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彭鹏:共建高质量充电基础设施,加速汽车电动化进程

  2023年12月19日-21日,由中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会、杭州市富阳区人民政府联合主办的“2023中国汽车充换电生态大会”在杭州举办。本届大会以“迎接新挑战,全面推动充换电基础设施高质量发展”为主题,设置了“1+1+6+N”场会议和发布,即1场闭门会议+1场大会论坛+6个主题论坛+N场重磅发布,会议围绕“充换电基础设施建设”、“充电桩下乡”、“高品质充电服务”、“换电模式”、“海外出口”、“车网互动”等方面进行深入交流,研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。其中,在12月20日下午进行的“主题论坛二:高品质充电服务生态构建”环节,华为数字能源技术有限公司智能充电业务副总裁彭鹏发表了精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:

  非常高兴能有这个机会跟大家一起分享,因为今天上午在主论坛刘大伟总跟产业里的专家一起发布了《高质量充电基础设施可持续发展白皮书》,今天下午我主要的内容就是诠释一下白皮书的相关内容。所以我主题也是跟这个相关,叫《共建高质量充电基础设施,加速汽车电动化进程》。
  我们看到电动汽车的发展还是超乎我们的想象,今年11月份当月渗透率已经突破了40%,当月的产销量已经突破百万辆,存量已经突破了2000万辆,我们也预计2025年存量数据会超过5000万,到2030年保守预计超过1.2亿,这个体量对于我们的电网是非常大的挑战。昨天的闭门会大家都在热议,当前我们的充电基础设施还不能够提供差异化服务,只是提供普适的服务。所以从整个对未来充电基础设施的路线图,我们已经不能用“车桩比”的指标来规划未来发展路线,我们要提出一个衡量“高质量发展”的指标,来解决当前遇到的一些问题,充不上、充不快、充不好等等。
  另外是传统充电基础设施不匹配未来的演进,充电基础设施将要在未来的新能源电力变革起到非常重要的作用,它是智能电网的节点,是车端和电网端能量交流节点,是信息交互枢纽,传统架构的设备建设越多未来面临的挑战越大。我们认为当前充电网络建设已经进入了第三波浪潮,前两波浪潮,第一波是国网、南网完成国家的使命,初期普适的建设,因为当时的车辆数量非常少,背负着国家使命。第二波国家开放充电市场,所以大批的民营市场经济体涌入了,这一波完成了规模化建设的使命。我们现在进入第三波建设浪潮,要面向未来电网和新能源汽车的需求,要解决私家车用户群体的差异化需求,当前已经进入私家车时代(占比超过87%),需要更好的充电补能体验,因此运营商未来的建站,也要往高质量高品质方向发展。
  所以当前的一些设备寿命短、运维难、体验不好、演进难,不能够向车的演进,不能向电网的演进,这些问题都要解决。另一个关键词也来自国家对充电基础设施发展路径的要求,今年619尤其国务院的发文提出来我们高质量发展的路线。
  我们提到要往高质量方向发展,就像以前我们做移动通信网络一样,一定要有一个目标网的概念,当前建设面向未来发展。我们把整个充电网按照充电的场景,主要分为四大场景,第一是城际交通的场景,满足城际的通行,比如高速、公路等等。国家也提出来在高速优先铺设大功率充电基础设施,要100%覆盖,包括对车位的比例也提了要求,至少10%的车位比。实际很多沿海发达地区,定的目标已经是面向20%~30%的车位比了。
  第二是专用场站,我们现在也迎来了运营车、矿车、重卡电动化的潮流,这部分有两条路线,就是换电路线和超充路线在同时并行。我们认为它还是会往超充路线走,因为电池容量更大,基本上至少300度电起,这个充电功率会更大,所以你要4C充电也要超过兆瓦级。
  第三是城市公共,我们提出来高密覆盖的1公里超充圈。大家在提超充圈的时候,行业是很震惊的,认为对电网的冲击会很大,大可不必担忧,超充所需的电力容量和普通场站是一样的。城市超充圈的建设,更要政府在这方面发挥统一规划的作用,不能随意乱建,不能是你这里建一个,我在这里也建一个,一定要有统一的计划,这样对电力未来的部署和土地资源的利用,心中都有谱能够按照规划进行建设。超充设备要支持光储的接入,对电网更友好。另外在驻地场景,上午也有很多嘉宾分享了,它要面向直流慢充,能够适应未来V2G的需求。
  面向目标网,我们对高质量充电基础设施的内涵进行了诠释和定义,就是要满足用户的高体验、设备的高质量、运营的高收益、车网的高效益和资源的高利用。上午刘总讲的比较清晰,这点我不详细讲了。
  我重点讲讲这一页,面向未来高质量发展,我们充电设备的技术架构会走向这四个方向,全液冷、全模块化、全矩阵功率池化、直流母线。我们在4月份发布全液冷超充的时候,其实行业里面只记住了全液冷这个字,我们拿不出一个词能够把所有的全新架构概括出来,所以大家在行业里面进行比较的时候就拿风能跟液能比,但还有很多技术在行业里还没理解,所以我今天就这部分跟大家解释阐述一下。
  首先是全液冷。包括我的终端、主机、模块都是全液冷,它带来的价值就是充电桩不再是3、5年的寿命,你面向未来是十几年可持续演进的发展,充电设备就是一个长期的生产工具,要高可靠,要低失效率,要十年以上的寿命。另外大家知道液冷对用户带来的枪线轻、噪音很低,这提升了用户体验。
  第二是全模块化。这里面有一个功率转换模块和功率分配模块的解耦,传统的风冷模块是两者一体,就是AC转DC和DC转DC,组合一体的。我们是把这两个解耦了,在转换这端面向我的电网是友好的,在我的分配这端面向电动车是友好的。我们为什么做这个解耦,在后面的功率池化技术带来的“超快一体”和“高电力利用率”的体现。虽然以前的风冷模块可以做一个功率堆,但后端的输出需求决定了前端的利用率和工作状态,因为DC分配、AC转换是一体的,假设是一辆400伏的车过来充电,需求受限,对前端转换的模块应用也是受限的,如果来800伏的车就不能分享前端的转换,所以我们要把前端跟后端转换。包括直流母线架构以后当前端的电功率不足的时候,可以用风能、光能、储能补这个电容量。
  模块化还包括全矩阵动态功能的分配单元,行动态功率的分配,包括集中能源管理调度的单元,这是电网公司最关心的。我举个广州的例子,广州去年在电荒期的时候,要求充电场站在某一个时段是不能服务的,担心这个时段的电量激增会拉跨它的电网,它要所有的充电场站配合。但当我们变成一个智能化联网的充电场站以后,我不需要中断我的服务,我可以远程定时限制我每一个场站的输出功率,我可以让这个场站在这个时段只输出这么多。所以智能管理的充电网就起到这个作用,未来跟电网的互动融合就靠它。
  另外全模块化还有一个价值,我们现在在碰到第三波浪潮的时候,我们看到现在很多120千瓦的一体桩去抢占乡村市场,觉得乡村不需要高端的设备,我觉得是大错特错的。以通讯基站为例,现在哪一个村庄没有通5G的基站,全国哪个角落没有5G的服务,不是说农村农民就不需要高质量服务,未来电动汽车的发展也是如此。我们的设备是向下兼容,还有模块化起到按需部署的作用,在全生命周期里面保证你运营商的投资。在农村场景电容量不够的时候,可以只上120千瓦的模块,末端可以去配五六个60千瓦的分配模块,服务更多的车位。当你未来电力容量上来的时候,你可以再加前面AC、DC模块,匹配到240千瓦、480千瓦,甚至600千瓦。虽然我们知道农村的电容量不足,早期还可以配储能补充电力容量。
  第三是全矩阵功率池化。这块的价值非常大,华为的设备最大支持两超10快,就是两个超充枪和10个快充枪是灵活配置的,我们看到很多友商配的比例是固定,是两快或者两超,或者四个超等等。这是因为存在算法的问题,车位固定算法就简单,我们有12个60千瓦DC模块,它遇到很多车充电需求场景是非常丰富的。我们在这里讲全矩阵,我不是分配成四个单位或者两个单位再分配,我们是在12个模块,所有车位去灵活分配。这里华为的研发软件团队在去年一年写了30多万行的代码完成全矩阵算法,所以这个的价值就是你的运营商可以灵活配置,你没有一个固定配置,可以两超两快,可以两超4快,可以两超10快,根据你场景的需求。
  第四是直流母线。它能够灵活叠光叠储,而且是直流叠光,直流叠光叠储能够参与到功率的补充,电容量的补充。另外还有节省效率,如果你是交流储能,在参与转换的时候,先是直流电池转到交流,交流通过功率转换模块再转,它的效率损失可能就3个点。我们算过,如果一个场站配了400度电的储能,每天运行两次,我一年下来节省六七千块,还不算其他增值的收益。比如电网需要应急补能,那时候一度可能就可以赚几十元钱。
  最后是常用常新,这里边讲了一些网络化的能力,能够满足OTA升级,我远程就可以给你OTA升级迭代、故障识别,你不需要跑到电场上定位,我在远程就知道你出了问题是什么原因,直接快速恢复。包括大家越来越重视的网络安全。
  如何引导当前第三波建设浪潮面向“高质量”发展,我们和行业专家研讨,引出了这样一个新的比价模式,传统的模式是比一个设备的成本,怎么样去牵引高质量发展,设备的成本不能体现在可靠性的牵引、服务能力的牵引、未来车辆兼容性的牵引、电网兼容性的牵引,所以我们就引入了充电的度电成本,也比较好理解,它是初始投资加上运营成本再除运营周期的总充电量,我们用了回归充电设备最本质的服务能力来算这个,也可能我这个还带了其他特性,因为储能带来的增值收益我们没有算进去的,我们就纯比充电服务能力。在这个公式下,我们要进一步降低运营OPEX,提升我们在生命周期的充电服务量,这样就能够降低度电成本。
  这有什么差异呢?因为充电设备不是一个放在那里的固定资产,它一定要为运营商赚钱,它是一个生产工具。所以我们在计算生产工具价值的时候,不是说你600千瓦的桩放在那就算你的收益是卖的电量等于600千瓦乘以24小时再乘以365天,不是这样的,取决于你电力的利用率和时间利用率。你是不是把所有的电功率都利用上了,是不是全天7×24小时都在服务,这样就能够把一些可靠性价值体现出来。和电功率利用率相关的因素,包括你电能利用率、电能转换效率、设备的转换效率,还有有效的充电时长、有效的在线时长、本身的设备可靠性、设备可用度,这样可以牵引高质量发展。
  这里再介绍下全矩阵的功率转换分配架构,能提升电功率利用率、时间利用率。我们比对过,在一个场站忙时,传统的一体化架构,功率运用率只有不到70%,但是全矩阵架构可以几乎100%利用上。我听说广东交投也会分享这个视频,这是我们跟着客户一起拍的,同样的时间内,左边是传统设备占6个车位,我们是华为新增的7个车位,但是两边使用的电功率是一样的,都是320千瓦左右,但服务能力却不一样。华为是服务了6辆车,传统设备只服务了2辆车,相当于是它服务能力的三倍。带来的价值是什么?满足更多的车辆充电,尤其在节假日的时候高速上就需要快速补能充电。另外在闲时,用户得到了非常好的用户体验,普通的车来这里也能快速充,增加回头率,形成的虹吸效应非常明显。
  我们在深圳的超充之城的场站,南网改造的一个场站,在会展中心。以前部署了一排的7000瓦的慢充桩,哪些设备经常老旧、经常坏,得不到好的维护,用户体验不好,每天的充电量很低,时间利用率只有5%。但是它把我们超充换上去以后,时间利用率提升到50%,客户开始都不敢相信,充电时间利用率提升了10倍,充电量翻番,因为都是超充,来了就赶紧充,充好赶紧就走了。那个场站地段是非常好的,在会展中心,所以给用户也带来非常好的体验。
  第二是怎么降低OPEX,就是要提升它的可靠性,降低未来的升级费用,降低你电费的支出,这是效率问题,降低你的运维成本,你的可靠性提高了,运维就降低了,这也是我们全液冷的架构带来的价值。
  今年在海口的世界新能源汽车大会上,我们总裁侯总郑重地对外宣布,在2024年要携手我们的伙伴一起在全国主要围绕340个城市,主要干线、公路、超充网络,共建10万个桩。这样就可以让车企客户专心造车,我们的设备去服务更多的车企,这是我们立下的flag,会和我们所有的客户伙伴一起实现。
  这就是我今天的分享,谢谢大家!
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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