一頭連接能源，一頭連接交通，充電樁產業(yè)健康高質量發(fā)展意義重大。乘著“新基建”的東風，充電樁產業(yè)無疑將迎來新一輪建設熱潮，同時，也必將呈現出與此前不同的特點。本期開始，本刊推出“聚焦‘新基建’下的充電樁產業(yè)”系列報道，剖析充電樁產業(yè)發(fā)展瓶頸，探討行業(yè)發(fā)展方向。
日前，華為在線上發(fā)布了HUAWEIHiCharger直流快充模塊，分為國內版30kW和國外版20kW兩個版本，最高效率分別達96.4%和96.55%。兩個版本尺寸相同，支持充電樁同尺寸擴容，能實現300-1000V全段恒功率輸出，可滿足未來車輛高壓快充演進趨勢。這也是華為首次公開發(fā)布充電模塊產品。
據了解，該產品的“賣點”在于其效率、靜音模式和風冷控制等方面的性能優(yōu)勢。但實際上，對于30kW的直流快充模塊技術，國內主流模塊供應商已普遍掌握，有業(yè)內人士向記者坦言，公共類快充電站缺口問題突出，除了持續(xù)優(yōu)化性能外，如何讓充電解決方案在各類應用場景實現落地，已成為運營商面臨的主要困境。
是“剛需”大功率直流快充前景廣
目前，充電樁主要有交流、直流兩種技術方案。直流充電樁功率大，可直接為電動汽車的動力電池充電，充電時間短，成本較高，多服務于出租車、網約車等運營類車輛；交流充電樁功率較小，需要通過車載充電機為電動汽車充電，充電速度較慢，多用于小區(qū)充電。
為縮短充電時間，業(yè)內已經研究布局350kW及以上的大功率直流充電技術，10-15分鐘即可為電動汽車充滿電。
“隨著電動汽車的大規(guī)模應用，用戶對臨時性、應急性和長距離出行的充電需求日益增多，用戶充電難、充電慢的問題還沒有得到根本解決，在這種情況下，大功率直流快充技術和產品顯示出關鍵的支撐作用。”在國網電動汽車服務有限公司副總經理賈俊國看來，大功率直流充電樁屬于剛性需求，可以顯著縮短充電時間，提升充電樁的使用頻率。
“工欲善其事，必先利其器”，當前充電運維中出現的問題不容忽視。華為網絡能源產品線mPower充電業(yè)務總經理匡平坦言，在調查中發(fā)現，充電運維市場面臨四大挑戰(zhàn)，首先是設備生命周期短，當前充電樁端的電壓及功率不能滿足未來車輛的充電演進需要，投資不確定性高；其次是運維成本高，當前產品的可靠性不足，部分運營商的運維費用甚至超過成本的10%；第三是系統(tǒng)效率低；第四是充電噪音問題影響充電站的選址。
“直流快充模塊作為充電樁的核心部件，是整個充電樁穩(wěn)定可靠的關鍵。”匡平介紹稱，HUAWEIHiCharger直流快充模塊的優(yōu)勢在于高功率密度、高效率、高可靠和低噪音，0.6%的年平均失效率遠低于3%至5%的業(yè)界均值，“可有效減少充電樁質量問題，降低安全隱患，大幅節(jié)省運營商和樁企生命周期運維費用。”
據悉，華為從2014年開始布局電動汽車充電業(yè)務，此次推出的是第三代充電模塊產品，前兩代產品已廣泛應用于國家電網、星星充電、南網電動等充電運營商中。
成主流30kW直流模塊受追捧
近年來，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，充電設備的成熟度也得到了顯著提升。中國電力企業(yè)聯合會標準化管理中心主任劉永東坦言，在2015年開展的第一期全國電動汽車傳導充電互操作測試中，直流充電成功率幾乎為零。但經過近幾年全行業(yè)的努力，充電成功率已由2017年的91%增長至2019年的98%，充電兼容性獲得突破性進展。
為緩解充電時間過長問題，開發(fā)大功率充電樁，必須使用更多的充電模塊。一個350kW的直流充電樁，如果使用15kW充電模塊，需要24個并聯，而采用30kW充電模塊，只需要12個并聯。模塊并聯的數量越少，模塊之間的均流和控制越穩(wěn)定可靠，充電樁系統(tǒng)的集成度越高，越有成本優(yōu)勢。
但模塊功率并不是越高越好。星星充電高級副總裁高海軍表示，從目前的市場應用來看，30kW是當前最被市場接受的模塊功率，也是未來的主流和方向。“這有利于充電樁總體充電功率布局以及不同單槍充電分配。”他解釋稱，小功率模塊需要并聯的數量，會增加整樁重量，而過大模塊又會引起功率的分配問題，“電動汽車在充電的初始階段和充電過程中要大功率充電，而充電到80%以后，需要切換成小功率充電，但模塊難以進行分配，仍保持滿負荷運行，會造成電量的浪費。”
“直流快充模塊的主要技術指標在輸出的電壓范圍、輸出電流以及模塊的轉換效率。”高海軍進一步介紹，目前主流供應商的模塊都可以實現從200-1000V的輸出電壓，基本覆蓋了市場銷售的全部車型，國內從事充電模塊的企業(yè)很多，隨著市場的逐步發(fā)展，充電模塊生產企業(yè)向少數頭部企業(yè)集中的趨勢將越來越明顯。
在高海軍看來，未來充電樁模塊提升可以從兩個方面入手，首先是功率分配要更加智能化，大功率模塊也能輸出小功率；其次是大功率的單體模塊將帶來更高的散熱需求，水冷模塊或將替代風冷技術成為主要發(fā)展方向。
落地難多重掣肘待解決
從用戶需求的角度看，充電時間當然越短越好，但充電的速度取決于汽車端能夠接受功率的大小。高海軍坦言，不同SOC（集成電路芯片）狀態(tài)對功率的需求是不同的，此外，當前快充技術對電動汽車的電池壽命有一定影響，還需要不斷進行產業(yè)升級和技術迭代，將影響降到微乎其微。
大功率直流充電樁也對整車、動力電池和電網也提出了要求。電壓、電流的顯著提升要求整車具有更高的高壓防護等級和熱管理，充電樁元器件的耐壓、絕緣、線纜的重量和粗度、溫控、兼容性等方面都需要改進。
在高海軍看來，規(guī)模布局大功率直流充電樁的難點在土地和電力問題上。“出租車、網約車想在市中心充電運行，但是這些地方建充電場站用地很困難，即使建成了，服務費也跟著提上去了；要實現快速充電就要對電力進行擴容，企業(yè)的運營成本也會隨之增加許多。”
智充科技CEO丁銳告訴記者，大功率直流充電樁技術本身沒有多大難度，關鍵是要找到合適的商業(yè)模式。“對規(guī)模較大的充電運營商而言，超級快充投入大、車型匹配少，短時間內很難布局。而對中小運營商來講，要根據本地客戶和應用場景的不同需求購買相關解決方案。”
高海軍認為，交流充電樁和直流充電樁各有優(yōu)勢，建設落地還是要分場景。“直流樁受小區(qū)電力容量總負荷限制，很難大量配建。如果用戶的充電時間不是主要考慮因素，交流樁未來將有體量優(yōu)勢，充電運營企業(yè)要進行針對性和前瞻性的建設。”
