截至2022年9月底,新能源汽車(chē)保有量達(dá)1149萬(wàn)輛,前三季度新注冊(cè)登記371.3萬(wàn)輛。2022年前三季度,全國(guó)新注冊(cè)登記新能源汽車(chē)371.3萬(wàn)輛,同比增加184.2萬(wàn)輛,增長(zhǎng)98.48%。預(yù)計(jì)到2025年國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)保有量將達(dá)到4000萬(wàn)輛,保有量占比將達(dá)到10%。
2022年初,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等出臺(tái)《國(guó)家發(fā)展改革委等部門(mén)關(guān)于進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見(jiàn)》(發(fā)改能源規(guī)〔2022〕53號(hào)),提出到“十四五”末,我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電保障能力進(jìn)一步提升,形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系,能夠滿(mǎn)足超過(guò)2,000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)充電需求。
此外各地方政府已明確出臺(tái)充電樁建設(shè)補(bǔ)貼、充電運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼相關(guān)政策。可以發(fā)現(xiàn)政府財(cái)政補(bǔ)貼政策向供給側(cè)傾斜,呈現(xiàn)出從“新能源汽車(chē)補(bǔ)貼”到“充電設(shè)施建設(shè)補(bǔ)貼”再逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺潆娫O(shè)施建設(shè)補(bǔ)貼+充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼”。
電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展步入高速增長(zhǎng)階段,力促充電樁行業(yè)更加快速發(fā)展。在這一背景下,國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)政策支持充電樁相關(guān)技術(shù)、模式和機(jī)制創(chuàng)新,在解決新能源充電樁發(fā)展問(wèn)題的同時(shí),構(gòu)建新型電力系統(tǒng),完善相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
高壓快充技術(shù)推廣將成為解決充電慢問(wèn)題
隨著整車(chē)帶電量和續(xù)航里程提升,充電便利性成為制約提升電動(dòng)車(chē)使用體驗(yàn)的一大因素。當(dāng)前直流充電樁功率較小,25%充電功率在60kW,120kW和150kW的充電樁則占據(jù)著30%和32%的份額,僅5%的單槍功率超過(guò)150kW。要使電動(dòng)汽車(chē)充電體驗(yàn)跟加油速度相近,12分鐘內(nèi)對(duì)100kWh的電池實(shí)現(xiàn)30~80%的充電,至少需要250kW的功率;6分鐘充滿(mǎn)電充電功率至少得達(dá)到480kW。
從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式來(lái)看,大功率的超快充有兩條技術(shù)路線(xiàn)實(shí)現(xiàn):一是大電流,二是高電壓,前者對(duì)熱管理要求高,推廣難度大;后者則因降低能耗、提高續(xù)航、減少重量、節(jié)省空間等優(yōu)勢(shì),能夠在更寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大功率充電,以適配未來(lái)的快充需求。因此,以提升充電電壓為代表的高壓快充技術(shù)推廣成為未來(lái)趨勢(shì),保時(shí)捷、現(xiàn)代、比亞迪、長(zhǎng)城等主機(jī)廠商紛紛為未來(lái)儲(chǔ)備,推出相應(yīng)快充技術(shù)配套設(shè)施。
目前電動(dòng)汽車(chē)電池電壓在400V上下,若使用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)的充電樁,電池容量在80-100kWh的BEV在400V架構(gòu)下充電30%-80%,只能支持最大1C左右的充電倍率,而在800V架構(gòu)下可支持2C以上的充電倍率。若2021年后采用Chaoji充電樁,最大輸出電流500A,滿(mǎn)足高端車(chē)型4C充電需求,電壓也應(yīng)大于800V。如果汽車(chē)制造商配套800V高壓電池,單位時(shí)間內(nèi)的充電量將是之前的3倍、4倍,從而將充電時(shí)間至少縮短為原有的25%,實(shí)現(xiàn)7.5分鐘充滿(mǎn)30%-80%的電。
國(guó)內(nèi)車(chē)企多采用高壓方案實(shí)現(xiàn)快充,直流快充多以400V平臺(tái)車(chē)型為主,為了實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充,各車(chē)企紛紛推出800V平臺(tái)車(chē)型。800V成為高壓快充階段性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),后續(xù)將向上演進(jìn)到1000-1500V。鑒于800V高壓平臺(tái)可有效解決補(bǔ)能焦慮,目前國(guó)內(nèi)大部分整車(chē)廠已進(jìn)行了相關(guān)布局。2021年比亞迪、吉利、長(zhǎng)城、小鵬、零跑等相繼發(fā)布了800V高壓技術(shù)的布局規(guī)劃,理想、蔚來(lái)等車(chē)企也在積極籌備相關(guān)技術(shù)。從量產(chǎn)時(shí)間看,各大車(chē)企基于800V高壓技術(shù)方案的新車(chē)將在2022年之后陸續(xù)上市。
當(dāng)前超級(jí)充電樁落地難點(diǎn)主要有三個(gè)方面,大功率超充帶來(lái)熱管理問(wèn)題,電池性能的適配,電網(wǎng)對(duì)超充的承受能力。大功率超充要求電纜能夠承受400-600A大電流,需要快速散熱,研發(fā)難點(diǎn)在于熱管理平衡。在超級(jí)快充需求推動(dòng)下,各企業(yè)紛紛投入液冷超充研究,已取得顯著成果。
電池性能的適配方面,寧德時(shí)代發(fā)布第三代CTP技術(shù)“麒麟電池”可滿(mǎn)足高壓快充,支持4C充電,系統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高,體積利用率突破72%,能量密度可達(dá)255Wh/kg,可實(shí)現(xiàn)整車(chē)1000公里續(xù)航,將于2023年量產(chǎn)上市,預(yù)計(jì)2023年適配高壓快充的車(chē)型將越來(lái)越多,汽車(chē)硬件方面對(duì)高壓快充將沒(méi)有制約。
電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模的超充承載能力不足,現(xiàn)階段超充只能作為應(yīng)急輔助的充電方式。以深圳電網(wǎng)為例:根據(jù)公開(kāi)信息,2020年,深圳電網(wǎng)的負(fù)載功率平均為1600萬(wàn)KW,夏季高峰時(shí)段最高可達(dá)2000萬(wàn)KW。目前一個(gè)直流快充的功率等級(jí)為120KW,假設(shè)15萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)車(chē)同時(shí)充電,負(fù)載總功率合計(jì)為1800萬(wàn)KW,將大于深圳現(xiàn)有的全部負(fù)載總和,這導(dǎo)致電網(wǎng)需要擴(kuò)容一倍才可能容納15萬(wàn)臺(tái)車(chē)。
根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2025年深圳電動(dòng)車(chē)保有量有可能增至200萬(wàn)臺(tái),電網(wǎng)的容量遠(yuǎn)不足以承擔(dān)這樣的負(fù)載??斐?超充+儲(chǔ)能的模式有助于減小對(duì)電網(wǎng)的壓力。雙向直流快充帶有儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),其既可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)給電池組充電,還可以實(shí)現(xiàn)電池組向電網(wǎng)放電,因此能有效降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊,增加現(xiàn)有電網(wǎng)的接納能力。同時(shí),還可以?huà)耆》骞入妰r(jià)收益,實(shí)現(xiàn)光伏屋頂?shù)认到y(tǒng)的接入,優(yōu)勢(shì)明顯。
光儲(chǔ)充一體化運(yùn)營(yíng)
光儲(chǔ)充一體化充電站的核心由三部分組成——光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電池和充電樁。這三部分組成一個(gè)微網(wǎng),利用光伏發(fā)電,將電量存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中,當(dāng)需要時(shí),儲(chǔ)能電池將電量供給充電樁使用,通過(guò)光儲(chǔ)充系統(tǒng),太陽(yáng)能這種清潔能源就被轉(zhuǎn)移到汽車(chē)的動(dòng)力電池中,供車(chē)輛行駛使用。
2020年11月2日,國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,其中明確提出鼓勵(lì)“光儲(chǔ)充放”多功能綜合一體站的建設(shè)。在此之前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)建設(shè)了多座光儲(chǔ)充一體化充電站,江蘇、海南、上海、北京、山東等地的光儲(chǔ)充充電樁都已投入運(yùn)營(yíng)。但由于成本和運(yùn)營(yíng)等問(wèn)題,多為“示范運(yùn)營(yíng)”,未進(jìn)行大面積推廣。
考慮光伏發(fā)電的波動(dòng)及間歇特性,光儲(chǔ)充一體電站需匹配適當(dāng)容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)(包括儲(chǔ)能變流器和電池系統(tǒng)),最大限度利用分布式光伏發(fā)電,實(shí)現(xiàn)向綠能傾斜并降低從電網(wǎng)購(gòu)電的費(fèi)用;光儲(chǔ)充一體電站根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià),制定動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能控制計(jì)劃,利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在夜間電價(jià)低谷時(shí)段進(jìn)行儲(chǔ)能,并在充電高峰期間通過(guò)儲(chǔ)能電站與電網(wǎng)協(xié)同供電,利用峰谷價(jià)差實(shí)現(xiàn)電站收入最大化。相關(guān)電池廠商,充電運(yùn)營(yíng)商,充電設(shè)備廠商均在積極布局光儲(chǔ)充領(lǐng)域。
V2G技術(shù)
V2G,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)和電網(wǎng)之間的互動(dòng),電動(dòng)車(chē)在電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí),吸納電能,在電網(wǎng)負(fù)荷高時(shí)釋放電能,賺取差價(jià)收益。通過(guò)V2G充電樁,電動(dòng)汽車(chē)由單一充電拓展到以充放電兩種形態(tài)參與電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)控和調(diào)峰輔助服務(wù)。
V2G技術(shù)還處于示范運(yùn)行階段。今年4月,國(guó)家電網(wǎng)有限公司華北分部在國(guó)內(nèi)首次將車(chē)網(wǎng)互動(dòng)(V2G)充電樁資源正式納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)并正式結(jié)算。預(yù)計(jì)2026年之后V2G技術(shù)才會(huì)逐步商業(yè)化推廣。
V2G的經(jīng)濟(jì)性,現(xiàn)在電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航力能達(dá)到800公里,一天可能就使用100公里,有相當(dāng)一部分電可以賣(mài)出來(lái),電池壽命8000次充放電循環(huán),殘值相當(dāng)于有5000次(能用10年以上),一天賣(mài)50度電,波峰波谷電價(jià)差1塊錢(qián),按照每天搬運(yùn)50塊錢(qián)計(jì)算,5000次能有25萬(wàn)收益,超過(guò)汽車(chē)價(jià)值。
來(lái)源:未來(lái)智庫(kù)