補能快捷、便利已成為新能源汽車規模化推廣的關鍵因素之一。大功率快充技術以其獨特優勢贏得了各方青睞并加碼應用。尋求應用最優解、助力產業高質量發展,是全行業乃至全社會共同面對的重大課題。
11月21日下午,2024中國汽車充換電生態大會之“大功率充電模式研討”主題論壇在山西太原舉辦。本場論壇由深圳市新能源汽車運營企業協會秘書長張兢兢主持,中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟、中國汽車工業協會充換電分會副秘書長仝宗旗為論壇致辭。重慶市經濟和信息化委員會重慶市超充基礎設施建設工作專班相關負責人鐘欣、北京汽車研究總院充電業務負責人張大宇、極氪智能科技極氪能源副總經理丁誠、陜西西部智聯新能源產業集團有限公司總經理田方、開邁斯新能源科技有限公司產品研發總監段蘇楠、華為技術有限公司智能充電全球業務副總裁彭鵬、湖南京能新能源科技有限公司研究院院長陳滔、陽光電源股份有限公司充電事業部副總經理翟寄文、武漢合智數字能源技術有限公司副總經理李順章、深圳市沃爾新能源電氣科技股份有限公司技術經理杜青林、星星充電中國區解決方案中心副總經理張督宇等來自地方相關部門、整車企業、運營及設備企業的優秀代表發表精彩演講,共同探討大功率充電技術的挑戰與問題、發展路線與未來趨勢,共同開啟這一領域的發展新篇章。
唯“快”能解憂,“普快”成剛需
國內新能源汽車剛剛跨入年產銷千萬輛時代,月度市場占有率已連續數月超過傳統燃油車。隨著越來越多的消費者選擇新能源汽車,充電設施網絡的布局與建設隨之加速,已成為推動行業發展的關鍵因素之一。
從汽車開啟電動化轉型的那一天起,里程焦慮、充電焦慮便一直是核心難題。作為電動汽車的重要配套設施和支撐,高效的補能服務已成為提升用戶體驗、解決里程焦慮的最佳方案。
彭鵬指出,隨著新能源汽車發展從量變到質變,電動化路徑正從長續航轉變為超快充。大功率充電(含兆瓦級充電)是普及汽車電動化的基本需求,能讓產業鏈多方受益,加速汽車電動化及充電基礎設施高質量發展。
仝宗旗也在為本場論壇致辭時表示,“隨著市場需求的激增,大功率充電技術作為提升充電效率、縮短充電時間的關鍵,對于改善用戶體驗、推動新能源汽車普及、實現綠色出行和可持續發展具有不可替代的作用,已成為行業發展的熱點。”
充電聯盟統計數據顯示,隨著車企800V電壓平臺車輛的推廣應用,我國公共直流充電基礎設施也進行了升級改造,2024年1-9月新增充電基礎設施750V以上電壓充電樁規模占99%。截至2024年10月底,全國大功率充電樁數量接近10萬臺。
另據充電聯盟的充電行為白皮書統計,72%的用戶更偏愛120kW以上大功率充電樁。
“超充作為能源革命的先鋒,其主要工作原理是通過高電壓大電流的方式,在較短的時間為電動汽車充電。”陳滔認為,發展超充技術的重大意義不止于加快電動車的充電速度,更能推動可再生能源的發展,優化能源分配,促進技術的創新。
為了這個“快”字,車企、樁企、運營企業及各地方相關部門等產業生態的多方力量,圍繞大功率超快充技術,從車樁協同、關鍵技術、場景應用等各個方面進行大量探索。
車企求索:超充下探,快上加“智”
目前,中高端新能源車型普遍具備>100kW快速充電能力,為高功率充電樁的適用提供了先決條件。段蘇楠表示,展望未來,隨著更多的800V平臺車型的量產,可實現的最大充電功率將進一步提升,推動高功率快充增長滲透。
“超充技術目前主要有兩個發展方向:增大電流和提高電壓。”李順章指出,二者各有優缺點,但隨著技術和器件迭代,1000V超充的性價比不斷提升,高電壓方案可能會成為未來的重要發展方向。
隨著高壓供應鏈的逐漸成熟,小鵬、比亞迪、嵐圖、理想等企業紛紛進軍800V架構的高壓平臺,超充技術在新能源汽車產品中不斷加速普及。數據顯示,目前市面上已發布的800V高壓車型多達60余款,2024年上半年800V車型滲透率已近8%。
以北汽極狐為例,據張大宇介紹,(我們自己)800V車型的滲透率達到了30%,北汽推出的高壓超充車型阿爾法T5售價15萬元起。高壓超充車型價格從最早的80萬元降至30萬元,甚至已下探到15萬元,A級車上也已經有800V高壓超充配置,之后將逐步普及更多車型上。北汽還為用戶定制開發了極狐的超級充電樁,電壓1000V,電流800A,最大可以支持600-800千瓦。目前已上線200余座充電站。
目前,北汽已經在開展800V/6C超充電池技術研發,充電功率600kW以上,充電電流900A以上,將于2026年后上市推出。
眾多車企根據不同應用場景對超快充技術進行了多方探索和改進。
作為極氪旗下補能業務子品牌的相關負責人,丁誠表示,我們在業內是第一家布局“車電網三個800V全生態解決方案”的企業,極氪不僅推出多款全棧800V的車型,還實現了800V動力電池的全棧自研與進化創新,部署的極充網絡也是中國第一個全系具備800V高壓快充能力的充電網絡。
丁誠認為,充電速度只是電動汽車用戶體驗的基礎。依托專業團隊、自研技術、智能運營,極氪能源充電地圖的發展已經實現了更精準、更便捷、更智能的服務體驗。為了爭取更加極致的充電體驗,今年三季度,極氪能源集成超快充樁的自動充電機器人上線,配合V3極充樁,最大輸出功率可達800kW。配合泊車端到端場景模型與實時通信,未來可實現車輛在無人狀態下完成自主高效補能,提供最方便最絲滑的加電體驗。
據悉,在千站萬樁的大戰略背景下,極氪能源在2024年沖擊超快充千站的布局,2026年實現超快充萬樁的布局。
在商用車特別是電動重卡這一細領域,田方表示,在市場需求引導下,超充重卡產品展現出更多活力與優勢:面對多樣化的運輸場景,動力電池容量可大可小、成本可控;能大幅減少充電時間,保證運輸趟次,提高運營效率;適用范圍廣,哪里都能充且充得快、充得穩;通過“車+電池+補能+金融”可共同打造新能源產業生態,提供全方位的配套服務;“多掙少花”,全生命周期綜合持有產出比高。據介紹,西部智聯打造了全球首款超快充商用車,包含牽引及自卸兩個產品形態,擁有標載、復合、加強、超強四個產品序列,形成超快充全系列商用車產品矩陣,以創新重卡產品適配更多超級快充場景。
設備及運營企業:應對技術與場景挑戰
目前,我國在大功率充電技術領域已取得顯著成就,形成了液冷、隔離風冷、傳統風冷等多種成熟方案路線,每條路線都有其獨特的優勢和適用場景,為大功率充電技術的高質量發展奠定了堅實基礎。
從應用場景看,目前大功率直流充電有四個主要的應用場景:分別是商業區域、重卡區域、高速公路服務區和城市快充站,其中重卡和高速公路服務區是大功率直流充電非常重要的兩個應用領域。
李順章指出,特別是在重卡和物流車隊領域,國內仍以大功率充電為主,尤其是在港口、鋼鐵、礦山、城市基建園區和城市配送等場景中。
大功率超充技術的推廣正幫助各類企業破解一系列應用場景難題。據張督宇介紹,例如企業在集中式公共充電場景中會面臨規劃選址、產品選型,產品高效穩定可靠運行、重要場景如何實現快速充電、如何實現高投資收益、如何迅速排除故障等問題。星星充電的解決思路正是以大功率超充構建優質的經營性解決方案,其大功率超充產品的代表星星超充樁液冷及風冷功率柜作為功率池,并按照使用場景設計了4款充電終端,分別對應從300A到800A不同的電流等級。通過靈活搭配,實現快充、超充場景的全覆蓋。企業可提供一站式交鑰匙服務,包括充電產品、工程施工選址、充電使用的云平臺以及做光儲充一體化的能源云平臺等。
“從充電行業技術發展方向看,大功率液冷及超充技術仍然為主要發展路線。”段蘇楠指出,此外,全灌膠風冷技術、碳化硅材料應用及智能功率池技術也存在應用空間。
但在當前的推廣應用中,大功率充電技術還面臨一系列技術挑戰。
據翟寄文分析,從充電設施技術層面看主要有3大挑戰,一是越來越大的散熱需求;二是由于功率增大隨之而來的整機效率問題;三是由噪聲帶來的用戶體驗、場站選址等問題。
在散熱方面,目前通常采用的強制冷卻方法分為風冷散熱、液體散熱、制冷片散熱三種。其中液體散熱是強制冷卻的首選方式。杜青林指出,但目前隨著用戶對線纜體驗感的要求越來越高,液冷線纜的外徑越做細,外被越做越薄,在實際的使用過程中出現問題的概率也隨之變大,常見使用問題包括液冷線纜外被鼓包、液冷線纜中液冷管爆管、液冷線纜打扭、溫度報警值設置不合理、加錯冷卻介質、布線問題導致液冷管過度彎折等。
另一個值得關注的問題是大功率直流充電的廣泛應用會對電網產生影響,主要表現為易導致電網負荷顯著增加,功率快速上升和下降導致電網波動加劇,對電網穩定性構成挑戰。由此產生了充電難、運維工作繁瑣、收益相對較低等一系列問題,亟需關鍵技術的突破。
城市樣本:重慶的超充“捷”徑
構建良好的新能源汽車充電生態系統需要各方力量的積極參與。目前全國多個城市正在積極打造“超充之城”,大大助力大功率充電技術的規模化推廣。
據了解,深圳、廣州、重慶、海南等省市在近年來采取了一系列有力的發展舉措,各種建設計劃、行動計劃紛至沓來。深圳正推進世界一流“超充之城”建設,已發布《深圳市新能源汽車超充設施專項規劃(2023—2025年)》;《廣州市加快推進電動汽車充電基礎設施建設三年行動方案(2022—2024年)》明確2024年建成超級快充站約1000座;海南省則規劃到2023年建成超100座超充站;到2025年建成超400座超充站。
在各大超充都市的角逐中,重慶的“便捷超充”發展之路頗具典型樣本價值。
《重慶市新能源汽車便捷超充行動計劃(2024—2025年)》提出:到2025年底,全市建成超充站2000座,超充槍4000個,中心城區1340座,主城新區以及萬州區430座,兩群地區100座,高速公路服務區170座。
這一行動計劃不僅有目標,更有4大原則強化頂層設計、8大重點任務多措并舉發展以及5項保障措施加強各方聯動。
《重慶市超充基礎設施建設技術指南(2024年)》《全市超充基礎設施建設評價獎勵辦法(2024年)》《全市1031鄉鎮街道超充及快充基礎設施全覆蓋工作方案》等一系列具體文件迅速出臺,重慶市還采取多種聯動方式營造了全社會廣泛參與打造一流便捷超充生態的良好氛圍。
據鐘欣介紹,重慶市作為國家電動汽車換電模式試點、國家公共領域全面電動化試點、充電基礎設施建設應用示范縣和示范鄉鎮試點、縣域充換電設施補短板試點等多個國家級先行先試城市,行業發展優勢顯著。同時,重慶正積極申報國家級車網互動規模化應用試點城市,著力培育車網融合互動新型產業生態,支撐新型能源體系和新型電力系統構建。
展望未來,城市中高壓超充樁建設比例有望繼續提升,電壓或將達到950V以上,單槍充電功率達到480kW以上。
在這一發展趨勢下,許多城市對現有500V充電樁進行升級改造就需提上日程。例如深圳已經發布了老舊樁判定規范,以助力充電高質量發展、高壓800V車型推廣普及。
由于高壓超充需要更多的電力資源和投建費用,許多企業代表都希望政府能繼續給予一定的扶持和補貼支持。