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22日上午进行的“主题论坛八:山西省充换电产业发展论坛”环节,重庆英飞源数字能源有限公司产品总监李光辉发表了精彩演讲。以下内容为现场发言实录:
尊敬的各位领导、各位同仁,大家上午好!我是重庆英飞源数字能源有限公司李光辉,英飞源一直致力于电力电子行业,在充电和储能领域积累了多年的经验。今天我分享的是关于充电和储能融合发展的一些创新和探索。
一、充电趋势
首先我们了解一下充电的发展趋势,这是我国新能源汽车的销量情况,截至2024年10月份新能源汽车年销量已经达到了975万辆,超过了2023年全年的新能源汽车销量,全国新能源汽车渗透率也超过了50%,而且部分地区现在汽车渗透率甚至已经超过了70%,预计到2024年底,新能源汽车销量将超过1,200万辆。这是新能源汽车和燃油车的对比,我国燃油车目前是3.45亿辆,燃油车的加油时间普遍在5分钟左右,而新能源汽车目前保有量是2800万辆左右,充电时长一般都要超过30分钟,所以说充电时长仍然是用户比较关心的一个问题。
中国作为新能源汽车发展中心,已经有很多的主机厂在研发新的技术,像理想、小鹏、小米、广汽等主机厂都发布了大功率超充车型,可以支持480千瓦以上的充电功率,这样可以保证在5分钟的充电时间内达到一个250千米以上的续航,随着电池行业的进一步发展,固态电池的商业化应用之后,新能源汽车会达到更快的充电速度和更长的续航里程,可以解决用户的充电时长和续航的问题。
我们的超充车型现在已经有超过50款,2024年5月份统计的超充车型占有率达到8%左右,预计2026年超充车型占比将近能达到20%,大功率超充技术也会成为充电汽车发展的主流。我们国家也制定了相关政策来加速充电基础设施建设,交通运输部、国家能源局、国网、南网发布了相应的政策,国务院办公厅发布了相关政策支持,政策主要是关于加快充电基础设施建设以及鼓励大功率超充技术的应用。
下面是关于各地市发布的关于超充之城建设的规划,目前广州、深圳、海南、重庆等地发起了超充之城的建设规划,也在逐步地落地过程中,现在深圳超充之城建设已经落地了超过700座超充场站,北京、福州等地也相继加入了超充之城建设之列。
我们的超充桩和超充场站的增多,可以解决用户的充电时长的问题,充电排队时间也会进一步缩短。那么将会面临一个新的问题,超充场站的增多给电网增加更大的压力,一个超充场站如果配置多个超充车位,同时进行充电的话,需要更大的配电容量,同时大功率用电对电网也会形成很大的冲击。在这个背景下,超充场站配储将是很好的解决方案。
二、全液冷储充
下面我们对超充和储能的产品形态做一下简单的介绍,新能源车从早期的低电压小电流发展到现在的高电压大电流,已经产生了质的变化,充电方式也发生了形式上的转变。超充设备采用液冷方式,液冷充电枪更细更轻,液冷充电枪的线径是常规充电枪的2/3,更便于人进行操作,用户体验也会更好。超充分为两种,一种是半夜冷超充,由风冷充电模块加上液冷的充电枪,另一种是液冷充电模块加上液冷充电枪组成。
全液冷超充和半液冷超充有哪些区别,哪一个更好?首先充电速度上都能实现更大的充电电流,可以达到600安以上,实现超级快充;可靠性方面,全液冷超充的功率器件和外部的散热部分通过液冷管路连接进行散热,实现了功率器件与外界环境的隔离,可靠性更高,而且设计寿命也更长;在友好性上,全液冷更安静,噪声更低,对环境更友好,总体来说全液冷超充要比半液冷超充更有优势。
全液冷超充的功率仓和散热仓分离设计,模块靠液冷板循环的冷却液与外界进行热交换,减少了功率器件与外界环境的接触,实现更高的防护等级,应用上更可靠。
液冷超充桩采用双循环散热的架构,内部液冷模块靠水泵驱动冷却液循环散热,而外部则是靠低转速大风量风扇或是空调来散热,可以做到60dB以下的低噪声。模块本身没有风机,自身是无噪声的,同时分体式的设计,可以将主要的噪声来源充电主机布置在距离人群更远的地方,对一些居民区的安装环境更加友好。
液冷超充的TCO成本低,是因为它的设计寿命更长,在生命周期内,全液冷超充能做到更长的运营周期,降低运营成本;可靠性高,故障率低,维护成本也更低;效率更高,更加节能;同时,环境适应性也更广,适合更多场景应用。
我们现在已经有很多的充电站配储应用案例,常规的储能用了两小时的储能系统,主要是实现峰谷套利的收益。但对于超充场站配储的话,不仅仅是实现峰谷套利的收益问题,还需要储能提供更大的放电功率,减少间歇性大功率负载对电网的冲击,实现动态扩容,解决超充站容量不足的问题。超充场站配置的储能需要1P以上的放电功率,这样既能降低配储容量,又能平衡负载需求,提高配储的经济性。
要实现1P充放电,首先要解决电芯发热的问题,电芯散热主要跟散热面积相关,对比传统电芯底部冷板散热方案,英飞源采用立体环绕散热方案。通过简单计算电芯各散热面的面积,电芯不同方向的等效导热系数,以及电芯各面的传热距离。可以计算得出,英飞源立体环绕散热方案的散热面传热量,是传统方案的6.6倍左右,可以解决大功率充放电时,电芯所产生的热量,充放电更安全更高效。
三、产品介绍
在超充和储能方面做了大量的尝试和创新,现在看到的是全液冷超充系统解决方案,这是我们 800千瓦的全液冷超充,可以实现单枪600千瓦以上的充电功率,同时系统中也可以兼容不同类型的模块,比如说我们可以更换成V2G模块,实现车网互动,更换成光伏模块,实现光伏消纳。我们可以接入不同类型的模块,是因为我们的模块采用兼容的结构设计,可以做到相同的尺寸,超充系统通过选用不同的模块类型,可以实现不同的功能,配置更加灵活。
下面我们介绍的是储能解决方案,这是我们英飞源推出的一体式液冷储能系统解决方案,核心部件全自研,采用立体环绕液冷散热技术,电芯整体的温差可以控制在2度以内,PACK防护达到IP67,同时内部设计了PACK级的消防,具有更好的安全性,系统噪声低于60dB,1P充放功率高效应对间隙冲击负载,同时支持光伏接入,适合更多的应用场景。
基于超充和储能产品方案,我们做了一个综合性的解决方案,可以看到我们的储能系统可以集成MPPT光伏模块,进行光伏的消纳利用,增加额外的收益。同时储能系统可以实现多机并柜使用,实现兆瓦级的扩容,在超充场站电力容量不够情况下,兆瓦级的扩容可以满足动态扩容,降低电网冲击和负荷压力;我们超充系统集成了V2G功能,可以支持与电网之间的交互,实现车网互动,综合性能源管理平台进行能量的智慧调度,实现能量的调配与互动,形成了多功能融合的综合性解决方案。
四、案例分析
对以上的解决方案我们也做了一些案例的分享,这是我们英飞源在2020年为德国客户提供的液冷充电系统,这是地埋式的液冷解决方案,我们在液冷产品的研发和应用上积累了多年的经验,我们的液冷产品也更加多样化,可以覆盖了不同的应用场景。
这是我们在南京建设并应用了光储超充放一体融合技术的示范项目,位于南京江宁开发区,未来的话我们也希望落地更多全液冷的综合性储能超充场站,给用户带来更优质的充电服务体验。
这是位于深圳的液冷储能超充站,我们在全国各地还有很多液冷光储超充站点和应用案例,通过各种应用场景和应用案例,我们不断地进行技术积累、迭代和创新,争取为行业、为用户带来更多更优质的产品解决方案。
我的演讲完毕,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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