7月7日，2021第七届中国国际电动汽车充换电产业大会（简称金砖充电论坛））在上海汽车会展中心顺利召开。本届金砖充电会议为期两天，主题为“聚力高质量 赋能新发展”，采用“会议论坛+展览展示+体验营销三位一体的创新模式，多项重点活动同期同地举办，充分协同联动，品牌效应和影响力大幅提升。
刘军出席论坛并发表主题演讲——《换电站中充电系统的发展趋势》。
以下为演讲实录：
主持人：感谢赵总的发言，下一位有请珠海泰坦科技股份有限公司 泰坦集团副总裁 刘军，《换电站中充电系统的发展趋势》。有请！
刘军：上午董秘书长说了到底是充电合理还是换电合理，其实能满足用户需求的都是合理的，不管是换电系统还是充电系统，其实里面的核心都是整个充电设备。
目前这个充电设备门槛其实并不高，国内据说已经有上千家企业在做，但是好的充电设备是什么样的，我觉得一个好的充电设备就是一个能稳定运行，满足充电人员充电需求，能为运营商赚钱的设备就是一个好的设备。
在行业里面已经摸爬滚打15年了，我今天为大家分享一下在这个行业里面，重点在换电领域里面的充电设备的发展情况。
大家好，我来自珠海泰坦公司，今天重点讲一下换电系统里面的充电，可能在座都是做充电的，跟换电设备的。换电领域的充电我们其实是最早从奥运会就开始做了。
泰坦也是一个老牌电力电子公司，目前从奥运会开始一直做到现在，为国内各类大型相等提供了里面充电系统，后来我们也是双轮驱动，从设备的制造商和销售方转变到了运营方。目前，我们设备的售后总共有30多个网点，遍布全国各个城市。
在15年过程中，我们有超15年设备的建设运维经验，这个设备门槛不高，我们说卖一台设备其实除了卖设备还要提供服务，如果没有服务，纯卖一个设备的话，最后坑的应该是运营商。
目前我们总共项目遍布130+城市，参与1000+座集中式充电站项目，投运换电站充电设备超300座，从2014年至今服务客户总数超过1600+，在为换电设备提供充电设备的总的功率超过30万KW，单个充电站最大总装机功率达到19200KW。
这是我们近10来年已经做的换电类项目，从奥运会的充电站到世博会的充换电，到亚运会，到国网、薛家岛到国网一系列换电站，到目前运营了315座奥动换电站。
这是我们全系列的产品。
说到换电不得不说换电站的发展沿革。其实在2012年以前，“十城千辆工程”启动以后，当时的一些换电项目都是基于政府及央企的一些行为，最早的奥运、世博、亚运会到后来国网做的青岛薛家岛，北京航天桥、高安屯这些换电站当时并不是市场驱动，而是政策性项目的铺垫。真正从2016-2019年，我们一些主机厂，北汽、蔚来汽车、吉利、广汽、一汽陆续推出换电车型，目前国内运营商，包括主机厂自己运营的换电站在投入使用，我们为这些换电站提供了换电站里面的充电系统。整个设备历经了三代，出货了30万KW。
到2020年，换电突然站上风口。我们也看到了市场的大发展，进一步推出了储能的方案、功率动态分配的方案，与主机厂、与各大换电站的运营商进入了深入合作的阶段。
我们从工信部找到一些数据，这是一些目前换电的数据。截止到今年5月份，目前换电车辆有15万多辆，私人乘用车大概占到7.88万辆，占总数一半，大家知道这是目前国内支持换电私人乘用车是什么品牌。另外的一半主要是用在网约车跟出租车上。现在整个各个主机厂出了23个充换电一体化的车型。
整个换电站的运营情况是什么样？目前私有云换电站利用率30%，网约车换电站利用率34%，这个利用率是单日平均换电次数比上设计的最大换电能力。
从这个数据上来看，大家一看觉得数据也不是特别差，但是从换电行为数据上来看一下，开始这个数据拿到，我都有点不太相信。
从网约车一般换电它的容量都是在35-95之间，私家车也差不多。月平均换电次数，大家注意这是一个平均的次数，网约车一个月只有不到5次，私家车不到4次的换电次数。这里面肯定有很多人有疑问，出租车、网约车很多车都是一天一换，这是在好的地方，不好的地方换不了电，有些还是处于在充电的过程中。
月平均换电量，网约车大概143度/月，私家车181度/月，月平均行驶消耗电量，网约车600度/月，私家车315度/月。
我们分析了这些数据，其实可以发现很多问题。现在建换电站肯定很难赚钱，投资成本很高，未来的换电站到底应该是什么样子？我们总结了一些，未来的换电站应该是高效、稳定、可以灵活配置，有大数据分析，能从资产的全生命周期来考虑的这么一个换电站。
针对我们对未来换电站充电系统和行业的推演，我们开发了TT-Power-Swap-D、TT-Power-Swap-F、TT-Power-Swap-E、TT-Power-Swap-I四个系列产品，在10年发展历程当中承担不同的角色。
从2016年开始，陆续推出第一代的乘用车的换电站，2016年以前刚才说的那些大的换电项目，其实都是商用车，电动大巴车的换电。后面真正市场化以后，就是乘用车的，尤其是奥动新能源现在布局了300多座换电站，我们当时给它配备了固定功率的充电产品，从最初的20KW的模组一直到30、到40三个模组。我们后来又推出60KW、80KW两个功率等级的充电模组，以适应大电量的车型，因为它的换电站目前是兼容7、8种车型的，所以来换电的车辆，它的电池参数不一样相同。
这张图是目前给它提供的换电模组设计的机柜（如图）。这个里面我们的模组与BMS在交互，模组与站级系统交互，这里面模组的数量全部是客户定制化的。
但是，这个运行了这么长时间以后，我们发现第一代乘用车的换电站在运营过程中遇到了很多问题。问题表现在哪儿？
1）“换电网络”先行。初期换电站利用率较低，投资却很大。
2）后期扩展升级难度大，无法满足未来换电需求。有些地方车辆爆发式增长，比如说广州、厦门原有建的，很容易达到了峰值，但是有些地方大家换不上电，有些换电站又吃不饱。
3）利用率较高的站点，换电高峰电池充电速度及周转不能满足需求。
4）模块故障无法及时恢复时，直接影响充电效率，进而影响换电运营。
5）固定功率模式下，很难达到模块的最优效率。现在大家都在精细化运营，效率每提高一个点，其实对运营商来说都是提升他的收入。
6）利用率低，待机损耗大，利用率高，功率模块寿命低。
在这种情况下，我们推出了全新一代“效率更高，投资可控”的换电系统充电产品，TT-Power-Swap-F系列产品。
这个产品有什么特点？
这个产品现在是两个，一种是简易化的。相邻两个仓位的充电机可通过功率切换模块进行投切，就是说在换电需求不是特别高的时候，车辆不是特别多的时候，我可以让它充慢一点目前，相邻的这两个仓位可以分别对两个电池模组进行充电。但是如果突然某一个电池需要大功率充电的话，我马上可以把这相邻的两个仓给它并联起来，为其中一个进行充电。这种适用于换电站网点铺设初期，短期内周转效率不高的场景；使用这个方案可减少单仓的功率配置，利用相邻仓位的功率提高功率使用率；单仓功率如果不满配，其实整个投资的功率也是减半的。这是一种，我们叫“快慢充一体模式”。
另外一种模式是“功率动态分配模式”。N个固定模组，配套X个动态模组;动态模组的功率可按需随机投切到任何有需要的固定模组该产品为定制产品，根据换电站设计服务能力、电池情况等因素，综合考虑。在空间按满足的前提下，动态模组的数量可随着换电站使用率增加而扩展。
适用于换电频率极高的换电站；或未来潜力极大的新建站。具备电池仓储条件的换电站周转效率的首选方案。
适合服务不同容量电池；且充电过程中存在短时间大电流输出需求的充电模式。当充电频率不高时，该模式可以满足充电模块效率寻优的需求，提升模块效率、减少电损、延长模块寿命。
看一下亮点。
亮点1：功率调度，提高设备利用效率。
参考实例：
以某换电站需要服务的车型电池容量150AH，额定电压360V进行计算。这个换电站日规划服务能力大概是240次，配备了20个40KW的充电模组，简单说一点，不考虑其他因素，大概需要800千伏安的电力容量，这里面的电池充电曲线如下图所示：大致为1.2C充一段时间，0.87C充一段时间，0.33C充一段时间，0.1C充一段时间，是阶梯式的充电曲线。
按照40KW的配置，充满一块电池大概要90分钟。如果用两个固定的30KW模组加一个20KW的模组，我们可以在电池容量达到60%以下的时候，可以充电自动切换至固定的功率模组中，就是开始充电的时候，让它用50KW来充，不需要的时候可以把这个动态模组给它取掉，这个时候其实充满一块电池大概80分钟，整个换电站的日换电服务能力可增高到262次。
结论：在同等电力容量的前提下，结合电池充电曲线，动态分配充电机可提高10%的换电服务能力。
亮点2：可以看到当充电设备使用频率不高时，该模式还有利于效率寻优，降低运营成本。
这里面有很多做模块的厂家，有很多友商，我们的模块说它的效率其实都是指有一个最佳效率点，一般的最佳效率点是集中在符合60%-70%的情况下，可以看这三个曲线，基本深符合60%、70%的时候，它的效率是最高的。
如果用固定的模式充电的话，一个单日约800千伏安的换电量，充电效率每提高1%，每年其实可以省电29000千瓦时，按照6毛钱算，单站可以节省近6万块钱，随着整个效率提升，发电量减少，提高设备的寿命，延长整个换电站的运营周期。
现在但是都在说碳中和、碳达峰，30年要达到峰值，60年要中和，这个已经是咱们一项基本国策了。从达峰到中和只有30年时间，欧美一些国家在这期间用50-80的时间，我们碳减排的曲线比他们陡峭的多，我们排放大户到底是谁？从统计的图来看，分别是电力部门、工业部门、交通运输部门。就是加快绿电的替代，是未来碳中和的主要出路，也是未来能源革命和转型的根本要求，其重点在于光伏发电，风力发电、生物质能、内陆核电、燃料电池、储能、智能电网，以及新能源领域相关材料的先进技术突破和广泛应用。加快构建以新能源为主体的现代绿色低碳能源体系，安全合理的利用“储能方案”，在此过程中显得十分突出。因为加入了储能，它对其他的绿电接纳程度就会变得非常友好。
这个时候我们对换电站给它赋予了储能的功能，推出了带有储能型用在换电站的充电产品。
赋予了储能的属性以后，其实整个换电站要考虑的是整个资产全生命周期价值的体现。这种价值的体现对运营商其实是十分重要的，从动力电池到储能电池，从车端使用到梯次利用是换电的商业所在，它让换电站的储能属性，一个换电站是否具备V2X能力，进成为下一代换电站发展方向。
储能型的换电站价值和意义到底是什么？储能对于各种绿电非常友好，它是它的完美伙伴。另外，电池租赁仅拥有电池使用权，从物权上可以具备综合利用的前提。
换电站科学合理的充电模式，统一的电能管理，充放电过一种的电池检测与维护可有效延长电池寿命。
相对集中的用电量，便于参与能源聚合与调度，负荷的调节与计算相对稳定高效。
怎么样的产品可以对换电中的充电赋予它的储能呢？我们列出了两个方案。
方案1：共直流母线方案。
这种形式其实是便于满足梯次电池的利用，这里面有风、光、充相结合的方案。这个里面我们基于“PCS+双向隔离DC/DC模块”，DC/DC模块是基于碳化硅开发的模块，适用于大型储能型换电站，换电电池与储能电池通过DC/DC模块后共用直流母线，内部循环效率高，也可以通过PCS与电网互动。
方案2：共交流母线方案。
在展会上看到一些模块友商也做出了双向AC/DC模块，泰坦近几年开发了基于碳化硅的双向AC/DC模块，这个相对简单一些，这种形式便于换电站参与电网调度、电网交易，通过电压平台，使用环境不受限制，适应用小型换电站。使用“双向隔离型AC/DC模块”，确保安全运行。既是换电电池，又是储能电池；还可以作为可灵活移动的备用电源参与保电或应急工作。
上午很多专家讲到了每辆车都是一个储能的分子，其实在换电站来说，它是集中了这么多块的换电电池，其实更是一个储能站。
刚才说到污染，交通领域的污染占比非常大。中国交通领域预计在2028年至2030年实现二氧化碳排放量达峰,交通领域二氧化碳排放有84.6%来自机动车重型卡车占机动车排放量的和39.7%，而中国重型车保有量有1100多万辆，仅占机动车保有量的4.4%。相当于4%的车排放了40%的二氧化碳，除了二氧化碳，大家知道之前雾霾，可吸入颗粒物，再加上氮氧化合物基本上都是超标重卡出来的，据统计一辆重卡车尾气排放量相当于2000辆小汽车。
中国商用车电动化比例2025年应至少达到11%，并在2030年达到23%。行业机构发布的《中国电动重卡行业发展白皮书（2021）》显示，2020年中国电动重卡产量仅为2643辆，重卡整体电动化率为0.16%。
泰坦顺势推出新一代“功率可控、配置定制”的重卡换电系统充电产品。
重卡的换电主要指两种。目前市面上的重卡都是一个电池配一个充电设备，还是利用率不高，我们推出两种：比如说360KW的，由两个180KW组成，平时可以用180KW进行单充，也可以并联为它充电。另外一共1440KW可以为8个充电位置进行充电。
做一下比较，如果一机一仓的方案，它的车成本是72万，一机双仓是43.2万，一机八仓是44.6万。总功率从2400KW变成1440KW。
特点分析，这种快慢充结合是1号仓可以同时并联到2号仓，一机多仓的可以更灵活进行功率组合。这种换电网络布局前期可以降低投资成本，换电频率布告的话，可以减半功率进行运行。
讲了这么多的换电的充电，我们公司全新推出重卡换电系统，在这里简单讲一下重卡换电整体的解决方案。
目前市面上主要有6X4的牵引车，8X4自卸车，4X2牵引车，还有重卡的矿卡，它的电池容量有140KW，282KW，350KW，我们电池箱由我们来定制，有C箱和H箱。整个重卡换电整体方案并不是用吊装式方案，我们是用AGV从侧面更换的模式，时间有限，简单讲一下。
现在一个重卡换电占地大概150平方，整个站内可以容纳8块、10块、12块电池，整站最高点只有4.9米，完成一次换电的时间大概是2-4分钟，整站在智能控制及搬运系统都可以有人和无人完成。
整个换电模式采用插取式侧换电技术，电力接入大概是2400KVA。
这是我们定制的电池箱，可以看到它的腰部有两个叉车的充电孔，托架在卡车驾驶舱后面，电池整体离地最高的高度是3米26，不同车型稍微有点差异，最高不超过4米9。这是我们一个兼容多个车型的底托，可以多车型共享，包含一些所指机构。
我们设计主要采用了轻量化通用化、模块化设计，保证不同用户的需求，上框总重量2.6T（含电池）。
这是我们泰坦的标准，因为国家和标准都有标准，我们插取式换电电池箱及电池托架的实验数据远优于目前国家标准。
这是整站解决方案的图，相当于车辆停在换电位置，由AGV从侧面拿下电池。
这是站端的解决方案，其实站端用了3D激光扫描系统通过无线网发送位置信息给AGV，AGV自动来进行换电。
这是我们整个监控系统。
讲到这儿，其实我们从参与国内第一个真正意义上的大规模的集中式充电建设开始，我们始终与国内的换电技术共同在发展，具备了10余年换电充电设备以及运维经验，可以深刻理解到用户痛点和难点。
15年了，做充电难不难？非常难。我觉得在座的很多跟我有着共鸣，但我们痛并快乐着，我们苦中作乐，我们与各位共同迎来新能源基础设施的黄金时代。
谢谢！
