“功率共享”的充电堆方案
矩阵式柔性充电堆技术既能满足当下电池充电需求,也能满足未来“电池升级”需求,避免了充电桩反复撤建
截至去年底,我国拥有各类充电桩45万个,是2014年底的14倍,全国车桩比约为3.8∶1。但充电网络建设稳步推进的同时,也存在一定程度的结构性供给不足,资源错配导致了“充电难”与公共充电桩被大量闲置现象并存。此外,长期以来,市场上投放的电动汽车公共充电桩多数为固定功率充电桩,充电桩设计多考虑满足当下的汽车电池标准。40kW、60kW、80kW、110kW……随着新上市的车型功率越来越大,充电桩将面临更换或扩容。
多种功率的电动汽车并存,已经是电动汽车存量市场的既成事实。因此,在集中式充电站,如何提高充电设备的功率兼容性是关键。“在充电电流相同的情况下,当电压提升到1000V之后,如果仍然给电压平台为350V的车充电,用现有技术方案功率利用率仅不到原来的三分之一,设备利用率特别低。”深圳奥特迅电力设备股份有限公司董事长萧霞说,“充电堆技术既能够满足当下电池的充电需求,也能够满足未来‘电池升级’的充电需求,避免了充电桩的反复撤建”。
据悉,奥特迅研发的矩阵式柔性充电堆技术,将电动汽车充电站全部或部分充电模块集中在一起,通过功率分配单元,按照电动汽车实际需要的充电功率对充电模块进行动态分配。也就是说,在应用充电堆技术的充电站,同样一个充电桩功率共享后,既可以满足100kW的电池充电,也可以满足300kW的电池充电,保证了每台新能源汽车都能以最大功率充电。在深圳,奥特迅投资、建设、运营的柔性充电堆集中式充电站目前已超过80座。
奥特迅电力设备总工程师李志刚说,“共享功率”有些像“共享带宽”,“在没有充电堆以前,固定功率的充电设备就像固定带宽的网络,如果总带宽是100兆,有10个用户,每个用户的带宽固定是10兆,那么即使有很多用户宽带没有使用,其他用户的最高带宽依然是10兆;而充电堆就像共享带宽,可以根据用户数量、需求带宽动态调节,如果只有一个用户,那么他的宽带最大就可以达到100兆”。
深圳前海奥特迅新能源服务有限公司副总经理魏坚介绍,充电终端能分配到多少电力,由充电的电动车来决定。奥特迅的技术团队设计了一个庞大的计算系统,建立了云平台,对几百款电动汽车的身份信息进行大数据采集后,在平台上进行智能化管理。当充电枪插入充电口“握手”的瞬间,车辆信息就被全部读取出来,并且智能分配,对车充电。
去年12月起,由深圳市市场监督管理局、深圳市发展改革委共同组织制定的深圳市标准化指导性技术文件——《电动汽车柔性充电堆技术要求》在深圳实施,这是国内首个关于电动汽车柔性充电堆的地方标准。作为电力自动化电源细分行业的龙头企业,深圳奥特迅电力设备股份有限公司是该标准的牵头起草单位。
“对于出租车、货车等营运车辆而言,集中式充电站的功率适配性直接决定了充电的便捷性。”国电南瑞科技股份公司国际部副主任倪峰说,“在集中式充电站的应用场景下,充电堆技术具有精准、高效匹配的特性,无疑将会大有用武之地”。
管理与服务需更精细
专家表示,为促进电动汽车健康发展,充电服务的智能精细化管理,是大势所趋。
我国已经连续3年位居全球新能源汽车产销第一大国。截至去年底,我国新能源汽车累计销量达到180万辆,在全球累计销量中超过50%。“根据市场趋势,2020年以后,三四百千瓦以上的大功率电动汽车会越来越多。”倪峰认为,“无论是充电堆还是电池本身,技术方面已经不存在什么问题”。另外,虽然早期运营商没有考虑功率扩容,但近年来,已经有越来越多运营商在集中式充电站预留了扩容空间,“更大功率的充电需求出现后,站、桩、堆都能直接扩容——增加相应的模块就可以了”。
中国电力企业联合会标准化管理中心副主任刘永东表示,在充电的方式上,未来电动汽车的趋势将是“私人交流充电桩日常慢充”与“公共快充补电”长期并存、互相结合。“对于使用电动汽车通勤的城市家庭而言,下班后在家使用私人充电桩充电,长时间的慢充已经可以满足大部分需求;在充电站使用快充,更多将是一种必要的补充”。
充电领域管理体制的优化是多位专家所盼。倪峰举了充电站电源模块冷却方案的例子。电源模块冷却主流方案有水冷、风冷模式,前者使用寿命长、可靠性高,但价格昂贵;后者价格低廉,但对环境要求高,长时间使用容易发生灰尘堵塞等现象。“国内的招投标‘价低者得’的机制让很多运营商采用了风冷模式,但使用不到两年就需要全部更换,算下来综合使用成本反而比使用水冷更高。”倪峰说。
在刘永东看来,私人充电桩的安装与管理仍有较大发展空间。“不少小区尤其是老旧小区,由于配电容量有限、物业不配合等原因无法普及安装;而利用技术平台推行并管理用电低谷时段充电的做法,也有待进一步推进”。充电服务的智能精细化管理,是大势所趋。
“我们今天谈论充电技术和管理、服务的提升,都是以电动汽车健康发展为大前提的。”倪峰说,“电动汽车最根本的动力仍然来自电动汽车本身,来自整个产业链生态的调整和变化。我们最关注的仍然是,取消相关补贴后,用户自发消费、使用电动汽车的欲望有多强烈,这是事关整个产业长远发展的关键”。
