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2024充電網(wǎng)絡(luò)十大趨勢:超充化,全液冷架構(gòu),慢充直流化……

作者:周 洲 來源:汽車商業(yè)評論 發(fā)布時間:2024-02-18 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:華為智能充電網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域總裁王志武稱,充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不完善仍是整個電動汽車產(chǎn)業(yè)的第一痛點。

王志武是在2024智能充電網(wǎng)絡(luò)十大趨勢發(fā)布會作出上述判斷的。

1月30日下午,華為以“讓有路的地方就有高質(zhì)量充電”為主題,舉辦2024智能充電網(wǎng)絡(luò)十大趨勢發(fā)布會。發(fā)布會上,王志武從技術(shù)與行業(yè)兩個維度,解讀了2024年智能充電網(wǎng)絡(luò)十大趨勢。

他稱,過去3年,電動汽車持續(xù)超預(yù)期發(fā)展,在未來10年,整個電動汽車的保有量會增長至少10倍,乘用車會從當(dāng)前的1800萬輛快速增加到1.8億輛,商用車會從244萬輛增加到2234萬輛,充電量至少增長8倍,會從當(dāng)前的3000億度電快速增加到2.4萬億度。2.4萬億度相當(dāng)于當(dāng)前全社會用電量的10%。

回到充電網(wǎng)絡(luò)本身,充電網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上仍然是整個電動汽車產(chǎn)業(yè)的第一痛點,是汽車電動化的產(chǎn)業(yè)底座,也是未來新型的城市基礎(chǔ)設(shè)施。建好一張網(wǎng),提升電動汽車的滲透力,同樣也會繁榮本地的產(chǎn)業(yè)和生態(tài)。

充電網(wǎng)絡(luò)還有一個特點:它本質(zhì)是地盤和流量生意。王志武認(rèn)為,一次投資地盤,隨著電動汽車流量的持續(xù)增長,未來一定會實現(xiàn)長期收益。

2023年,華為與客戶伙伴在50多個城市落地了超充樣板,建設(shè)了20多條高速超充電網(wǎng)線路,包括在318環(huán)境極其嚴(yán)苛的川藏線路上實現(xiàn)了超充綠廊全線貫通。王志武介紹,2024年華為將與客戶伙伴建設(shè)10萬根樁。

趨勢一:高質(zhì)量發(fā)展

過去5—10年,充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。但是隨著電動汽車數(shù)量的爆發(fā)式增長,存量充電基礎(chǔ)設(shè)施的矛盾也在不斷凸顯。

具體來說有兩個層次。從宏觀層面來講,仍然存在覆蓋不全、結(jié)構(gòu)不合理。

從當(dāng)前來看,中國仍然有10%的充電服務(wù)區(qū)是沒有建設(shè)覆蓋充電站的,鄉(xiāng)村的覆蓋率更低,剛剛起步。

從結(jié)構(gòu)性上來講,當(dāng)前超過99%的充電樁是快充或者慢充為主,幾乎沒有超充樁的存在。這樣的結(jié)構(gòu)無法支撐電動汽車下一階段的超充化發(fā)展。

從微觀層面,也同樣存在三個挑戰(zhàn)。第一:運維的挑戰(zhàn),成本高昂,啞設(shè)備占比超過30%。

第二,設(shè)備質(zhì)量差,只有3—5年的壽命,充電運營商還沒有收回投資,設(shè)備就面臨更換,這也是造成當(dāng)前充電運營商普遍虧損的關(guān)鍵因素。

第三,服務(wù)質(zhì)量差,仍然有10%的充電樁是僵尸樁,車主到了以后無法充電,進一步加劇了充電焦慮。國家部委也注意到這一點,在去年連續(xù)密集16次發(fā)文,有12次強調(diào)了高質(zhì)量發(fā)展,已經(jīng)成為全行業(yè)的共識。

在廣州、深圳、重慶等城市,地方政府主導(dǎo)提出了“充電一張網(wǎng)”。

王志武認(rèn)為,未來踐行充電網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量發(fā)展的四大路徑包括頂層的統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計、底層的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、政府的統(tǒng)一監(jiān)管、用戶運營的統(tǒng)一平臺。

趨勢二:全面超充化

技術(shù)側(cè)方面,第三代半導(dǎo)體以碳化硅、氮化鉀為代表的功率半導(dǎo)體已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn),這兩個技術(shù)的成熟不只帶來效率上的大幅提升,更重要是實現(xiàn)了高壓化。高壓化對于超充來講,意味著小電流,支撐了整個超充技術(shù)的快速發(fā)展。

電芯側(cè),大倍率的4C電芯從去年開始已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)模量產(chǎn)化。4C的超充電芯與普通的快充電芯相比成本是非常趨近的。在這兩個因素作用下,超充化是一個不可阻擋的趨勢。這從車企最近發(fā)布的車型上得到了印證。

2021年,支持超充的車型只有8款,在2023年年底的廣州車展上,支持超充的車型快速增加到113款。

另外從超充的結(jié)構(gòu)性上來看,也正在從高端向中低端快速滲透,這會支撐超充車型的數(shù)量快速上量。

從商用車來看,超充的價值更加巨大,對于商用車來講時間就是金錢。預(yù)測2028年,高壓超充車型占比將超過60%。

超充車型超過60%以后,對存量的充電基礎(chǔ)設(shè)施會帶來挑戰(zhàn),大量的快充慢充充電樁會面臨升級和淘汰。

趨勢三:極致體驗

新能源汽車加速普及,私家車主取代運營車主成為主力軍,充電需求由成本優(yōu)先走向體驗優(yōu)先。

2019年,國內(nèi)運營車的占比高達80%,僅僅三年以后,私家車的占比快速搶占這個位置,達到了87%。

運營車向私家車的快速過渡,使得底層的充電需求也在進行深刻地轉(zhuǎn)變,會從以應(yīng)用車為主的成本優(yōu)先,快速走向以私家車為主的體驗優(yōu)先。

當(dāng)前的存量基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)字化程度比較低,無法滿足車主對未來美好出行的體驗訴求,基本上有三個(痛)點:充不上、充不好、充不安心——一次充電成功率仍然小于85%,在充電過程當(dāng)中噪音仍然是一個巨大的不舒適點,仍然有50%以上的熱失控發(fā)生在充電過程當(dāng)中或者充電后幾個小時內(nèi),進一步加劇了車主的焦慮。

這也是為什么大量的車企下場自建充電站,為的就是給自己的車主打造極致的充電體驗。但是根據(jù)華為的統(tǒng)計,僅靠車企自建充電站,還不到全社會充電站的5%,顯然無法實現(xiàn)大規(guī)模無縫覆蓋。

面向未來,要打造極致的高體驗,一定需要全產(chǎn)業(yè)鏈所有的伙伴一起來進行技術(shù)升級。

極致的充電體驗有三大特征,第一:充電無憂。充電前的導(dǎo)引狀態(tài),狀態(tài)可視,可為車主提供一鍵式的極致服務(wù);在充電的過程當(dāng)中,通過超靜音,通過這種一次成功不跳槍的體驗實現(xiàn)充電;在充電后可以通過協(xié)同安全,通過極低的EMC實現(xiàn)充電無慮,徹底打消電動車主對于安全的顧慮。

趨勢四:安全可信

該趨勢往往容易被產(chǎn)業(yè)鏈伙伴忽視。充電網(wǎng)絡(luò)的安全可信分為兩個層面,第一個層面是強電安全。

現(xiàn)在電動汽車的車型越來越多,電池的規(guī)格參數(shù)參差不齊,充電安全隱患加劇。

首先來看存量情況,仍然有90%的存量電動汽車不具備有效的安全預(yù)警機制。

另外隨著電動汽車的保有量基數(shù)不斷增加,自燃的風(fēng)險次數(shù)也在不斷增加。

如何解決這個問題,首先應(yīng)該做到人、車、樁一體,打造一個端到端的強電安全的防護機制,為用戶徹底緩解充電焦慮。

第二個層面是網(wǎng)絡(luò)安全。

從全球視野來看,充電運營商相比加油商,數(shù)量非常龐大。以中國為例,整個充電運營商的數(shù)量超過了3000家。龐大的車的數(shù)量、樁的數(shù)量再加運營商的數(shù)量,華為判斷未來每年充電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量至少會翻一倍。

隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴大,網(wǎng)絡(luò)安全漏洞、隱私保護問題一定會層出不窮。應(yīng)該通過5層防護機制,從檢測、保護、分域隔離、響應(yīng)、恢復(fù),為產(chǎn)業(yè)鏈上下游打造進不來、看不到、拿不走的端到端的網(wǎng)絡(luò)安全防護能力。

高質(zhì)量的充電網(wǎng)絡(luò)的安全可信,應(yīng)該具有4“不”標(biāo)準(zhǔn):隱私不泄露,車主不觸電,車輛不起火,運營不崩潰。

趨勢五:車網(wǎng)互動

未來隨著“雙隨機”性的不斷增強,車網(wǎng)和電網(wǎng)必然融合。

發(fā)電側(cè),以風(fēng)電、水電為主的新能源在當(dāng)前占比只有不到30%,但到2030年會快速增加到40%以上,對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成沖擊。

在用電側(cè),充電網(wǎng)絡(luò)本身也是一個不確定性的負(fù)荷,當(dāng)前只有0.3%,大家感知不明顯,但是2033年隨著占比快速提升到10%以后,對電網(wǎng)造成的不確定壓力也會非常大。發(fā)電側(cè)和用電側(cè)兩個不確定性的碰撞,一定會帶來大電網(wǎng)穩(wěn)定性的大幅降低。

以歐洲為例,能源危機以后,歐洲區(qū)域的新能源占比大幅提升,同時也帶來了電網(wǎng)調(diào)頻需求的大幅增長。2023年整個歐洲電網(wǎng)調(diào)頻需求達到了4T瓦時,這個需求相比2020年整整增長了8倍。

歐洲的調(diào)頻需求包含了應(yīng)急調(diào)頻、一次調(diào)頻、二次調(diào)頻。面向未來,中國的電網(wǎng)和充電網(wǎng)同樣會朝這個方向發(fā)展。

未來怎么做好車網(wǎng)互動,還是要做好充電網(wǎng)絡(luò)作為橋梁的作用,做到比特管理瓦特、網(wǎng)充車深度協(xié)同。網(wǎng)充車深度協(xié)同也給整個行業(yè)帶來了新的技術(shù)訴求,包括調(diào)節(jié)的高精度、響應(yīng)的低時延、V2G等多項功率的變換技術(shù),需要全行業(yè)一起來努力持續(xù)發(fā)展。

車網(wǎng)互動不是短期的事情,需要整個生態(tài)鏈長期共同努力。未來還會經(jīng)歷三個階段,從當(dāng)前的單向有序充電,逐步走向單向響應(yīng)包括調(diào)頻調(diào)峰,最終走向雙向互動。

趨勢六:功率池化

當(dāng)前充電網(wǎng)絡(luò)最大的問題,就是電網(wǎng)的沖擊問題。造成這個問題的本質(zhì)原因是因為充電網(wǎng)絡(luò)的市電利用率只有不到10%。

為什么會這么低?是因為4個不確定性造成的:第一個MAP的不確定性,剛開始充電的時候電流很大,隨之功率不斷衰減;第二個SOC的不確定性,來充電的車剩余電量是不確定的;第三車型的不確定性,有出租車、網(wǎng)約車、私家車,也會有輕卡、重卡;還有一個就是閑忙的不確定,可能同時來很多車,也可能只有一輛車在充電。

這4個不確定性導(dǎo)致了現(xiàn)在市電利用率的只有不到10%,那么面向未來要解決這些問題,最好的技術(shù)答案就是功率池化。

通過一個場站內(nèi)車位之間功率的大范圍共享,來提升市電的利用率,通過超快一體來滿足包括超充車型、快充車型甚至慢充車型不同車型之間的充電訴求,然后再通過市電增容的能力,實現(xiàn)小市電大充電。

王志武認(rèn)為,功率池化有四點具體的商業(yè)價值:第一體驗好,不挑車,可以實現(xiàn)所有車型99% 的滿足率;第二充電多,對于充電運營商來講,相同的車位、相同的電力可以多充電30%;第三,建站省,雖然充電設(shè)備可能會有一定的成本上漲,但是更大頭的超過50%的市電擴容和線纜的建設(shè)成本會有大幅下降,市電會下降40%,線纜會減少20%;第四能演進,不管未來車的發(fā)展如何變化,功率池化的架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)快充向超充的演進,也可以實現(xiàn)單一的充電向光儲充一體演進,幫助整個行業(yè)健康有序地持續(xù)發(fā)展。

趨勢七:全液冷架構(gòu)

隨著充電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的不斷深化,充電的場景在不斷下沉,環(huán)境逐漸變得嚴(yán)酷。

城市內(nèi)部,建設(shè)的場景從商場、超市、公共停車場快速向居民小區(qū)、企業(yè)園區(qū)甚至工業(yè)中心下沉,在外部會向海邊、礦區(qū)大量下沉,帶來了高溫、高腐蝕、多塵等嚴(yán)酷的環(huán)境。

傳統(tǒng)的風(fēng)冷架構(gòu)將大量的腐蝕性氣體粉塵帶入電路板,會造成壽命、失效率、人工上站等問題增加。

全液冷架構(gòu)有三個特點:第一,高防護,敏感電路與外界完全隔離,第二,高效散熱,第三不積塵,不會影響長期可靠性。

整體上來講全液冷架構(gòu)有三重價值,其一通過低失效實現(xiàn)高質(zhì)量和極低的運維成本;其二,10年的長壽命實現(xiàn)了充電設(shè)備與線纜及工程土建同等的生命周期,幫助運營商實現(xiàn)收益及商業(yè)回報的確定性;其三,不挑場景,幫助運營商面向未來可以廣覆蓋,為車主提供完全無憂的充電體驗。

趨勢八:慢充直流化

慢充當(dāng)前主要應(yīng)用場景是園區(qū)、商場、超市、居民小區(qū)海量的地下停車場的充電位的部署。當(dāng)前,整個行業(yè)99%使用的都是交流樁。

慢充場景還有另外一個特點,就是電力容量非常緊俏,而且大多為80—100千瓦的零碎電力容量。

傳統(tǒng)的交流樁方案存在兩個巨大挑戰(zhàn):第一個挑戰(zhàn)是無法與電網(wǎng)融合,因為受限于OBC的單向充電能力,無法與電網(wǎng)進行多向的深度融合,而園區(qū)又是停充一體場景,是未來車網(wǎng)互動的核心場所。第二個挑戰(zhàn),交流樁無法與電動汽車實現(xiàn)車上車下的數(shù)字化互聯(lián)互通,這樣也造成了未來面向信息交付這些數(shù)字化的體驗無法落地。所以華為判斷,未來園區(qū)會大規(guī)模走向小功率直流,以支撐電網(wǎng)互動和數(shù)字化的體驗。

當(dāng)前,小功率直流充電還面臨成本相對較高等風(fēng)險,王志武認(rèn)為經(jīng)過全社會努力是可以不斷優(yōu)化和改進的。

小功率直流在園區(qū)場景的應(yīng)用具備三大優(yōu)勢。第一,充電更快,可以完全破除OBC5000瓦—7000瓦小充電功率的限制,實現(xiàn)10千瓦—40千瓦更大的充電功率,在商場超市、園區(qū)這種3—4小時補能需求的場景有巨大價值。第二,長期演進,通過小功率直流化以后實現(xiàn)多向變化,實現(xiàn)數(shù)字化的互聯(lián)互通,可以支持V2G、VPP這種高階電網(wǎng)響應(yīng)業(yè)務(wù),同時也可以實現(xiàn)即插即充、積分結(jié)算,提升車主的體驗。第三,海量部署。交流樁當(dāng)前的市電利用率只有10%,如果說使用小功率直流技術(shù)實現(xiàn)高階的有序化充電,把市電利用率提升到50%以上,就可以在現(xiàn)有同樣的園區(qū)市電剩余電力下實現(xiàn)3—5倍的廣覆蓋部署。

趨勢九:園區(qū)微電網(wǎng)

未來大量的園區(qū),包括企業(yè)園區(qū)、工業(yè)園區(qū)會快速地走向微電網(wǎng)架構(gòu)。

園區(qū)場景具備四大特征。第一,園區(qū)的用電模型是確定的,不管是用電高峰還是用電低谷相對確定的。第二,園區(qū)的屋頂資源非常豐富,非常適合部署光伏。以中國為例,園區(qū)的屋頂面積達到了地面面積的26%。第三,電價成本高,以工業(yè)峰值電價為例,成本達到了1.17元一度電。如果使用綠電,發(fā)電成本不足4毛。第四,限電頻繁,即使是在深圳,仍然有25%的園區(qū)在用電緊張時段存在“開一停六”的現(xiàn)象。

如何解決這些問題,達到經(jīng)濟收益的最大化,王志武認(rèn)為,園區(qū)應(yīng)該快速走向“光儲充荷車云”一體的架構(gòu),通過云端的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理,實現(xiàn)電網(wǎng)、光伏、儲能、車輛、生活負(fù)荷的高效協(xié)同,實現(xiàn)用電的經(jīng)濟效益最大化。

園區(qū)微電網(wǎng)還會帶來三重收益,第一重收益,通過負(fù)荷的互補協(xié)同調(diào)度,大幅減少電網(wǎng)沖擊,實現(xiàn)“電網(wǎng)友好”。

高收益,通過綠電自發(fā)自用,低價發(fā)電,高價充電,實現(xiàn)生命周期的商業(yè)回報最大化。

第三高可靠,在一些用電緊缺的場景,在電網(wǎng)電力不足的時候,可以通過把電動汽車內(nèi)部儲能存儲的電量釋放出來,協(xié)同供電,實現(xiàn)園區(qū)用電高可靠。

趨勢十:全面智能化

存量的充電網(wǎng)絡(luò)仍然存在廣泛和大量的數(shù)字化孤島效應(yīng),不管是網(wǎng)絡(luò)層、場站層,還是設(shè)備層、車輛層,都存在數(shù)字化程度不充分,協(xié)同深度不夠的現(xiàn)狀。

過去幾年,頭部的充電運營商和伙伴,也在努力加強數(shù)字化和智能化程度,但是最多打通2-3層,沒有實現(xiàn)4層深度協(xié)同。

面向未來,要打造全面智能化的充電網(wǎng)絡(luò),需要云、站、樁、車深度協(xié)同。

這樣的協(xié)同架構(gòu)可以為未來的充電網(wǎng)絡(luò)帶來三重價值。第一,更好地使人車樁協(xié)同,幫助車主實現(xiàn)車裝導(dǎo)引、無感支付,甚至以車輛自動駕駛協(xié)同實現(xiàn)自動充電。

第二,更好地支撐電網(wǎng)協(xié)同。打造電網(wǎng)友好型充電網(wǎng)絡(luò),同時為未來的高階電網(wǎng)響應(yīng)包括毫秒級的延時、高精度的響應(yīng)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

第三,全數(shù)字化的營維,通過對故障的遠(yuǎn)程診斷、自恢復(fù),(用)全數(shù)字化的設(shè)備實現(xiàn)極低的運維成本,助力運營商更廣泛、更低成本地大量覆蓋。

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