中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟數據顯示,截至2023年4月,全國充電基礎設施累計數量為609.2萬臺,同比增加95.9%。1—4月,充電基礎設施增量為88.2萬臺,新能源汽車銷量222.2萬輛,樁車增量比為1:2.5,充電基礎設施建設能夠基本滿足新能源汽車的快速發展。
??此前,國家發展改革委、國家能源局等十部門聯合印發《關于進一步提升電動汽車充電基礎設施服務保障能力的實施意見》,提出到“十四五”末,我國電動汽車充電保障能力要能滿足超過2000萬輛電動汽車的充電需求。
??日前,工信部、交通運輸部等八部門發布《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》再次強調,建成適度超前、布局均衡、智能高效的充換電基礎設施體系,在試點工作期限內(2023—2025年),新增公共充電樁(標準樁)與公共領域新能源汽車推廣數量(標準車)比例力爭達到1:1,高速公路服務區充電設施車位占比預期不低于小型停車位的10%。
??在新能源汽車高速發展背景下,與其成長密不可分的補能基礎設施建設,成為行業關注的重點。
??快充、超充再增程三分之一
??技術突破成為主攻方向
??伴隨新能源汽車的高速發展,同時顯現的“充電焦慮”和“里程焦慮”,不僅是百姓出行的“絆腳石”,也是新能源汽車接續發展的“攔路虎”。如何實現短充電、長續航,成為新能源汽車發展亟待解決的問題。
??麥肯錫研究報告指出,充電的快捷便利性已經取代了購車成本、“里程焦慮”等,成為妨礙電動汽車廣泛普及的頭號問題。
??“從2016年開始探討中國需不需要大功率充電,到這兩年來看行業非常熱,也充分認可了車主對快速充電的補能需要,不管是大功率充電還是換電,從市場需求和車主來講,大家需要快充的技術。”中國電力企業聯合會副秘書長劉永東在中國電動汽車百人會論壇(2023)上表示。
??上海快卜新能源科技有限公司聯合創始人、聯席總裁林鴻表示:“隨著寧德時代的麒麟電池發布,意味著未來幾年將進入快充、超充時代。”
??記者了解到,目前業內超充電池最高充電倍率已達到4C(C是用來表示電池充放電能力倍率,4C是指電池在四分之一個小時即15分鐘內充滿)。有觀點認為,電動汽車根本不需要充滿電,只需要快速補電。理論上,超充電池4C配350千瓦充電,充電5分鐘,即可補充三分之一電量,換言之,即可為續航里程600千米的電動汽車補充200千米里程用電量。
??“現在要逐步從100多千瓦的快充向350千瓦的超充過渡,在過渡過程中間還可以繼續使用快充,用兩把槍來充,甚至三把槍充也可以。”中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示。
??“‘多槍快充’模式即用兩把槍或者多槍同時給一臺車充電,好處是過去可兼容,未來可拓展,不用改標準。”比亞迪集團董事長王傳福透露,目前比亞迪在“多槍快充”方面有100多項專利,愿意開放給行業免費使用。同時,他表示,應推動超充標準的建立。
??湖南三安半導體有限公司銷售副總經理張真榕介紹,目前快充成為較優補能方案之一,像加油一樣便捷,也是新能源汽車產業鏈努力的重要方向。
??伴隨著快充、超充的到來,行業對技術再突破的期待與日俱增。
??“極速充電是電動汽車普及的賦能器和加速器。”廣州巨灣技研有限公司董事長兼CTO黃向東建議,“制定相關的政策標準和保障措施,加快技術進步,向極速充電方向轉型升級,加快相關的標準體系、規范的建設。”
??據介紹,2022年,有關超級充電的國家標準已經編制完成,進入報批環節,不同技術路線還在探討過程中。行業內部正在探討下一代兆瓦級充電,用于滿足包括電動船舶、電動飛機在內的大功率充電需求。
??“大功率充電是一個系統工程,不只是我們的接口,我們車的電池、車身、整個充電場站最重要的是熱管理,它的能量如何帶走,這些溫度如何評判,這是整個大功率充電中非常核心的內容。”劉永東強調。
??換電重卡面向藍海
??換電領域翹首以盼標準化建設
??目前新能源汽車補能主要依賴充電和換電兩種模式。充電和換電兩條技術路線各有優勢,哪種更具前景業內尚無定論。
??“換電,不僅是換電,是以換電為核心、發揮車網互動最大化的多元智慧能源服務平臺,每一座換電站,集合‘換電—儲能—閃充’一體化,既是一座‘多品牌車型極速換電站’,亦是一座‘為應急補能而生的閃充站’,更是一座‘可變容量的城市分布式儲能站’。”奧動新能源聯合創始人兼聯席董事長張建平在接受記者采訪時表示,在電動汽車推廣與能源體系發展高效協同的當下,對換電的定義需要結合儲能、電池價值、車網互動進行全盤理解,換電對能源結構變革、汽車產業發展有深遠意義。
??記者了解到,目前在換電模式上,換電車型已逐步應用在全國營運類乘用車市場。重卡領域因其對宏觀經濟景氣度較敏感,產銷量跟隨經濟波動呈現較強周期性,備受行業內關注。
??2022年,我國新能源重卡銷量首次突破2萬輛大關,達到2.52萬輛。從技術路線上來看,新能源重卡仍以純電動為主,占比高達90%以上,其中,換電車型占比達到54.84%。
??“當前全國已有400余座重卡換電站,支撐了市場上2萬余輛換電重卡的運營,相比全國近千萬的重卡車輛,萬里長征我們才走了一小步。”國家電投綠電交通產業創新中心主任、啟源芯動力副總經理郭鵬指出。
??郭鵬預測,按照當前換電重卡市場的需求和落地速度,預計2025年,換電重卡的保有量將達到20萬—25萬輛,配套建設換電站將在4000—6000座。《2030年前碳達峰行動方案》提出“到2030年,當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到40%左右”,樂觀預測,到2030年換電重卡保有量將有望達到130萬—150萬臺,需配合建成充換電站3.5萬—4.5萬座。
??據了解,當前,電動重卡在應用場景及技術上相對成熟,主要集中在換電模式應用,且重卡大部分運輸線路相對固定,在換電站鋪設方面也相對容易。但目前電動重卡主要采用油改電平臺,專用化程度較低,同時行業電池標準尚未達成統一,換電站建設數量仍未能滿足行業需求。
??“2019—2021年,大部分的重卡充換電站以封閉場景為主,服務固定的點對點運輸路線,運營商建站都會對單個項目進行經濟性預估,滿足條件才會投建。從2022年起,行業在干線組網高速公路等場景拓展有了新的突破,適度先行進行網絡鋪設,這是未來基礎設施建設主要的方向。”郭鵬介紹。
??在談及未來換電行業發展時,不少業內人士將目光聚焦在標準化建設問題上。
??“新時期的充換電基礎設施組網需要管建齊上,才能保障產業的高質量發展。”郭鵬指出,車、站、電池到網的集中協同管控、產業鏈的協同、政府部門協作、跨產業的協作融合,最終都會影響到充換電基礎設施產業化高質量、可持續發展。
??“換電模式天然催生了車電分離進程,改變了動力電池產權歸屬,可實現電池資產的集中管理。”奧動新能源聯合創始人兼副董事長楊燁認為,換電運營過程中,車電分離可以推動電池資產的標準化和流動性,減輕換電運營商的資金負擔,并通過電池金融的模式,實現電池的資產化、金融化管理。“電池標準和共享換電是換電產業大規模商業推廣的關鍵條件。奧動積極參與國家、行業及團體標準的制定、編撰工作,推動換電產業標準化、共享化、規模化發展。”
??“我國土地資源是有限的,必須在有限的土地資源上為所有的車型提供服務,目前的充換電網絡特別是換電站網絡,網絡布局要解決標準化統一的問題,此外還有資產的有效退出也需要標準化進行。”劉永東認為。
??劉永東呼吁,要以國家標準為龍頭來開展換電標準化建設,同時呼吁行業主要企業,要按照國家標準的要求解決知識產權的問題。
??針對標準化建設,郭鵬建議,一是針對不同領域采用差異化的技術標準。二是按照車輛類型完善標準,分為乘用、商用,并嘗試分場景、分主體、分階段逐步推進不同的技術路徑標準。三是鼓勵呼吁頭部企業適度開放知識產權,為規模化基礎設施建設共享互換創造條件。
??車網互動取得有效進展
??規模化發展尚處萌芽
??在“雙碳”背景下,未來電動汽車將擁有多重身份。
??“通過智能有序充電、車網互動(V2G,Vehicle?to?Grid)、更換電池、退役電池儲能等方式來緩解電網的壓力。至于我們把電動汽車的動力電池納入電網,實現智能充放電,形成規模大、成本低、分布式的儲能體系,這是我們努力的方向。”工業和信息化部原部長、中國工業經濟聯合會會長李毅中指出。
??隨著新能源汽車大規模推廣,無序充電將對電網造成巨大沖擊,但若將新能源汽車作為分布式儲能轉化為電力系統的一部分,同時輔以車網互動,不但可以避免沖擊,還可以實現電網的削峰填谷。同時,電動汽車用戶還可利用汽車電池閑時反向向電網售電獲利,一舉多得。
??“未來新能源上網之后,電網會面臨非常多的關于供需雙方的問題。充電作為高度彈性可調節的用電部門,我們確實在想可以把充電站接入輔助服務市場,可以有效地改變線上用戶的充電行為,幫助電網實現削峰填谷。”小桔能源總經理解晶晶表示。
??現階段,電動汽車用戶可根據峰谷分時電價政策,結合自身用車習慣,在谷時增加充電、峰時減少用電,從而節省電費支出。事實上,有序充電的推行已實現了與電網峰谷調節需求的配合。目前,已經有多個電力市場開放配網側靈活性資源參與,為規模化車網互動增加了可能的盈利來源,提供了有力支撐。
??據了解,在電能量市場方面,目前山東、廣東、山西等地區正加速推進儲能、分布式能源、電動汽車、虛擬電廠、能源綜合體等新興市場主體參與現貨市場。通過充分發揮分時價格作用,現貨市場可引導電動汽車通過虛擬電廠聚合方式積極參與電力平衡,提升電力系統的靈活性和可靠性。此外,綠電交易也為電動汽車用電打通了“綠色渠道”。
??在需求響應市場方面,目前已形成包括分時電價、削峰填谷等多類型需求響應項目,以廣東、天津、山東、上海、江蘇、浙江等地為代表,現已因地制宜制定需求響應方案,具備鮮明的地方特色。山東、江蘇、江西等地著力解決迎峰度夏(冬)用電高峰期和新能源發電尖峰時段等電網電量平衡問題。
??在輔助服務市場方面,目前電力輔助服務正在向服務多元化發展,公平透明、競爭有序的市場化輔助服務共享和分擔機制正在形成,構建鼓勵儲能設備、需求側資源(含電動汽車)等第三方參與的電力輔助服務市場。華北地區已將車網互動充電樁資源正式納入華北電力調峰輔助服務市場并正式結算。北京地區可控電動汽車為山西電網、蒙西電網提供調峰資源。南方區域輔助服務市場也為電動汽車聚合調頻服務提供者,參與南方區域調頻輔助服務市場開放對應準入許可。
??“從電網角度看,新能源汽車像一個巨大的‘電力海綿’,充電時間有彈性,充電行為可引導、規律可預測,具有很強的負荷調節特性和可調度儲能潛力。通過實施有序充電、負荷聚合,能夠有效促進新能源汽車參與移峰填谷,保障電力電量平衡,提高電力系統整體運行效率。”國家電網有限公司副總工程師李明表示。
??近年來,車網互動取得了一系列有效進展,但談及規模化發展仍為時尚早。
??中國南方電網有限責任公司、中國電力企業聯合會聯合發布的《車網互動規模化應用與發展白皮書2023》指出,電能量市場和電力輔助服務市場為電動汽車提供了可靠的交易場所,但要組織電動汽車大規模進入市場并持續獲利,還需解決4方面問題。首先,現有電力市場機制和交易品種還不足以對電動汽車靈活資源形成更廣泛更持續的激勵。其次,電網企業的信息安全開放程度尚不足以支撐規模化電動汽車靈活資源參與需要快速響應的輔助服務。再者,用戶行為不確定性是電動汽車資源參與電力市場的最大障礙。最后,不同參與主體之間的電池信息壁壘也是影響精準調控的重要問題。
??“現階段有序充電比較可行而且比較現實,同樣的充電容量能解決更多充電能力的問題。聚合互動通過價格的機制調動更多的電動汽車在有序進行充電,一定程度上能夠減少電力高峰負荷,應該說這些年來運營商進行聚合還是取得了比較好的效果。”劉永東表示,車網互動的發展不止取決于電動汽車,也不止取決于充電運營商,還取決于電力汽車改革、電力市場交易、電力管理一系列政策支持,車網互動的實現取決于整個電力汽車改革的實現,才能真正全面實施。