緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

　　中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高在中國(guó)電動(dòng)汽車百人論壇上表示，大規(guī)模的新能源車普及帶來了電動(dòng)車充電難與能源產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型陣痛，面向低碳化，更應(yīng)該加快能源基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型。

 

　　他還提到，“電動(dòng)汽車補(bǔ)能太慢就要解決快速補(bǔ)電的問題，現(xiàn)在要逐步從快充向超充過渡，在過渡過程中間還可以繼續(xù)使用快充，用兩把槍來充，就是充電功率加倍，甚至三把槍充也可以。”

 

　　另外，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福也提到用“多槍超充”模式緩解用戶充電焦慮。他表示，“多槍超充模式可以更好地兼容，并且未來可擴(kuò)展，同時(shí)對(duì)用戶也更友好，還不用更改現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，只需要增加一定數(shù)量的槍頭或柜子即可，這種模式可以解決各方對(duì)標(biāo)準(zhǔn)意見的不同爭(zhēng)論。”

 

　　當(dāng)下的充電樁市場(chǎng)，公共充電樁功率普遍較低，從而導(dǎo)致充電速度慢、排隊(duì)時(shí)間長(zhǎng)、周轉(zhuǎn)效率低等問題，難以滿足用戶的充電需求。為了解決這個(gè)難題，大功率快充顯得日益迫切，而大功率快充樁也正在備受推崇。

 

　　那么，當(dāng)下的新能源汽車充電焦慮該如何破解？除了改變動(dòng)力電池密度外，大功率超級(jí)快充和換電模式的發(fā)展前景如何？我們簡(jiǎn)要分析。

 

　　充電樁正成為全民剛需

 

　　不少車主抱怨，雖然小區(qū)裝有公共充電樁，但是數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，車主排隊(duì)充電現(xiàn)象明顯，不得已只能選擇幾公里以外的公共充電樁。也有部分車主表示，小區(qū)內(nèi)無法安裝充電樁，只能在公共充電樁充電，快充也要等待一小時(shí)左右，用車體驗(yàn)很不好。

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年全國(guó)新能源汽車銷售量達(dá)到687萬輛，同比增長(zhǎng)96%，新能源汽車保有量達(dá)到1310萬輛，市場(chǎng)滲透率達(dá)到27.6%，較2021年提升12.6個(gè)百分點(diǎn)。

 

　　2022年，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為259.3萬臺(tái)，同比增加99.1%。截止2022年12月，全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)總量約為521萬臺(tái)，車樁比為2.55：1，即每2.55輛新能源車有1個(gè)充電樁可以提供服務(wù)。

 

　　其中，公共充電樁增量同比上漲91.6%；隨車配建私人充電樁增量為194.2萬臺(tái)，同比上升225.5%。至2022年底，隨車配建的充電樁保有量為341.2萬臺(tái)。

 

　　不過，雖然私人充電樁數(shù)量增加，但是私家車主自己家里裝充電樁的比例只有36%，64%的新能源車主，必須要到公共充電站去充電。

 

　　與傳統(tǒng)燃油車加油不同，新能源汽車充電的速度成為用戶最為擔(dān)憂的問題之一，所以加快充電樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為全球新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的先決條件和迫切需要。

 

　　為了扶持充電樁產(chǎn)業(yè)，早在2019年新發(fā)布的新能源汽車補(bǔ)貼政策中就已經(jīng)加大了對(duì)充電樁的支持力度，各省市也紛紛出臺(tái)相關(guān)政策。我國(guó)從2020年3月將充電樁納入新基建范疇，從此充電樁的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)全新階段，充電樁的數(shù)量也在快速增長(zhǎng)。

 

　　今年2月，工信部八部門發(fā)布通知再次力挺充電樁行業(yè)，新政策提出提高試點(diǎn)領(lǐng)域新增及更新車輛中新能源汽車比例，公交/出租/環(huán)衛(wèi)等領(lǐng)域力爭(zhēng)達(dá)到80%；新增公共充電樁/新能源汽車推廣數(shù)量比例力爭(zhēng)達(dá)到1：1。

 

　　在通知中給出了36個(gè)試點(diǎn)區(qū)域新能源推廣數(shù)量參考目標(biāo)，其中北京等11個(gè)區(qū)域推廣目標(biāo) 為10萬輛，山東等11個(gè)區(qū)域推廣目標(biāo)為6萬輛，海南等14個(gè)區(qū)域推廣目標(biāo)為2萬輛，而對(duì)應(yīng)公共充電樁數(shù)量約100萬個(gè)。

 

　　可以看到，國(guó)家對(duì)充電樁的建設(shè)投入力度非常大，這對(duì)于促進(jìn)新能源汽車和充電樁市場(chǎng)快速發(fā)展也起到積極作用。因此，充電樁在政策的刺激下有望迎來快速發(fā)展。

 

　　目前，國(guó)內(nèi)車樁比為2.55：1，相較《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020 年）》中2020年中國(guó)車樁比1：1的目標(biāo)仍有較大差距。此次《通知》以公共領(lǐng)域車輛為樣板再提車樁比1：1的目標(biāo)，或?qū)⒂行Ю瓌?dòng)充電樁市場(chǎng)增長(zhǎng)。

 

　　值得關(guān)注的是，在通知中還明確指出了180kW以上充電樁折算為標(biāo)準(zhǔn)樁后乘以1.1，支持充電樁向高功率直流快充的方向發(fā)展。

 

　　在政策的刺激下，新能源汽車基礎(chǔ)建設(shè)逐漸趨于完善，尤其是大功率充電樁被推廣后，也會(huì)在一定程度上解決里程焦慮，從而帶動(dòng)新能源汽車滲透率進(jìn)一步提高。

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

　　根據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟預(yù)計(jì)，2023年我國(guó)將新增340萬臺(tái)隨車配件充電樁，保有量達(dá)到681.2萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)80%以上。其中公共充電樁新增97.5萬臺(tái)，交流充電樁56.5萬臺(tái)，直流充電樁41萬臺(tái)。另外還將新增公共充電站6萬座，保有量達(dá)到17.1萬座。

 

　　如果按照這個(gè)速度，充電樁的增速明顯高于新能源汽車的增長(zhǎng)速度，車樁比將進(jìn)一步降低，對(duì)于新能源汽車的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

 

　　從國(guó)際市場(chǎng)來看，新能源汽車的增速也會(huì)在最近幾年迎來快速增長(zhǎng)，隨之對(duì)應(yīng)的也是充電樁增速問題。據(jù)悉，為支持電動(dòng)汽車增長(zhǎng)達(dá)到承諾的目標(biāo)，到2030年，全球充電基礎(chǔ)設(shè)施需要增加12倍以上，每年需要安裝超過2200萬個(gè)電動(dòng)輕型車輛充電樁。

 

　　2020年，歐盟也出臺(tái)《交通運(yùn)輸體系綠色轉(zhuǎn)型計(jì)劃》，提出到2025年在全歐洲范圍內(nèi)部署大約100萬個(gè)公共充電樁，并計(jì)劃在2030年建成300萬個(gè)公共充電樁。

 

　　所以，全球的充電樁需求正在進(jìn)一步擴(kuò)大，全民充電樁時(shí)代也在加速到來。不過對(duì)比中國(guó)，海外市場(chǎng)的充電樁缺口更大，充電樁建設(shè)迫在眉睫。以美國(guó)為例，盡管新能源汽車滲透率在不斷提升，但車樁比高達(dá)17：1，亟需完善充電樁布局。

 

　　大功率高壓快充路線受青睞

 

　　進(jìn)入2021年，大功率高壓快充路線就越來越受車企的青睞，最初是起亞、現(xiàn)代等國(guó)際巨頭布局800V高壓充電平臺(tái)，隨后國(guó)內(nèi)車企比亞迪、長(zhǎng)城、廣汽、小鵬等也相繼推出了800V平臺(tái)，高壓快充體驗(yàn)將會(huì)成為電動(dòng)車市場(chǎng)差異化體驗(yàn)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

　　2022年小鵬推出的G9支持800V高壓快速充電，該車采用了800V SiC（碳化硅）高壓電驅(qū)平臺(tái)，可達(dá)到95%的高效輸出，綜合續(xù)航里程提升5%以上，還能使得補(bǔ)能效率大大增加，充電5分鐘續(xù)航可增加200公里。

 

　　一時(shí)間，高壓快充成為市場(chǎng)的新寵。據(jù)機(jī)構(gòu)測(cè)算，2025年，國(guó)內(nèi)搭載800V高壓架構(gòu)的新能源汽車預(yù)計(jì)為99.9萬輛，3年CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率）達(dá)270.9%；全球搭載800V高壓架構(gòu)的新能源汽車預(yù)計(jì)達(dá)215.3萬輛，3年CAGR達(dá)189.2%。

 

　　從用戶在公共充電樁補(bǔ)能的選擇行為來看，87.9%的用戶充電時(shí)偏好選擇120kW及以上的大功率充電設(shè)施，而60kW以下充電設(shè)施的用戶選擇率僅為1.6%。其中，選擇120kW-150kW大功率充電設(shè)施的用戶數(shù)量最多，占比達(dá)35.1%。

 

　　這也就說明，補(bǔ)能速度已經(jīng)成為制約新能源汽車發(fā)展的瓶頸，車主在選擇充電樁時(shí)更傾向于高壓快充，畢竟充電時(shí)也要考慮充電時(shí)間、停車收費(fèi)的因素，而大功率充電設(shè)備更符合用戶的使用偏好。

 

　　目前，新能源汽車在電池技術(shù)上的突破主要分為兩種路線，一是長(zhǎng)續(xù)航，二是高壓快充技術(shù)。如今長(zhǎng)續(xù)航已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而充電配套設(shè)施數(shù)量跟不上，就只能靠壓縮充電時(shí)間來解決。

 

　　不過，受限于硅基IGBT功率元器件的耐壓能力，如今電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)普遍采用400V電壓快充，如果想要充電提速，只能提高充電功率，所以800V高壓充電開始受熱捧。

 

　　提高充電功率有兩種選擇，一是選擇提高電壓，二是提高電流。如果選擇提高電流，就需要更粗的輸電導(dǎo)線，電流過高會(huì)導(dǎo)致充電槍、線纜及動(dòng)力電池核心部件等產(chǎn)生大量熱損失，在傳輸中發(fā)熱產(chǎn)生的損耗也就越高，顯然不是最理想的選擇。

 

　　所以，選擇提高電壓成為最優(yōu)選項(xiàng)，將電壓平臺(tái)從400V提升到800V甚至更高的水平，來實(shí)現(xiàn)高壓系統(tǒng)的擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)350kW以上的快充。當(dāng)電流不變，充電功率就會(huì)隨著系統(tǒng)電壓翻倍，充電時(shí)間大大縮短，這也是800V高壓超充提升充電效率的原理。

 

　　值得關(guān)注的是，如果充電功率相同，800V高壓超充架構(gòu)下的高壓線束更小，成本相應(yīng)降低，電能損耗也會(huì)相應(yīng)減少，熱管理的難度相對(duì)也低一些，整體電池成本更優(yōu)。

 

　　相比之下，提升電壓這一技術(shù)路線，不僅可以實(shí)現(xiàn)充電速率提升的目的，還可降低熱損耗、減輕整車質(zhì)量、優(yōu)化動(dòng)力結(jié)構(gòu)、提高安全性能。

 

　　從不同的實(shí)踐來看，高壓快充能夠在更寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大功率充電，更能匹配未來快充需求，同時(shí)也解決了充電等待焦慮，運(yùn)行效率更高，從而提升了續(xù)航里程。

 

　　行業(yè)從業(yè)者也認(rèn)為，與加大電池容量，大幅增加電動(dòng)車成本和重量的方式相比，高壓快充不但可以解決充電慢和里程焦慮，還可以降低整車成本。另外，在高壓大功率充電基礎(chǔ)設(shè)施可以匹配的前提下，充電5分鐘續(xù)航500公里，就可滿足用戶快速補(bǔ)能需求。

 

　　于是業(yè)界也達(dá)成了共識(shí)，高壓快充能夠有效解決電動(dòng)車?yán)锍探箲]、快速充電問題，已成為未來補(bǔ)能技術(shù)演進(jìn)新趨勢(shì)，相應(yīng)的800V高電壓平臺(tái)車型及高壓大功率超充網(wǎng)絡(luò)正處于加速布局階段。

 

　　除了小鵬G9(配置|詢價(jià))外，理想汽車曾在理想L8(配置|詢價(jià))發(fā)布會(huì)上表示：“在過去幾年，我們?cè)诜e極地布局純電平臺(tái)，理想汽車的純電動(dòng)車型將全部采用800V高壓平臺(tái)。”還有長(zhǎng)城汽車機(jī)甲龍也采用800V充電技術(shù)，充電15分鐘可續(xù)航545公里。

 

　　公開資料顯示，目前全球已推出或確定推出800V系統(tǒng)的汽車品牌多達(dá)20多家。不過眾多車企布局800V高壓快充并不意味著該技術(shù)已經(jīng)得到了普及，只是在很小的范圍內(nèi)試運(yùn)行，而且大多數(shù)聚焦在高端車型上。

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

　　業(yè)內(nèi)人士表示，目前800V充電技術(shù)面臨幾大難點(diǎn)：一是由于電壓提升所帶來的耐壓以及絕緣設(shè)計(jì)等問題，SiC技術(shù)帶來的高頻斬波問題；二是電池技術(shù)，快充對(duì)電池安全和壽命提出了挑戰(zhàn)；三是充電管理，電池狀態(tài)在快充過程中的動(dòng)態(tài)變化及其管理問題。

 

　　另外，大功率高壓快充的成本較高。理想汽車創(chuàng)始人李想曾表示，建設(shè)3000座超級(jí)充電站的花費(fèi)大約是100億元，平均下來每一個(gè)超充站的建設(shè)成本超過300萬元。

 

　　此前特斯拉方面也表示，如果將特斯拉Model 3和Model Y(配置|詢價(jià))等小型車充電方式切換到800V充電，充電成本過高。這種充電方式更適合大型車輛，比如特斯拉Cybertruck皮卡和Semi Class 8卡車最終可能會(huì)使用800V電壓。

 

　　從目前的發(fā)展來看，大功率快充會(huì)成為一種趨勢(shì)，不過需要時(shí)間來驗(yàn)證，目前高壓快充的成本較高，產(chǎn)業(yè)端需要一個(gè)好的商業(yè)模式來進(jìn)行成本平衡。對(duì)于車企來說，布局大功率快充前瞻技術(shù)規(guī)劃和落地十分有必要。

 

　　換電也是緩解等待焦慮方式之一

 

　　事實(shí)上，除了布局大功率快充樁外，換電也成為當(dāng)下緩解新能源汽車補(bǔ)能焦慮的一種方式。自2021年以來，換電模式就引發(fā)了各界的廣泛關(guān)注，這背后既有政策的推動(dòng)，也有相關(guān)企業(yè)對(duì)換電業(yè)務(wù)的不斷加碼。

 

　　2021年4月，我國(guó)發(fā)布了《電動(dòng)汽車換電安全要求》，填補(bǔ)了汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)空白，解決了換電模式無標(biāo)準(zhǔn)可依的緊迫問題。隨后工信部又印發(fā)《關(guān)于啟動(dòng)新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作的通知》，決定啟動(dòng)新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作。

 

　　在政策的大力支持下，新能車換電模式也開始引來更多關(guān)注。鑒于當(dāng)下大功率快充樁還不能大面積普及，而換電模式在用車效率、補(bǔ)能時(shí)間、延長(zhǎng)電池壽命，以及維護(hù)和管理便利性、降低電網(wǎng)負(fù)荷等方便具有明顯優(yōu)勢(shì)。

 

　　一直堅(jiān)持換電布局的蔚來汽車，在3月28日迎來了第一批三代換電站同步上線。截至2023年3月15日，蔚來已在全國(guó)布局1322座換電站，總換電次數(shù)超過了1900萬次，蔚來車主充電、換電比例幾乎達(dá)到1：1。2023年，蔚來還將新增1000座換電站。

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

　　最近，寧德時(shí)代也發(fā)布公告稱，巧克力換電塊已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，將以該方案推廣換電模式。據(jù)了解，寧德時(shí)代的巧克力換電塊號(hào)稱一分鐘就可以更換一個(gè)電池塊，電池可以分開更換，每塊電池能夠提供200公里續(xù)航。

 

　　當(dāng)然，換電普及也存在不少問題。全球新能源車企非常多，如果沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，那么電池的類型、接口太多，生產(chǎn)各種不同的電池，成本就會(huì)比較高，不利于普及。

 

　　所以，制定統(tǒng)一的換電標(biāo)準(zhǔn)，需要寧德時(shí)代、比亞迪等頭部企業(yè)出面領(lǐng)頭，也需要車企的通力合作才能實(shí)現(xiàn)，只有電池企業(yè)與電動(dòng)汽車企業(yè)相輔相成，才能促進(jìn)換電模式快速普及。

 

　　未來汽車補(bǔ)能采用換電還是充電一直都是熱議的話題，事實(shí)上，無論是快充還是換電，其最終目的都是為了給用戶帶來更便捷的服務(wù)，以此來消除補(bǔ)能焦慮。

 

　　不過，兩種補(bǔ)能方式仍然存在不少局限性，目前超級(jí)快充對(duì)電池要求較高，就比如小鵬的S4超充技術(shù)，只有頂配小鵬G9才能支持，而充電站的功率有限，如果車輛較多，勢(shì)必會(huì)降低功率，增加充電時(shí)長(zhǎng)，這也是需要解決的問題。

 

　　雖然目前換電服務(wù)和體驗(yàn)方面得到認(rèn)可，但是不同品牌車型不能互通也給企業(yè)的盈利帶來較大挑戰(zhàn)，隨著舊電池?cái)?shù)量的增加，成本壓力也會(huì)更高。

 

緩解新能源車充電焦慮 大功率快充成新寵

 

　　此前，乘聯(lián)會(huì)秘書長(zhǎng)崔東樹就曾表示，私家車可能不是推廣換電的最佳起點(diǎn)。根據(jù)他的測(cè)算，一座換電站服務(wù)至少要服務(wù)340輛左右的車才達(dá)到盈虧平衡點(diǎn)，如果只是私家車用戶使用，盈利時(shí)間方面會(huì)拉長(zhǎng)。

 

　　當(dāng)然，他也指出，換電模式在部分場(chǎng)景有很好的優(yōu)勢(shì)，但私家市場(chǎng)短期難以有效發(fā)展，長(zhǎng)期還要看超級(jí)充電技術(shù)的突破。

 

　　小結(jié)：事實(shí)上，追求充電和加油一樣快，一直是新能源業(yè)內(nèi)的目標(biāo)之一。大功率充電樁的出現(xiàn)，意味著電動(dòng)車和油車在使用體驗(yàn)上的差距進(jìn)一步縮小。在業(yè)內(nèi)看來，家用充電樁、超級(jí)快充樁和換電站會(huì)是未來電動(dòng)汽車補(bǔ)能的三大方式，但不論是換電還是充電，都需要大規(guī)模布局，才能讓純電動(dòng)汽車擁有像燃油車加油一樣的快捷體驗(yàn)。

 

(責(zé)編：劉麗麗)