聚焦“新基建”下的充电桩产业

发布时间: 2020-05-11 10:23:59   来源:中国能源报  作者:卢奇秀

  一头连接能源,一头连接交通,充电桩产业健康高质量发展意义重大。乘着“新基建”的东风,充电桩产业无疑将迎来新一轮建设热潮,同时,也必将呈现出与此前不同的特点。本期开始,本刊推出“聚焦‘新基建’下的充电桩产业”系列报道,剖析充电桩产业发展瓶颈,探讨行业发展方向。

  日前,华为在线上发布了HUAWEI HiCharger直流快充模块,分为国内版30kW和国外版20kW两个版本,最高效率分别达96.4%和96.55%。两个版本尺寸相同,支持充电桩同尺寸扩容,能实现300-1000V全段恒功率输出,可满足未来车辆高压快充演进趋势。这也是华为首次公开发布充电模块产品。

  据了解,该产品的“卖点”在于其效率、静音模式和风冷控制等方面的性能优势。但实际上,对于30kW的直流快充模块技术,国内主流模块供应商已普遍掌握,有业内人士向记者坦言,公共类快充电站缺口问题突出,除了持续优化性能外,如何让充电解决方案在各类应用场景实现落地,已成为运营商面临的主要困境。

  是“刚需” 大功率直流快充前景广

  目前,充电桩主要有交流、直流两种技术方案。直流充电桩功率大,可直接为电动汽车的动力电池充电,充电时间短,成本较高,多服务于出租车、网约车等运营类车辆;交流充电桩功率较小,需要通过车载充电机为电动汽车充电,充电速度较慢,多用于小区充电。

  为缩短充电时间,业内已经研究布局350kW及以上的大功率直流充电技术,10-15分钟即可为电动汽车充满电。

  “随着电动汽车的大规模应用,用户对临时性、应急性和长距离出行的充电需求日益增多,用户充电难、充电慢的问题还没有得到根本解决,在这种情况下,大功率直流快充技术和产品显示出关键的支撑作用。”在国网电动汽车服务有限公司副总经理贾俊国看来,大功率直流充电桩属于刚性需求,可以显著缩短充电时间,提升充电桩的使用频率。

  “工欲善其事,必先利其器”,当前充电运维中出现的问题不容忽视。华为网络能源产品线mPower充电业务总经理匡平坦言,在调查中发现,充电运维市场面临四大挑战,首先是设备生命周期短,当前充电桩端的电压及功率不能满足未来车辆的充电演进需要,投资不确定性高;其次是运维成本高,当前产品的可靠性不足,部分运营商的运维费用甚至超过成本的10%;第三是系统效率低;第四是充电噪音问题影响充电站的选址。

  “直流快充模块作为充电桩的核心部件,是整个充电桩稳定可靠的关键。”匡平介绍称,HUAWEI HiCharger直流快充模块的优势在于高功率密度、高效率、高可靠和低噪音,0.6%的年平均失效率远低于3%至5%的业界均值,“可有效减少充电桩质量问题,降低安全隐患,大幅节省运营商和桩企生命周期运维费用。”

  据悉,华为从2014年开始布局电动汽车充电业务,此次推出的是第三代充电模块产品,前两代产品已广泛应用于国家电网、星星充电、南网电动等充电运营商中。

  成主流 30kW直流模块受追捧

  近年来,随着新能源汽车的快速发展,充电设备的成熟度也得到了显著提升。中国电力企业联合会标准化管理中心主任刘永东坦言,在2015年开展的第一期全国电动汽车传导充电互操作测试中,直流充电成功率几乎为零。但经过近几年全行业的努力,充电成功率已由2017年的91%增长至2019年的98%,充电兼容性获得突破性进展。

  为缓解充电时间过长问题,开发大功率充电桩,必须使用更多的充电模块。一个350kW的直流充电桩,如果使用15kW充电模块,需要24个并联,而采用30kW充电模块,只需要12个并联。模块并联的数量越少,模块之间的均流和控制越稳定可靠,充电桩系统的集成度越高,越有成本优势。

  但模块功率并不是越高越好。星星充电高级副总裁高海军表示,从目前的市场应用来看,30kW是当前最被市场接受的模块功率,也是未来的主流和方向。“这有利于充电桩总体充电功率布局以及不同单枪充电分配。”他解释称,小功率模块需要并联的数量,会增加整桩重量,而过大模块又会引起功率的分配问题,“电动汽车在充电的初始阶段和充电过程中要大功率充电,而充电到80%以后,需要切换成小功率充电,但模块难以进行分配,仍保持满负荷运行,会造成电量的浪费。”

  “直流快充模块的主要技术指标在输出的电压范围、输出电流以及模块的转换效率。”高海军进一步介绍,目前主流供应商的模块都可以实现从200-1000V的输出电压,基本覆盖了市场销售的全部车型,国内从事充电模块的企业很多,随着市场的逐步发展,充电模块生产企业向少数头部企业集中的趋势将越来越明显。

  在高海军看来,未来充电桩模块提升可以从两个方面入手,首先是功率分配要更加智能化,大功率模块也能输出小功率;其次是大功率的单体模块将带来更高的散热需求,水冷模块或将替代风冷技术成为主要发展方向。

  落地难 多重掣肘待解决

  从用户需求的角度看,充电时间当然越短越好,但充电的速度取决于汽车端能够接受功率的大小。高海军坦言,不同SOC(集成电路芯片)状态对功率的需求是不同的,此外,当前快充技术对电动汽车的电池寿命有一定影响,还需要不断进行产业升级和技术迭代,将影响降到微乎其微。

  大功率直流充电桩也对整车、动力电池和电网也提出了要求。电压、电流的显著提升要求整车具有更高的高压防护等级和热管理,充电桩元器件的耐压、绝缘、线缆的重量和粗度、温控、兼容性等方面都需要改进。

  在高海军看来,规模布局大功率直流充电桩的难点在土地和电力问题上。“出租车、网约车想在市中心充电运行,但是这些地方建充电场站用地很困难,即使建成了,服务费也跟着提上去了;要实现快速充电就要对电力进行扩容,企业的运营成本也会随之增加许多。”

  智充科技CEO丁锐告诉记者,大功率直流充电桩技术本身没有多大难度,关键是要找到合适的商业模式。“对规模较大的充电运营商而言,超级快充投入大、车型匹配少,短时间内很难布局。而对中小运营商来讲,要根据本地客户和应用场景的不同需求购买相关解决方案。”

  高海军认为,交流充电桩和直流充电桩各有优势,建设落地还是要分场景。“直流桩受小区电力容量总负荷限制,很难大量配建。如果用户的充电时间不是主要考虑因素,交流桩未来将有体量优势,充电运营企业要进行针对性和前瞻性的建设。”

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      关键词: 新基建,充电桩

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