn)品顯示出關(guān)鍵的支撐作用。”在國網(wǎng)電動(dòng)汽車服務(wù)有限公司副總經(jīng)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(shí)間，提升充電樁的使用頻率。
“工欲善其事，必先利其器”，當(dāng)前充電運(yùn)維中出現(xiàn)的問題不容忽視。華為網(wǎng)絡(luò)能源產(chǎn)品線mPower充電業(yè)務(wù)總經(jīng)理匡平坦言，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，充電運(yùn)維市場(chǎng)面臨四大挑戰(zhàn)，首先是設(shè)備生命周期短，當(dāng)前充電樁端的電壓及功率不能滿足未來車輛的充電演進(jìn)需要，投資不確定性高;其次是運(yùn)維成本高，當(dāng)前產(chǎn)品的可靠性不足，部分運(yùn)營商的運(yùn)維費(fèi)用甚至超過成本的10%;第三是系統(tǒng)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(gè)充電樁穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵。”匡平介紹稱，HUAWEI HiCharger直流快充模塊的優(yōu)勢(shì)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(yuǎn)低于3%至5%的業(yè)界均值，“可有效減少充電樁質(zhì)量問題，降低安全隱患，大幅節(jié)省運(yùn)營商和樁企生命周期運(yùn)維費(fèi)用。”
據(jù)悉，華為從2014年開始布局電動(dòng)汽車充電業(yè)務(wù)，此次推出的是第三代充電模塊產(chǎn)品，前兩代產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于國家電網(wǎng)、星星充電、南網(wǎng)電動(dòng)等充電運(yùn)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(fā)展，充電設(shè)備的成熟度也得到了顯著提升。中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)汽車傳導(dǎo)充電互操作測(cè)試中，直流充電成功率幾乎為零。但經(jīng)過近幾年全行業(yè)的努力，充電成功率已由2017年的91%增長(zhǎng)至2019年的98%，充電兼容性獲得突破性進(jìn)展。
為緩解充電時(shí)間過長(zhǎng)問題，開發(fā)大功率充電樁，必須使用更多的充電模塊。一個(gè)350kW的直流充電樁，如果使用15kW充電模塊，需要24個(gè)并聯(lián)，而采用30kW充電模塊，只需要12個(gè)并聯(lián)。模塊并聯(lián)的數(shù)量越少，模塊之間的均流和控制越穩(wěn)定可靠，充電樁系統(tǒng)的集成度越高，越有成本優(yōu)勢(shì)。
但模塊功率并不是越高越好。星星充電高級(jí)副總裁高海軍表示，從目前的市場(chǎng)應(yīng)用來看，30kW是當(dāng)前最被市場(chǎng)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(lián)的數(shù)量，會(huì)增加整樁重量，而過大模塊又會(huì)引起功率的分配問題，“電動(dòng)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(jìn)行分配，仍保持滿負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)造成電量的浪費(fèi)。”
“直流快充模塊的主要技術(shù)指標(biāo)在輸出的電壓范圍、輸出電流以及模塊的轉(zhuǎn)換效率。”高海軍進(jìn)一步介紹，目前主流供應(yīng)商的模塊都可以實(shí)現(xiàn)從200-1000V的輸出電壓，基本覆蓋了市場(chǎng)銷售的全部車型，國內(nèi)從事充電模塊的企業(yè)很多，隨著市場(chǎng)的逐步發(fā)展，充電模塊生產(chǎn)企業(yè)向少數(shù)頭部企業(yè)集中的趨勢(shì)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(gè)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?qū)⑻娲L(fēng)冷技術(shù)成為主要發(fā)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(shí)間當(dāng)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(tài)對(duì)功率的需求是不同的，此外，當(dāng)前快充技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車的電池壽命有一定影響，還需要不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)迭代，將影響降到微乎其微。
大功率直流充電樁也對(duì)整車、動(dòng)力電池和電網(wǎng)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(hù)等級(jí)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(jìn)。
在高海軍看來，規(guī)模布局大功率直流充電樁的難點(diǎn)在土地和電力問題上。“出租車、網(wǎng)約車想在市中心充電運(yùn)行，但是這些地方建充電場(chǎng)站用地很困難，即使建成了，服務(wù)費(fèi)也跟著提上去了;要實(shí)現(xiàn)快速充電就要對(duì)電力進(jìn)行擴(kuò)容，企業(yè)的運(yùn)營成本也會(huì)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(shù)本身沒有多大難度，關(guān)鍵是要找到合適的商業(yè)模式。“對(duì)規(guī)模較大的充電運(yùn)營商而言，超級(jí)快充投入大、車型匹配少，短時(shí)間內(nèi)很難布局。而對(duì)中小運(yùn)營商來講，要根據(jù)本地客戶和應(yīng)用場(chǎng)景的不同需求購買相關(guān)解決方案。”
高海軍認(rèn)為，交流充電樁和直流充電樁各有優(yōu)勢(shì)，建設(shè)落地還是要分場(chǎng)景。“直流樁受小區(qū)電力容量總負(fù)荷限制，很難大量配建。如果用戶的充電時(shí)間不是主要考慮因素，交流樁未來將有體量?jī)?yōu)勢(shì)，充電運(yùn)營企業(yè)要進(jìn)行針對(duì)性和前瞻性的建設(shè)。”
評(píng)論