大功率充電時代就要到了？ 哪有這么簡單！新能源汽車產(chǎn)業(yè)是一個龐雜的產(chǎn)業(yè)鏈，大功率充電對整車、動力電池、充電零部件以及充電設(shè)備都提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，可以直白的說，現(xiàn)階段的技術(shù)儲備和模型驗(yàn)證遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前，我國公共慢充樁功率主要為7kW，快充樁功率多為30kW-60kW，新能源乘用車能源補(bǔ)充時間慢充普遍大于8小時，快充普遍在1-3小時。作為全球第一大新能源純電動乘用車市場，大功率充電這一技術(shù)路線的研發(fā)和應(yīng)用一定程度決定了未來新能源純電動車的發(fā)展，甚至決定了新能源純電動車后續(xù)車型的設(shè)計和研發(fā)思路。因此有必要深入了解一下大功率充電的應(yīng)用前景和可替代方案。

（圖為北汽測試大功率快充瞬時功率）

1.大功率快充”到底是個什么概念

電動汽車大功率快充通常指，充電功率在350kW或以上，10-15分鐘可充滿電(4C-6C)，并以單槍方式給動力電池充電的技術(shù)。（充電速度業(yè)界通常用“C”倍率來表示，簡單理解就是1C充電，即一個小時充滿，2C充電，即半個小時充滿，數(shù)值越大充電速度越快。）

大功率快充的主要技術(shù)指標(biāo)是充電電壓1000V下，不帶冷卻工況下充電電流可達(dá)120A，充電功率至少為120KW。帶冷卻工況下充電電流要達(dá)到400-500A，充電功率大于350KW

2.大功率快充虛火上身

歐美電動車大功率快充似乎特別熱鬧，四大汽車巨頭合作建立的lonity充電網(wǎng)絡(luò)，計劃到2020年在歐洲主干線上修建約400個充電功率高達(dá)350kW的大功率充電站。保時捷旗下首款電動跑車Taycan的 800V超高壓電氣系統(tǒng)賺足了眼球，而特斯拉將會會部署SuperCharger V3，最大充電功率為250 kW?！按蠊β士斐洹边@一概念因?yàn)楦髀奋嚻蟀l(fā)聲迅速升溫，但是恐怕是虛火一陣，因?yàn)榇蠊β士斐鋺?yīng)用的前提是對冷卻技術(shù)、IGBT、動力電池冷卻監(jiān)測、電動汽車電壓等級及其安全性，電網(wǎng)負(fù)荷的整體解決方案，換言之以上任何一項(xiàng)都是制約其大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。（特斯拉將其350KW的極速快充方案修改為SuperCharger V3 250KW就是因其意識到350 kW的充電速率下，能量密度以及電池成本會存在著一些缺陷與問題，且暫時無法規(guī)避）

(圖為保時捷Taycan)

就以上述預(yù)計售價115萬的保時捷Taycan的來說，為了平衡800V超高壓電氣系統(tǒng)及其整車安全性煞費(fèi)苦心，不過好在其成本增加有保時捷品牌溢價來買單。但是新能源純電動汽車的大功率快充如果僅僅只是面向金字塔頂端的消費(fèi)者，恐怕對大規(guī)模應(yīng)用沒有任何意義。

3. 國內(nèi)大功率快充是技術(shù)問題也是應(yīng)用問題

大功率快充技術(shù)尚未完成模式驗(yàn)證，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也未指定完成，簡單從電壓或電流兩個方向來看，提升電壓意味著動力電池、電氣零部件的電壓等級都提升;提升輸出電流，意味著充電樁上增加冷卻措施及其穩(wěn)定性及其關(guān)鍵，這樣一個電壓電流的問題在實(shí)際操作層面就成了車企，電池，充電樁需要共同面對的問題，涉及的材料，元器件更是紛繁復(fù)雜，但是在生產(chǎn)制造方面技術(shù)儲備和核心零部件研發(fā)是國內(nèi)大功率快充需要迅速追趕的方向。更重要的是，國內(nèi)新能源發(fā)展的思路和歐美發(fā)展思路不同，以歐美為例，車企為主導(dǎo)的車，樁，電一體化研發(fā)占主導(dǎo)地位，而中國則是以產(chǎn)業(yè)鏈方式明確分工，但卻難以做到互通有無，因此協(xié)調(diào)車、樁、電技術(shù)同步提升國內(nèi)難度似乎更大。

但是相對于制造方面技術(shù)、研發(fā)問題， 擺在我們面前另一個比較麻煩的問題是如何應(yīng)用大功率快充的問題！

大功率快充如果規(guī)?；髮﹄娋W(wǎng)負(fù)荷要求極大，以杭州為例，截止2018年擁有機(jī)動車數(shù)量244萬輛，如果按照新能源汽車到2025年20%左右的替換率，疊加機(jī)動車復(fù)合增長數(shù)量，到2025年至少擁有50萬輛新能源汽車，如果按照高峰期2%新能源汽車使用大功率快充，即1萬輛，以350KW大功率充電為例，需要新增負(fù)荷約350萬千瓦，而目前杭州市區(qū)負(fù)荷總計約500萬千瓦， 這幾乎是不可能完成的任務(wù)，更別提尚未計入的慢充樁，普通直流快充樁的負(fù)荷。

無獨(dú)有偶，中電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化中心副主任劉永東表示，大功率充電技術(shù)是現(xiàn)有2015版充電技術(shù)路線的補(bǔ)充，在今后很長一段時間內(nèi)，大功率充電技術(shù)是在一定場景下的應(yīng)用需求，將和現(xiàn)有充電技術(shù)路線長期并存，不會替代現(xiàn)有充電技術(shù)。也從側(cè)面印證了大功率充電存在著技術(shù)和應(yīng)用方面的雙重難題。

4.為什么換電站的應(yīng)用比大功率快充來的快

5月14日浙江省發(fā)改委印發(fā)2019年浙江省充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展年度計劃的通知，年度發(fā)展計劃是依據(jù)“十三五”分區(qū)域發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合各地上報數(shù)據(jù)，2019年度全省計劃新建110座充換電站、2800個公用樁，61855個自用充電樁。具體各城市的指標(biāo)分解如下：

可以看到2019年浙江地區(qū)的換電站統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)開始發(fā)力，城市公用充換電站的個別城市試點(diǎn)開始推向全省組網(wǎng)。但是在19年的浙江省充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展年度計劃的通知中只字未提大功率充電，我們不禁要問，為什么換電站的應(yīng)用比大功率快充來的快

（圖為伯坦半自動 分箱換電模式 換電站）

首先無論什么能源補(bǔ)充方式，首先要符合國情。電動車的能源補(bǔ)充在國內(nèi)都繞不開國家電網(wǎng)或者地方電網(wǎng)，任何能源補(bǔ)充技術(shù)或者裝備快速應(yīng)用的前提條件是對現(xiàn)有電網(wǎng)友好，改造成本要低，且對現(xiàn)有商用、民用負(fù)荷盡量不產(chǎn)生影響。

其次要能夠?qū)o規(guī)律的電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)化成規(guī)律穩(wěn)定的用電需求。這一電網(wǎng)的痛點(diǎn)無論直流快充還是未來的大功率快充都無法規(guī)避，換電站與現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)匹配，能夠響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度和削峰填谷的政策要求，因此以換電站方式來均衡用電負(fù)荷是在不大規(guī)模改造電網(wǎng)前提下的最佳選項(xiàng)。

最后公共資源利用率高，綜合成本優(yōu)勢使得投建后能夠迅速運(yùn)用到新能源出租車、網(wǎng)約車的能源補(bǔ)充領(lǐng)域。以杭州伯坦科技工程為首的“分箱換電”模式可以很好的利用峰谷電及電價優(yōu)惠政策，使其單位能源成本具有優(yōu)勢。其集中式很穩(wěn)恒濕慢充，有效延長動力電池使用壽命20%以上，使得新能源純電動出租/網(wǎng)約車的運(yùn)營成本一年至少降低1.2萬以上。 

因此換電站對國網(wǎng)來說，需要升級的成本投入極少，還能相應(yīng)削峰填谷的政策需求，何樂而不為，而對于出租網(wǎng)約車這一類營運(yùn)為主的能源補(bǔ)充市場，司機(jī)節(jié)省了時間成本，而其所支付的單位電價與快充不相伯仲甚至更低，動力電池使用周期更長，兩項(xiàng)成本節(jié)省約優(yōu)勢明顯，可以說即便是大功率充電應(yīng)用后，在出租和網(wǎng)約車能源補(bǔ)充領(lǐng)域也難有很大競爭力。

5.選換電站不推大功率充電，成本和安全說了算！

北京交通大學(xué)的Yang Gao等人研究就發(fā)現(xiàn)，充電速度對于鋰離子電池的循環(huán)壽命有著顯著的影響，將充電速度從0.5C倍率（2小時充滿）提高至1.5C倍率（40分鐘充滿）后，電池的容量衰降速度是0.5C倍率充電的4倍左右。這也就意味著經(jīng)常使用快充會導(dǎo)致動力電池的壽命顯著縮短。在現(xiàn)有的三元鋰動力電池技術(shù)下，大功率快充可能導(dǎo)致的電池壽命縮短現(xiàn)象更加顯著，用車成本將急劇攀升。

另一方面現(xiàn)階段的快充對電池壽命和性能會有10%以上的損傷；同時自2015年至今至少有近百起在充電時引起著火的事故。涉及幾乎新能源所有品牌。設(shè)想一下在350KW的快充條件下，這個事故數(shù)量和比例會不會更高。可以這么說，充電功率越大，電池自身性能及車輛安全性能被降的越低。

綜合上述兩個大功率充電的主要問題，如果技術(shù)上面沒有突破，材料應(yīng)用上沒有創(chuàng)新，在成本和安全性上沒有等到市場認(rèn)可，未來大規(guī)模應(yīng)用則遙遙無期。

反觀分箱換電這一換電站思路，從市場和政府機(jī)構(gòu)角度來看，至少降低了3項(xiàng)潛在風(fēng)險：

1）有效降低新能源電動車的自燃事故，統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)來看，目前新能源電動車發(fā)生自燃有67%以上是在能源補(bǔ)充階段產(chǎn)生的，但是以杭州伯坦運(yùn)作的55座換電站為例，尚未出現(xiàn)一起充電階段著火的問題，因此以換電站的運(yùn)作模式來看，所有回流換電站的電池進(jìn)入充電柜前都會有電池監(jiān)測這一環(huán)節(jié)，可以極大規(guī)避故障電池的潛在失火風(fēng)險，同時恒溫恒濕環(huán)境對電池穩(wěn)定提供了助益。

2）動力電池的環(huán)保和效益問題得以優(yōu)化，分箱換電的模式將原本電池使用效率低的問題通過次換電都對電池進(jìn)行了專業(yè)維護(hù)，以及固定功率的最優(yōu)充電方式充電，會增加電池的壽命約30%以上，也就意味著換電模式狀態(tài)下的動力電池生命周期至少比快充模式下長1年，這對于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)方面的效益難以估量。

3) 規(guī)避中國新能源純電動汽車行業(yè)存的系統(tǒng)性風(fēng)險，經(jīng)過過去6年的政策補(bǔ)貼溫室培育，整個行業(yè)的無論從車企，樁企乃至電網(wǎng)都存在諸多問題，一旦補(bǔ)貼退坡，僅大功率充電技術(shù)方面的核心零部件受制于人就會讓這一未來發(fā)展的重要分支舉步維艱。因此提前布局技術(shù)已經(jīng)成熟的換電站，尤其是模塊化的分箱換電是滿足當(dāng)下高效能源補(bǔ)充需求和規(guī)避系統(tǒng)風(fēng)險的重要解決方案。

即便這一兩年大功率快充的話題此起彼伏，聲量極高，但是無論從政策端還是市場端來看，對不起，這次換電站實(shí)實(shí)在在的走在了前面。如果未來電池標(biāo)準(zhǔn)逐漸統(tǒng)一，也許除了“中石油”，“中石化”，再造一個“中換電”也未可知。

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