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张督宇:基于大功率超充构建优质经营性充电网

  11月20日-22日,2024中国汽车充换电生态大会在山西太原举办。本届大会由国家能源局电力司和中国汽车工业协会指导,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主办,以“新格局,新未来——构建智慧补能服务生态体系”为主题,共设置“1+1+9+1”项议程,围绕高速公路充换电基础设施建设、充电桩下乡、大功率充电、换电模式、海外出口、车网互动、居住区充电模式等方面展开深入沟通与交流,研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。其中,在11月21日下午进行的“主题论坛四:大功率充电模式研讨”环节,星星充电中国区解决方案中心副总经理张督宇发表了精彩演讲。以下内容为现场发言实录:

  尊敬的各位嘉宾同仁,下午好。我是来自星星充电的张督宇,今天我带来了一个话题是怎么基于大功率超充构建优质的经营性充电网,这个话题我想正好是承接前面各位专家的一些分享和汇报。
  他们有车的平台,然后有大功率充电基础设施的,然后也有换电的,有各种场景的。那么星星充电是始终持续地去关注我们这个行业里面去怎么提高我们的运营效率,提高充电运营企业和充电投资人的他的投资回报,因为本身我们不管是筹建大功率超充也好,还是筹建快充也好,经营的行为只有是我们的经营成果好了,才能让整个行业持续正向地去发展,然后才能让我们今天说到的这些科技能够普惠于民。
  我的分享分成两个方面,第一个是在公共充电场景,大功率充电网我们是怎么做的,它的优质经营提效率,第二个是在特种交通商用车的这个场景来去怎么做。
  一、公共充电场景大功率充电网
  首先在集中式公共充电场景,这个集中式就是大家说的集中式充电站,里面主要是快充操作,大家去集中式的充电站里面,我们的目的就是能够快速地完成作业,一般在站里面或者是在站旁边去等待,快速完成充电即充即走的这种情况,这里面我们认为它的挑战不只是面对于产品的还是整个全生命周期的,还包括规划的选址,怎么去做产品的选型,产品怎么保证高效稳定可靠的运行,以及重要的场景里面怎么能够快速的充电的介绍,同时我们作为投资人刚才讲了也会关注我整个向导和我的产品投下去的投资收益,怎么能够做到高的投资收益,而且在10~15年是一个比较长的周期了,10到15年的周期内,我们怎么能够做到我们投下去的资产,它始终能够应对新能源汽车技术的迭代,车辆的超充技术的迭代和充电功率的技术的迭代,我们的资产价值是可以持续的,可以增值保值的。
  最后一块是社会保障,那站在经营者的角度上来看,对它充电产品当出现问题的时候,怎么能够快速地去解决掉这些问题,怎么能解决这些故障,不影响我们的持续经营。
  我们是以大功率超充来构建优质性的经营互联网,首先是简单地汇报一下星星充电的大功率超充产品,首先是全液冷的,我们称之为功率柜,最高可以做到720千瓦,这个是使用了全液冷的模块,它的散热效果会更好,防护等级会更高。前面有像华为的彭总介绍的,它可以使用在我们一些高速公路的产品或者是运维人员,运维网络铺设不足的场景,还可以减少我们的运维工作量,减少上站的次数。第二个是风冷形式的,最高可以做到接近兆瓦,960千瓦的功率柜,这个是我们的功率池的部分。
  接下来我们按照使用场景,来去设计了四款充电终端,包括他们分别对应不同的电流等级有快充的300A,超充400A,再往后我们认为它需要更大的电流,已经自然冷却的形式不足以支持它的散热了,这时候我们就加上了液冷,液冷有两个等级,一个是液冷超充,它最高可以做到单枪600安的电流,还有一个是液冷超充,我们称之为是plus,它的进阶版本,它最高可以做到单枪800万的电量。
  接着前面杜总的分享,它液冷超充它使用的是水冷的技术,液冷超充plus使用的是油冷的技术,基于我们的这两款超充的产品,再加上星星充电一直宣传的云管端,我们三位一体的产品和服务,构建了面向去经营的综合性的解决方案。这里面我们可以提供一站式交钥匙的服务,包括充电产品,包括工程施工选址,还有充电所使用的云平台,以及如果我们要做光储充一体化的,甚至光储充放一体化的这种充电站的话,这时候我们可以使用星星生产提供的能源云平台,还有现在国家大力推动了车网互动,以及虚拟电厂,我们的充电设施和储能光伏设施具备一定的规模之后,可以参与到电力市场的互动和交易的,也可以使用星星充电研发的虚拟电商平台,来去参与电网的波动,以及电力交易现货交易。
  我们认为面向经营的这种充电网它应该有什么特点?下面这几个星星充电自身总结出来的几个点,第一个是我们要产品上面能够灵活地去使用各种应用场景,比如我们前面提到的这两种形式的功率池的柜子,还有4种形式的充电终端,它可以根据我们所使用的场景和我们要求的充电速度来去灵活地匹配,比如我刚才举到了我们在高速公路上服务区这个建议是使用这个液冷功率柜,这样可以。有什么事避免掉,就因为运维网络和人员不足的情况,导致的运维时效长的原因问题,在常规的地区和公共充电站,我们可以使用风冷的规则,当然如果有些地区在室内它对于噪音或者有其他的诉求,也可以使用液冷,充电终端是根据我们要求的充电速度,来去匹配的,从刚才举的例子到从300万到最高800安培的这样电流,来去分布的没有。
  这里面我们星星充电现在跟我们的合作伙伴建议的以自己投建的策略是超快组合的方式,在一个站里面大概有20%~30%的充电枪使用的是超充的枪,也就是后面这两个液冷超充或者液冷超充plus以后,其他的项目我们使用的是快充或者是自然冷却操作,是这样超快组合的方式,我想在未来随着超充车辆的持续的技术升级和普及,我们所投建的超充枪的比例会逐步地提升,这时候我们的产品和解决方案可以赋予大家平台升级的能力。我们在不更换功率柜的情况下,可以实现我们的充电枪的升级。
  第二个点我们认为就是高效,高效指的是电能转化效率的高效。在我们的产品中,它全系都是兼容使用了超高密度的碳化硅高效模块,它的整个产品端到端的转化效率峰值效率可以达到97%,达到97%,相对于95%和96%的。我们计算了一下大概一度电,每充一度电可以节省一分钱,在全生命周期来看,降本的效率是非常明显的,这是一个未来非常重要的一个点,高效率。
  再一个是智能化,尤其是在分体式的这种超充,它是分为充电主机和终端的这种架构里面,它的智能化水平和需求要比一体式的充电机要强上非常多。因为一个充电主机它所接的枪越多,它面向的车型各种各样的车有10千瓦、20千瓦,然后有最高现在充电功率可能可以达到500千瓦以上的这些车型。同一个充电主机我们称之为功率车,它要怎么能应对不同的充电枪,它所有车的充电功率让大家都能够相对程度上充的最快,同时让大家能够提高整个充电站的翻台率,提高电能和土地的利用效率,进一步就提高了我们的运营收入了,使用了星星充电自己研发的动态功率池的产品,我们计算跟普通的产品,它的充电量可以提升15%,就单位时间内它的充电量可以提升10%,通过对不同的车型,不同的充电枪需求功率的计算,车型充电曲线的大数据的分析和预测,以及对充电桩对每一个电源模块它的功率的调度,还有功率,每个模块它的使用率的平衡来实现了整个场站的综合收益的提升,充电量的提升。
  第三点是我们刚才提到的挑战里面,我们投下去的一个比较重的资产,都涉及到土地,有电力,还有我们的充电设施,还有里面的一些配套的像休息室,或者说甚至有车棚或者光伏车棚,怎么让我们的投入的资产能够在10年左右,8到10年、12年到15年的周期内,它持续地给我们去产生价值,我们资产能够保值升值。
  在新增的解决方案里面,给客户给我们的合作伙伴提供了这个解决问题升级的能力,第一个是功率池是什么?可以看到这个图片,我们通过更换功率池内的天然模块,就可以实现不更换整个柜体,实现整个功率池的功率的扩容,从720千瓦可以扩容到960千瓦,或者从360千瓦送到了超充枪,这样可以显著降低我们扩容的投资成本。第二个是充电终端的升级,在功率柜中我们预留了一些接超充的或者液冷超充的接口,只需要通过更换快充的终端,就可以把这一个车位的充电枪变成液冷充电枪。这样如果初期我们认为所在区域的车辆它的需求功率操控车辆比较少,我不需要投资,太高的业务操作。那在未来两年操作车辆肯定会普及,这个时候我们就可以用充电终端的批发升级。第三个是充电接口的平滑升级,现在国家在推行超级监控,还有一个2015 GPT的结果,这两个结果可能会有一些迭代,这个迭代我觉得是也是可以支持的,只需要更换充电枪就可以。这是充电产品本身的批发产品。
  在综合能源和参与电网交易的方面,我们也提供了光储充放、减少电力交易一体化的解决方案,可以平滑的去叠加光伏储能,以及温度计双向充电桩,还有提供一些电池检测的服务以及程序算法,就是综合能源的研究。第二个是能源交易的研究,通过我们前面介绍的星星充电的虚拟电厂和电力交易系统,可以让我们的充电站参与到电力市场的交易,现货交易以及电网的互动,这样一方面可以提高我们资产投资回报,还可以创造额外的价值,同时也有显著的社会价值,对于整个区域的配电网,还有配电网的投资,也有一个促进的作用。
  我们的充电站的投资和经营,它是一个服务行业,今天在这个开幕式上,我们的郑总他以沙县小吃举例,我们是一个客单价30元的收入在行业里面去找的话就有点像商业模式,作为一个服务行业,要始终去关注我们的用户群,也就是充电站的用户,电动汽车车主,他们的服务体验是怎么样的?我们的服务体验是不是满意,他们的用户评价是如何的,形成了一直在运营和用户营销方面去做了巨大的精力,去提升我们客户的感知。
  我举两个例子,一个是三秒启动,这个是我们通过自研的云边端的技术,也就是充电云,然后用户云以及边缘侧的充电设施,还有一些能源路由器等等,来实现了提前感知用户的数据,如果用户插枪了,然后掏出了手机准备要扫码充电的时候,我们的系统就感知到用户将要启动这一个充电桩去充电,这个时候就会给充电桩提前下发一个预启动的指令,会提前完成一些车桩之间的通讯握手,还有绝缘检测的过程,那等用户点击启动充电到启动充电有电流了,这个过程我们最低可以做到三秒,这就是我们说的三秒启动,同时也会跟用户说它的启动时间一共是多少,在全球是一个什么样的水平,当然有一个情绪价值,这是商标系统。
  第二个加速充电,我们通过云端的大数据和一些算法以及跟边缘侧前面功率池的里面的电源模块的工作情况和对电源模块调度的能力,来激活我们的boss的加速充电模式,让用户能够真实感受到,而且能够在APP上直观地看到我们的充电桩和充电站以及充电平台给他提供了多大的充电效率,这些充电效率是有多少次加持,就是在体验方面。
  在运营方面,我们的充电运营的整个的云平台已经进化到了3.0的阶段,我们走过了1.0、2.0,现在是3.0,我们称之为是融合了数据和人工智能的智慧运营阶段,这里面它包含了银行财政的周期,包括投资,然后经营、运维管理、智慧营销、用户运营等等各个方面以及不可或缺的安全方面是融合了充电设施车辆云平台以及大数据模型的三层安全防护预警系统。通过这些智能云平台的全面覆盖,我们可以做到充电站的综合收益提升20%,就通过提升我们的用户运营的效率,扩大我们用户的流量。这些产生了一些潜在风险或者已经产生了构成风险,我们都是有统计的,可以明显地看到通过安全预警防护体系的加持。
  这里是在两个大功率超充公共运营常见的案例,我们只选了两个,第一个是在成都市双流机场新出现的操作站,这里面是使用了我们前面提到的云管端的产品在超充方面,实际上我们的兆瓦级的960千瓦的功率是再加上双枪的一种超充。第二个是江西上饶的光储充油气站,还有换电的综合工作站,在这里面有加油、加气,也有充电、有换电,还有光伏和储能,它是一个综合业态的,这是一个典型的综合能源项目。
  二、特种充电场景大功率充电网
  接下来第二个部分是特种交通领域的大功率经营性的互联网我们来怎么去构建?
  首先还是来看一下这个场景的挑战,因为特种交通它是把我们的充电设施当成是一个经营性资产,所以它对我们的整个充电设施和整体解决方案的可靠性和高效性会有更高的要求,这里面我们提到了几个点,第一个是快速补能,不要影响我们的运力的正常的周转,要持续的经营。第二个是高效可靠,怎么做到更低的电损,然后系统的故障率要更低。也是围绕着我们特种商用车它的运力运营这一方面还去说了。第三个是全车型的适配,包括在我们的国标范围内的充电电流的车型,以及大电流充电的车型,比如双向同步可以达到600甚至800安培的充电资源,它们都有特定的大功率的充电协议,这些协议全部是被打通。第三个是多元化的产品,比如最典型的是分成中短途的运输,还有一个是长距离干线运输。
  我们首先看一下新能源重卡,它的车型电池的变化出现特征的变化,以及我们所应对的技术路线。在电池容量的方面是从282千瓦时就是282度电一直到350、423,然后现在已经出现了500+,未来肯定是有更大的电力出现。然后这些电池它所对应的充电的需求功率。下面是从262一直到330、400、480,未来我们预估它是需要液冷双枪可以达到960到1200千瓦,也就是兆瓦级的处理功率,对应的就对我们的充电枪提出了相匹配的电流的需求,从400A到双枪1200A。
  应对以上的电池特征和充电特征。我们的技术路线是这样的,它分成了6分钟补能和30到40分钟补能两个路线,6分钟功能它是通过换电的方式来实现的,30到40分钟补能的是通过充电来实现的,现在是主要是360和400千瓦的一体机,它可以实现双枪活动,峰值输出功率是400千瓦,未来我们已经在开始研发48千瓦的一体机,让它给车辆的充电功率可以是600×800伏,就是800伏的平台的普及,再加上600万的双枪活动,可以实现480千瓦的充电效果。在这里我们会把它使用到6000瓦可以进一步降低成本,然后未来更大功率的充电达到兆瓦级的时候,它是需要充电主机再加充电终端分离的方式来实现超充。
  这个解决方案我们分成了三种形式,一种是风冷快充。
  有充电的一体机,还有支持维修机的一体机,比如这里面写到了120千瓦的双向充电的回收机充电设置。因为重卡的车辆它在闲置的时候,它也可以当成一个他要达到一个运行的效果会比乘用车要更显著,未来还会有更大功率的双向充电桩出现,放在整个的重卡解决方案里面。第二个是液冷超充的形式,第三个是充电加换电一体的形式,也就是市场的观点。
  这种好的解决方案里面我们认为效率是第一位的,我们提供的问题,这里面也可以使用高密度碳化硅超高效率模块,峰值效率可以超过97%。在后面我们会有一个说明,使用这种模块它的造价可能会比普通的电工费要高,要多长时间能够收回这个差额是有一个计算的。第二个是充电速度要足够快,那行业里面普遍使用的是双向的,现在不只是双向的,我们可以做到三枪、四枪,四枪它是针对的是2套协议的,这样它的普通速度会更快,相当于它是有两套电池管理系统,这两套电池管理系统同时充电,还有兼容多套的大电流协议,这样能够适配市面上绝大多数充电平台。
  使用我们高效的电源模块,因为它的充电量是非常高的,一天单枪可以达到2000 、3000度,使用的高效率的方式,一度电节省一分钱,我们计算了一下,大概一年就可以收回高效率模块的投资差额,后面7到8年是持续享受盈利的在特种商用车和电动重卡领域,我们也不只是提供更高效率的充电产品或者换电产品。
  星星充电的云也面向这个场景来提供了一个广受好评的这样的一个应用,叫车队管理平台,它的产品代号名字叫车队宝,这个是实际上充电运营商和车队的管理人员,也就是车队经理都可以方便地去管理整个电动重卡的充电站以及电动重卡的车队,对于电动充电站的运营商来说,只需要去关注到整个车队的整体的情况,给车队去开设账户,然后给车队去做预充值,去分析这个车队的充电数据,当然我们也可以支持给车队设置一些优惠的充电价格,就是大客户的这个折扣价,面向车队经理有自己独立的账号,登录策略的管理平台,可以自己灵活地去添加车队内的司机车辆或者是充电卡,有几种充电方式,一种是扫码充电,这个是添加账号,还有是威马的充电方式就是添加车辆,还有刷卡的充电模式就是添加充电,还有分配这些司机的资金使用方式,有资金池的方式或者是分配到每一辆车的方式。
  星星充电也提供了换电的解决方案,我们的换电隐患有一个显著的特征是充电和换电是可以结合并可以批发升级的,当我们的运力需求比较少,就是关键的车辆,电动重卡的车辆比较晚,少的时候我们可以先建设充电站,使用充电桩来充电,这样能够满足生活的需求,我们都知道数量增大,然后补能的时效性有更高的要求的时候,就可以升级到换电站,原有的充电桩资产可以直接应用到换电站,我们是业内首家有把充电装置外置的解决方案,原来的充电桩可以兼容在我们的发电站里面,这个是我们的智能发电站,它首创充电机外置设计,这样不光是可以实现充电和换电的升级,还有一个它有极佳的热环境的表现,就是充电机的所有的热量都是散在外面的,不会放在换电站里面,对于电池的寿命和电池的充电效率的表现都是有极高的促进,以及一些模块化的设计可以实现快速的安装。
  我们也为它搭载了换电的本地管理系统以及换电的云创建本地管理系统,它是部署在换电站内部的,可以实现换电的整个业务流程的稳定运行,比如在离网情况下,在极端情况下才可以保证换电站有序的完成换电的业务,云端可以做一些经营的分析和经营的管理,比如我们可以看车队,看每一个车它的用能表现可以做到单车核算,同时换电瓶也提供了对外运营的能力,我们也开发了换电的APP和小程序,换电站可以像类似充电运营一样,通过APP和小程序来面向支持换电的这些司机来做换电运营,包括计算做更换电池的电量差额让司机去完成换电的支付。
  面向未来我们有两个方向,一个是继续走充电的方式,就是兆瓦级的商用车的充电,那肯定会使用到液冷充电,还有一个是自动充电系统,这里举了一个例子是面向轨道交通的,就是在上海宝钢钢厂里面的一个轨道车辆可以提供侧方充电的机器人系统,还有前面我们有其他嘉宾提到了港口里面AVG车辆的自动充电系统,我们也有在做这方面的这些投入,还有应用。在这里头充电系统它并没有使用我们的充电枪,它使用的是我们自研的端子对接的技术,这样它跳出了充电箱就可以实现更大的电流的输出和电流的输入。
  最后是一个特种交通的应用案例的分享,这是杭州建德经开区的综合功能站,这里面使用了一体式的充电系统,然后分体式的超充,还有智能换电站,以及光伏发电和储能系统,它是一个光储充一体化的这样的综合工程,同时这个最下面的一片区域它使用的是直流母线的光伏系统,比如这里面既有交流母线的包容,也有直流无线的光伏功能,使用了非常多的先进的技术,也欢迎大家去杭州建德去考察参观。
  我的分享就到这里,星星充电会携手我们的合作伙伴和我们业内的同仁一起持续地去推进我们超充网络的高质量经营,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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