導讀:目前,分體式充電樁主要在快充上應用,這一模式是否也能成為超充未來建設的新選擇呢?
最新數據顯示,我國新能源車樁比約為2.42:1。表面上看,國內車樁比已走在世界前列,然而新能源車主吐槽的聲音仍不絕于耳。
一方面,是近年來新能源汽車加速發(fā)展,催生了龐大的充電需求。另一方面。據中國電動充電聯盟數據顯示,99.3%的公用樁用戶會首選快充,而公共充電樁中快充占比僅為四成,與用戶實際需求不匹配。有消費者反映,傳統(tǒng)慢充需要充電十幾個小時,使得車主大多去尋求快充,實際上許多充電樁都成了擺設,遍地“僵尸樁”。因此實際利用率并沒有達到真正的2.42:1。
在國家大力發(fā)展新能源汽車的背景下,充電樁也被納入“新基建”,面對不斷增長的充電需求,更高功率的超充技術應運而生。如比亞迪、廣汽埃安、小鵬汽車、吉利等車企都已布局800V高壓快充。
然而,超充技術的發(fā)展,隨之而來的還有巨大的建設成本。
圖源:包圖網
超充建設成本水漲船高 控制成本成難題
當前,超級充電樁主要以30kw的充電模塊為基礎,逐步疊加。如120kw超級充電樁由4個30kw的充電模塊組成,240kw的超級充電樁由8個30kw的充電模塊組成。假設充電技術不發(fā)生重大突破,超充仍通過堆疊充電模塊的方式提高功率,那么隨著對充電樁功率需求的提升,未來超級充電樁所需的充電模塊數量會越來越多,將導致超級充電樁的體積會越來越大,且材料成本和建設成本會越來越高。
充電模塊在充電樁中的成本占比最高。以充電模塊為例,嗶哥嗶特產業(yè)室調研,目前市面上30kw的充電樁充電模塊的價格超3000元。則普通30kw快充的充電樁在充電模塊上的成本就已超3000元,120kw的超充在充電模塊上的成本就要12000多元。
正因超充的建設成本對比普通快充的成本成倍增長,這迫使企業(yè)不得不思考:如何在發(fā)展超充的同時,又能控制成本?
分體式充電樁在快充上的應用
在研究如何控制超充成本問題時,記者發(fā)現在快充領域出現了分體式快充充電樁的形式,能夠有效降低快充的建設成本。
所謂分體式充電樁,其實是相對一體式充電樁而言。一體式充電樁,即所有充電樁的構成單元是一體的。分體式充電樁又可稱為群充充電系統(tǒng),或柔性充電堆,由分體式直流充電機和直流充電終端構成。由于分體式充電樁將充電輸出與直流功率單元分開設計,所以每個直流功率單元配置充電槍數量可以增加到6槍,8槍,甚至12槍等等,從而實現群充的效果。
記者了解到,市面上特來電、星星充電等企業(yè)已推出了針對快充的分體式充電樁。
特來電一項目經理張先生向記者介紹,特來電在一體式充電樁與分體式充電樁領域均有所涉及。記者梳理了特來電當下熱門的幾款分體式直流充電機:
從公布的分體式直流充電機產品參數來看,分體式充電樁主要應用于有大功率直流快充需求的充電站,且往往會配置多個充電終端,滿足同一時間段更多新能源車主充電的需求。值得一提的是,這其中TZKX系列分體式直流充電機更是使用了智能群充系統(tǒng),實現充電過程防護的同時,動態(tài)調整充電策略,功率自動分配。
萬幫數字能源(星星充電)也已涉足分體式充電樁領域。官網顯示,旗下一款180kW直流分體式充電樁,是根據電動車輛設備充電需求,采用國際先進的軟開關技術,專業(yè)設計生產的鋰動力電池充電機產品。帶CAN通信接口,與電池管理系統(tǒng)BMS和星星充電后臺監(jiān)控系統(tǒng)實時通信,對鋰動力電池的充電進行優(yōu)化和可靠的保護,搭配360kW整流柜。
分體式充電樁會成為超充未來建設新選擇?
既然分體式充電樁已經能在快充上得以應用,那么,分體式充電樁是否也能成為超充未來建設的一種新選擇?
或許我們能先從分體式充電樁在快充應用上的優(yōu)勢,一窺未來超充分體式充電樁建設的可能性。
(1).分體式充電樁終端樁體體積縮小
觀研報告網數據顯示,充電模塊在快充樁中的成本比為42%,是建設快充時最主要的材料成本。而分體式充電樁將充電模塊統(tǒng)一放在直流充電機中,不僅使得終端樁體本身建設成本降低,樁體的用地成本也有所降低,整個運營成本得以下降。
以特來電的直流單樁和分體式直流終端為例,其一臺15-120kw的一體式直流單樁的尺寸普遍為700*500*1700mm;而應用于群充類充電設備使用的分體式充電樁終端尺寸在350*330*1200mm左右,體積將近一體式直流單樁的1/4,大大縮小了樁體體積,從而降低運營商的材料成本。這表示,普通快充采用分體式充電樁能有效縮小體積,減少成本。
而超充的樁體體積比一般快充的體積更大,因此所需的材料成本會更多。若能采用分體式充電樁的形式,便也能大幅的縮小超充樁體體積,控制成本。
(2).超高功率輸出滿足新需求
分體式充電樁擁有比一體式充電樁更高輸出功率的能力,實現超高功率輸出。如4臺120kw一體式充電樁,最高輸出功率為120kw,而480kw一拖八的分體式充電樁,單槍輸出功率可能有240kw甚至更高。
超充未來的發(fā)展趨勢便是更高功率,而分體式充電樁更高的輸出功率能力,正與超充未來的發(fā)展趨勢不謀而合。
(3). 智能分配功率 提高充電樁利用率
充電樁建設投入成本大,回報周期長。目前,充電樁運營商普遍將收取新能源車主的充電服務費作為主要盈利模式。據中信證券測算,包括設備和安裝成本在內,投資一個50kW直流充電樁的初始投資成本約為6萬元。按市場行情,假設充電樁平均利用率8%,也就是按每天充兩小時電收費,0.5元/kWh,單個充電樁的靜態(tài)投資回收期約為8年。對于投資建設成本更大的超充而言,投資回收期將會更長。
因此,如何提高充電樁(超充)利用率,縮短回報周期,成為運營商們重點考慮的問題。分體式充電樁可同時設置超充和快慢充的設備,實現動態(tài)分配充電功率,滿足不同車主的功率需求,大大提高了充電樁(超充)利用率,縮短投資回收期。
分體式充電樁這三大優(yōu)勢,使得分體式充電樁在快充上得以應用。值得一提的是,如今國內也已出現了分體式超充充電樁的嘗試,如在江門、成都等地都已建設了480kw分體式超級充電樁充電站。
對電感變壓器的影響
超充技術的發(fā)展,離不開電感變壓器。據第一電動網數據顯示,電感變壓器在充電模塊中成本占比25%,僅次于功率器件。電感變壓器在充電樁中主要以AC共模電感、PFC電感、諧振電感、主變壓器等形式存在,主要起到功率因數校正、電壓變換、安全隔離、消除EMI等作用。
而就性能來看,巨灣技研充電事業(yè)部高級總經理彭文科表示,為適應超充大功率需求,電感變壓器要往大功率、模塊化方向發(fā)展。他指出,電感變壓器單模塊的功率需要不斷快速向上突破,這就需要電感變壓器企業(yè)重新選型,推出更高功率的電感變壓器。此外,功率的提升需要更多電感變壓器的疊加,為盡可能縮小體積,電感變壓器還需要往模塊化的方向發(fā)展。
銘普光磁針對這一需求,已有一些磁集成的大功率高頻電感變壓器在開發(fā)與應用。在超充客戶量產需求來到之前,已規(guī)劃一批大功率磁性元器件的開發(fā)、測試、可靠性試驗,以及功能、體積改善等工作。
京泉華副總經理張文舉則表示,京泉華的多款電感變壓器在充電樁領域都有較大的供應量,且已應用在國內外超充的方案上。未來,充電樁還會往更高功率發(fā)展,采取分體式充電樁或者說柔性充電堆的模式,有效控制成本。
此外,記者了解到,普晶、雅瑪西、云路、大忠電子、嘉龍海杰、創(chuàng)世富爾、郡嘉、德維斯等電感變壓器企業(yè)也已逐漸在超充領域發(fā)力。
若未來超充以分體式充電樁的形式來建設,這就表示原本超充中的充電模塊將主要集中在充電機,這一模式的轉變或需要電感變壓器在功率、磁集成等方面做出一定的改變。
分體式超充充電樁的局限性
雖然說,分體式充電樁有其獨特的優(yōu)勢,能為超充未來建設提供出新方案。但要注意的是,當前發(fā)展分體式超充充電樁仍有其局限性。
從技術層面來說,多個充電終端共用一臺充電機,若充電機發(fā)生故障,則會影響所有的充電終端,致使其無法正常工作。而在實際應用中,因為分體式充電樁中會將充電模塊集中在充電機上,因此充電機的建設需要有更大的場地及相應的電路升級,這對一般企業(yè)而言,都是極大的建設成本。
嗶哥嗶特產業(yè)研究室推測,未來加油站或將成為分體式超充充電樁的主要建設地。如今我國海南省已明確在2030年全面禁止燃油車。在傳統(tǒng)車企方面,比亞迪宣布停售燃油車之后,長城、長安等企業(yè)也表示會在2030年停售燃油車。停售燃油車已成為全球趨勢,因此原有的加油站或能依托優(yōu)勢資源,將加油站改造升級成充電站。在這個行業(yè)轉型進程中,中石油、中石化、中海油等能源巨頭,因有足夠的規(guī)模效應,會在建設成本上擁有較大的優(yōu)勢。
未來,超充建設的突破方向究竟在哪?或許只能等待時間為我們書寫答案。
而目前,超充技術發(fā)展趨勢是行業(yè)人士當下更為迫切想了解的問題。3月24日,2023’中國電子熱點解決方案創(chuàng)新峰會正式開啟,其中設有新能源汽車超充技術分論壇。屆時,會有多位浙江大學的教授,還有來自半導體、磁性材料行業(yè)的頭部企業(yè)代表為現場觀眾闡述新能源汽車超充技術,敬請期待!