www.4066.com十分钟充满电?新能源车快充趋势解析

2019-11-05 04:15栏目:仪器仪表
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充电市场规模到底有多大?

[汽车 行业] 大家都知道,绕过充电基础设施谈电动车普及的说法都是“耍流氓”,且正因为充电桩规模小数量少,导致电动车本身的毛病被无限放大。为解决这一问题,由宝马大众等合资成立的Ionity在欧洲投建输出功率高达350kW的直流快充桩。这让中国电动车主们羡慕的同时,也想了解国内的快充桩发展如何了,尤其是充电如同加油一样用时短且便捷的未来还有多远,本文将对此进行深入探讨。

2018年8月10日

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8月8日,国家能源局发布《中国充电基础设施发展年度报告(2017-2018版)》,《报告》明确,2017年充电桩的建设和运营仍保持较高的集中度,国网、特来电、星星充电、普天新能源等四大运营商的市场占比约为86%。


《报告》中指出,根据中国充电联盟统计,截止2017年12月,我国公共充电桩保有数量21.4万个,比2017年净增约7万个,月均新增约6000个,私人充电桩数量23.2万个。公共充电桩和私人充电桩总量超过44万个。

一分钟速读全文:

根据中国充电联盟统计,充电桩总量排在前十名的省市分别为北京、广东、上海、江苏、山东、安徽、河北、浙江、天津、湖北。

1、快充时长主要由电池容量、车端充电功率及桩端输出功率共同决定,目前我国受限于车端充电功率不高,快充满电仍需1-2小时左右; 2、我国快充桩目前以30、60kW直流充电桩为主,但“九横九纵两环”高速公路快充网络已初步建成,单台快充桩最高输出功率可达120kW,部分车企和运营商投建的充电桩也可达120kW; 3、国外快充规模小,但部署的快充桩输出功率很高,投入建设和使用的快充桩最高可达350kW,匹配车型可实现10-15分钟充满80%; 4、目前可匹配200kW以上大功率快充桩的车型很少,其中保时捷Taycan快充按照300kW以上设计,奥迪e-tron快充按照150kW设计等。

2017年,在我国继续保持新能源汽车世界第一的市场地位同时,中国也成为充电基础设施发展最快的国家,中国充电基础设施公共类充电设施保有量全球第一。


从全球看,中国仍保持充电设施建设运营数量第一的地位,公共充电桩总量约为位于第二位的美国的4倍。

什么是快充桩及哪些因素影响充电时长?

充电设施新国标的升级改造、车辆的续驶里程增加和充电裝机功率的提高,一定程度缓解了充电难状况。但是,充电难的总体态势并未根本改变,充电难、充电体验差、投资效益不佳的矛盾仍然突出。

根据充电功率不同,充电桩分为直流快充桩和交流慢充桩两类,也有集成、叠加两类的交直流一体桩。那么快充有多快呢?汽车制造商通常这样介绍旗下车型的快充时间,即从零充至满电状态的80%需要半小时左右。消费者对此很疑惑,为什么不直接告诉我充满电需要多长时间呢?这是因为从零充至100%通常需要用时2小时左右,会让用户觉得不够“快”

建设速度

快充桩与慢充桩对比

充电桩建设增速放缓,充电桩月均增长数量由2016年的8000个下降为6000个。

对比

主要影响因素是运营商由重建设转向重运营,提高充电设施利用率,另外,充电设施新国标的升级改造也有一定影响;由于车辆的续驶里程增加使得充电难状况有一定缓解。

快充桩

使用场景

慢充桩

从充电设施的使用场景看,截至到2017年12月,充电设施可分为私人随车配建充电桩和公共充电桩,公共充电桩又包含社会车辆充电桩、公交专用充电桩、企事业单位内部停车场充电桩、社会运营类车辆(出租车、物流车、共享汽车或共享车等)充电桩等专用充电桩,从充电联盟统计数据看,私人随车配建充电桩约占充电桩总量的52%,专用充电桩约占充电桩总量的8.1%。

简介

发展格局

充电电流较大,对电网冲击也较大;

随着2015年国家鼓励社会资本进入充电市场,在市场前景和政策驱动下,已经形成国有、民营、混合所有制并存的产业格局,主要运营商间呈现即竞争又合作的发展势头。2017年我国充电基础设施产业呈现出以下几个特点:

一般充电电流为150-400A;

1、央企持续履行社会责任,积极发挥带头作用,在行业持续亏损的情况下,大力投资充电设施服务网络,是产业发展的主力军;

充电时间约为20分钟-2小时。

2、社会资本发挥巨大作用,通过众筹、自建+托管等模式促进做大充电运营规模;

充电电流较小,对电网冲击较小;

3、主要汽车企业积极参与充电设施运营服务,北汽、上汽、比亚迪等销量排名靠前的汽车企业大力投资充电基础设施建设,占整个市场比重达到5.4%;

输出功率大约在3.3kW-20kW;

4、部分民营资本通过灵活的运营模式,实现了产业盈利,成为产业可持续运营模式开拓的先锋;五是设备制造企业也加入充电运营,依托其产品优势在一定区域内迅速取得优势,成为产业重要组成部分。

充电时间约为5-10小时。

发展区域

优点

长三角、珠三角发展相对迅速;中部地区在地方政府的政策引导和扶持下也呈现较好发展态势。

充电时间短;

其中北京、上海、广州天津等超大型城市是充电设施产业发展的重点区域,约占全国充电基础设施的45%。

可以输出大功率充电等。

在运营车辆发展迅速的区域,充电设施利用效率相对较高,且充电电量占据行业绝大部份,例如广州、山东以纯电动公交运营为主,山西以电动出租车辆为主。

充电效率高;

商业模式

对电池寿命影响小;

一方面互联网、通信、IT等主体加入充电设施运营,为充电设施产业带来新鲜血液,“互联网+”技术在充电设施运营方面持续深化应用,充电服务平台功能不断完善加强;

对紧急运行需求车辆难以满足;

另一方面,传统运营商也积极探索创新运营模式,研究充电大数据价值开发、拓展充电增值服务、探索充电与多领域业务融合。

可利用电网低谷时段充电等。

目前,因私人充电桩占有相当比重,充电运营商已经开始着眼于挖掘私人充电设施的商业价值,积极开拓私桩共享业务,如果打破外部车辆进入限制,私桩共享将会作为充电桩网络的重要补充。

缺点

充换电技术发展态势

充电效率低;

目前,在世界范围内充电技术创新活跃,大功率充电、无线充电、即插即充、自动插充等技术已开始实证试验,其中大功率群充群控是创新最活跃的领域。

对设备的要求高等。

在大功率充电技术方面,日本CHAdeMo协议会目前将快速充电功率定义在120-180kW,最大充电电流300A。到2020年充电功率将提高到150-200kW,最大充电电流400A,电压平台设定为500V。到2025年以后充电功率将进一步提高350-400kW,最大充电电流400A,电压平台设定为1000V。

充电时间长

欧洲己经在欧标体系的基础上完成了350kW大功率充电标准体系建设,标准的实施将有效解决大功率充电所带来的充电安全、温升控制、通信协议问题。

制表:汽车行业频道

2016年美国能源部与其合作单位将共同开展电动汽车350kW、10分钟直流快速充电的技术可行性研究;美国当前的大功率充电技术是以特斯拉为应用案例的超级充电站,特斯拉将新一代充电桩将配备350kW以上的输出功率,整机水冷散热。美国电动车充电基础设施运营商Chargepoint发布Express Plus快充系统,输出电压200V-1000V,单桩最大输出功率可达500KW。

相比慢充需要充电5-10小时而言,快充依然存在优势。不过对于用户来说,他们想要知道的是什么在影响充电时间的快慢?能否解决充电慢的问题,在体验上媲美汽车加油速度?很不幸,目前还无法达到像加油一样的充电速度,这是因为充电快慢与车载电池容量与电池温度、车端能承受的充电电压、充电桩充电功率等息息相关

在国内,面对长里程、停车资源紧张等趋势和课题,许继、南瑞、普瑞特、鲁能、特来电、奧特迅、万马、中恒等主流设备制造企业都在积极开发大功率、智能化充电设备。

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特来电大功率群控充电站配置最大1200KW的充电箱变,充电终端支持国标充电连接器、充电弓等方式,充电电压为200V-750V。

首先,电池容量影响充电速度,这个很好理解,在其他条件不变的情况下,电池容量越大充电时间越长。不过在同等电池容量情况下,不同车型充电时间也会不同,这取决于电池温度及电池BMS管理系统等;其次,车端能承受多大的充电功率是目前影响充电时长较为直接的因素之一,充电功率大小则与车辆本身的电池电压密切相关。这是因为在一定的充电电流情况下,充电电压越大,充电功率也越大,充电时间就越短。

奥特迅大功率群控充电堆,接入交流10kV电源,配电、充电、监控一体化集成,充电电压为200V—750V。

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许继最大功率可达720kW拖十二大功率群控充电机,单桩最大输出电流250A,最大充电功率180KW,可动态功率分配,支持多单元并联大功率充电。来源:充电桩视界

据统计,国内外电动车及插电式混合动力车型的电池电压大多集中在280V-400V之间,少数车型通过升压装置,可达到500V以上。比如比亚迪秦Pro EV通过自带升压系统,可将电池电压升至600V左右;保时捷Taycan电压平台则可承受高达800V,因此该车在NEDC续航超500km的情况下,快充15分钟可恢复续航400公里。但目前能达到800V电压平台的车型少之甚少,而且限于中国法规,操作人员不穿特殊防护服的话,只能操作700V以下的电气设备。因此即便接上输出电压为800V的快充桩,也不是谁都能随随便便操作的。

最后,想要缩短充电时间,大功率充电桩必不可少,不然即便拥有高压电池包的保时捷Taycan在7kW充电桩面前也只能以“涓涓细流”流泪至天亮。一方面,临时性应急性的充电需求,需要大功率充电作关键技术支撑;另一方面,随着当前电动车续航里程及充电功率的提升,对更大功率的充电桩需求也越来越高。那么目前快充桩到底发展到什么样的水平了?

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快充桩仍面临功率小、规模小等问题

虽然我们经常听到国内外发布350kW、475kW甚至600kW大功率充电桩的消息,但目前市面上的快充桩仍以30、60kW的直流桩为主。值得一提的是,目前国内对充电桩功率界定并不清晰,业内主流看法是,2017年以前基本认为50kW即为大功率,但随着快充技术的发展,如今充电桩功率达到100kW以上才可以被称为大功率,不过多数桩企认为60kW以上即为大功率充电桩

若以100kW为界限,那么我国目前的快充桩多数称不上大功率,比如在国内提升充电桩功率较为激进的小鹏汽车,据其工作人员介绍,目前小鹏超级充电站以60kW直流快充桩为主,但其180kW双枪直流快充桩已启动建设,单枪最高功率可实现120kW;此外,国家电网、特来电等充电运营商企业的120kW快充桩也已投入使用,不过这些大功率充电桩目前仍是少数。特斯拉下一步将把其快充桩由当前的120kW升级到150kW,不过特斯拉充电桩为品牌车主专用,这里不再细说;

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但国外目前启动投建的快充桩功率已高达300kW。比如由宝马、戴姆勒、福特、大众等汽车制造商联合成立的合资公司Ionity,其投建的充电桩功率最高可达350kW,输出功率是特斯拉目前运营的120kW快充桩的3倍;此外,澳大利亚制造商Tritium去年8月发布了充电功率高达475kW的充电桩,不过该超大功率充电桩并未投建,该企业目前启动建设的快充桩功率也是350kW。不过就我国而言,投建200kW快充桩的环境尚不完善,一方面用户需求、运营需求及动力电池需求不足,另一方面国家标准也不允许。

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除了与国外在输出功率上存在差距外,我国快充桩如今的建设规模也相对较小。充电联盟数据显示,截至2019年4月,我国公共充电桩保有量达39.1万台,其中快充桩数量为16.85万,占比为43%;若加上私人充电桩保有56.2万台,快充桩则仅占比整体充电设施的18%。但我国无论是快充桩还是整体充电桩,保有量都是全球最大的,这得益于国家一系列的政策支持及鼓励民营资本进入等有利环境。

快充桩与慢充桩成本对比

对比

快充桩

慢充桩

设备成本

5-7万元(功率不同价格存在差异,此处以40kW快充桩为例)

3000-6000元

安装成本

3-4万元

1-1.2万元

充电信息服务和后期维护费用

1000-3000元

1000-3000元

合计

8.1-11.3万元

1.4-2.1万元

制表:汽车行业频道

快充桩建设速度较慢,原因主要有以下两点:一方面,从成本角度看,快充桩从建设到运营都需要较高的成本,而大多数充电运营商主要采用收服务费的方式,导致投入与产出极不平衡,打消了桩企建设大功率快充桩的积极性;另一方面,快充桩建设对场地及用电环境等要求较高。由于快速充电时需要瞬时强大的功率电力做支撑,常规电网无法满足,因此快充站必须靠近或建设专用充电网络,这进一步增加了快充站的选址难度。

快充桩与慢充桩不同场景下成本回收期对比

用车场景

城市

高速公路

快充桩

慢充桩

中型快充站

设备配置

1台30kW

1台7kW

2台120kW;

4台60kW;

8台5-10kW

服务类型

私家车

私家车

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