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不够“快”?深入探讨新能源车快充趋势

  纠错  2019/5/29 14:29:00  纠错 推荐指数: ★★★   加入收藏

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(匹配车型可实现10-15分钟充至80%)。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。

什么是快充桩及哪些因素影响充电时长?

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”。

快充桩与慢充桩对比

对比

快充桩

慢充桩

简介

充电电流较大,对电网冲击也较大;

一般充电电流为150-400A;

充电时间约为20分钟-2小时。

充电电流较小,对电网冲击较小;

输出功率大约在3.3kW-20kW;

充电时间约为5-10小时。

优点

充电时间短;

可以输出大功率充电等。

充电效率高;

对电池寿命影响小;

对紧急运行需求车辆难以满足;

可利用电网低谷时段充电等。

缺点

充电效率低;

对设备的要求高等。

充电时间长

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。

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。

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?

◆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,下一步将启动建设180kW双枪直流快充桩,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;

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。

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

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

电动乘用车

建设场所

公共停车场

家庭、单位、公共场所停车位

高速公路服务区

占地面积(平方米)

0.5

0.3

1000

投资成本(万元)

9

1.2

450

收益

年利润/万元

1。3

0。31

17。5

成本回收周期/年

6.9

3.9

25.7

数据来源:长城国瑞证券研究所

按照国家发展规划,到2020年拟达成新能源汽车保有500万辆,建设充电桩480万台,完成车桩比1:1的建设目标;但截至2019年4月,我国新能源汽车保有量为297万辆,充电桩保有95.3万台,车桩比为3:1,而快充桩与新能源车比例则为18:1。如今伴随车辆本身充电功率提升及国家对快充倍率要求的提高等,包括国家电网在内的充电运营商自2017年起逐步放弃在公共领域投建慢充桩转而加强快充桩建设。

历年新能源补贴政策对快充类纯电动客车快充倍率要求一览

2017年

3C-5C(含)

5C-10C(含)

10C以上

补贴系数

0。8

1

1.4

2018年

3C-5C(含)

5C-15C(含)

15C以上

补贴系数

0。8

1

1.1

2019年

3C-5C(含)

5C-15C(含)

15C以上

补贴系数

0.8

0.9

1

值得一提的是,目前新能源补贴政策仅对快充类纯电动客车的快充倍率提出了要求,电动乘用车的补贴与快充倍率互不挂钩,不过可侧面看出国家对快充技术的要求正逐步提高。更高的建设要求也有着更高的支持力度,自2019年起,新的补贴政策将取消地补,这部分资金将用来支持充电基础设施建设和运营。虽然此前部分地方政府对充电基础设施建设也真金白银地支持,但随着国家政策的明确,可以预见全国对充电基础设施的资金及支持力度均将进一步增大。

部分明确充电补贴标准的省市一览

北京顺义

《顺义区电动汽车充电设施补贴实施细则(暂行)》

投资建设单位可申请不高于项目总投资30%的政府固定资产补助资金支持;新能源汽车使用顺义区境内公用充电桩进行充电,给予充电服务费用0.4元/千瓦时补贴。

武汉

《武汉市新能源汽车充电基础设施补贴实施方案》

对投资额在50万元以上的独立式公共充(换)电站,按照投资额(不含土地费用)的20%给予一次性财政补贴,最高补贴金额不超过300万元/站;对分散式公共充(换)电设施,综合投资成本和充电桩功率进行一次性财政补贴,直流桩补贴600元/千瓦,交流桩补贴400元/千瓦。

贵州

《贵州省支持电动汽车充电基础设施加快建设若干政策措施》

对非财政性资金投资、符合国家标准、接入全省统一信息服务平台的公用或专用充电设施,按直流桩200元/千瓦、交流桩100元/千瓦的标准,由省级财政给予建设企业一次性建桩补贴,市、县级财政参照省级做法给予一定补贴,并纳入年度财政预算;按为公交等特定行业服务的充电设施0.1元/千瓦时、其它为社会车辆服务的公用充电设施0.2元/千瓦时的标准,由省级财政根据充电量给予运营补贴。

济南

《济南市电动汽车充电基础设施建设实施方案》

济南市按设备投资总造价20%的比例对充电站进行财政补贴,每年列支专项补贴资金500万元,具体补贴办法另行制定。

海南

《海南省电动汽车充电基础设施建设运营省级补贴实施暂行办法的通知》

对外运营并接入省级充电基础设施信息平台的充电设施,运营阶段按充电电量,给予运营度电补贴,暂定补贴期限为5年;补贴标准为0。10元/千瓦时;每个充电桩(站)补贴上限,按照安装额定功率为基数,每千瓦补贴不超过200元/年。按属地原则,补贴费用由省、市(县)各承担50%;对省级充电基础设施信息平台投资和运营给予补贴。对2016年至2020年省级平台设备投资及App应用平台等相关研发费用,给予30%财政资金补贴,补贴上限不超过500万元;对省级平台运营涉及的公共网络租赁等公共服务费用,给予财政资金补贴,每年补贴上限不超过100万元。补贴费用由省级财政承担。

海南五指山

《五指山市电动汽车充电基础设施实施方案》

对2016年至2020年市级充电基础设施信息平台投资及研发费用,给予30%财政资金补贴,补贴上限不超过300万元。鼓励支持自用和专用充电设施建立充电服务分时共享模式,补贴对外运营并接入市级充电基础信息平台的充电设施,标准为0。10元/千瓦时,按照安装额定功率为基数,每千瓦补贴不超过200元/年。

在快充站建设方面,目前我国快充桩集中东部沿海地区,“九横九纵两环”高速快充网络已初步建成。据国家电网介绍,“九横九纵两环”快充网络可为用户提供高速公路上的直流快充服务,快充网络覆盖19个省、150个城市、里程3.1万公里,且充电桩接口采用国标直流接口,单台最大功率可达120kW。此外,为了提升电动车主的充电体验,以国家电网为首的运营商已逐步放弃在公共领域投建慢充桩。

◆十分钟充电时代何时到来?

虽然大多数车主迫切想要更快速的充电时间,但目前横在十分钟充电前面的是车端充电功率不够高,国内能承受100kW充电功率的车型更是屈指可数。就目前而言,国内主流高端电动车电池电压在400V左右,120kW的快充桩足够其使用。

若想要迈入十分钟充电时代,接下来的主流电动车性能要达到电池容量超50kWh、续航里程超500km、充电倍率达到3-15C等。在此基础上,快充桩则要不断提升输出功率。特约评论员朱玉龙认为,快充桩未来的发展趋势是,未来主流快充桩输出功率将达到300kW左右,届时10-15分钟充满电将成为可能。不过技术的发展并不能一蹴而就,初步实现10-15分钟的充电时长也需等到2020年后。

总结全文:电气化是汽车的发展趋势,更快的充电速度则是充电桩的未来,未来10-15分钟充满电也不是不可能。但是更快的充电速度需要车企、桩企及国家电网之间的共同配合,车企需做出可支持更大充电功率、更大电池容量及更好BMS管理系统的车型,因为更大电池容量可显著减少充电次数,结合更完善的电池BMS管理系统有效延长电池寿命;桩企则需要做出更高功率的充电桩,国家电网需为大功率充电做基础支撑。用户充电更快更便捷之时,就是汽车电气化时代真正来临之时,届时人们会像最初淘汰马车一样淘汰燃油车,转而拥抱电气化车型。

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