大功率充電時(shí)代就要到了？ 哪有這么簡(jiǎn)單！新能源汽車產(chǎn)業(yè)是一個(gè)龐雜的產(chǎn)業(yè)鏈，大功率充電對(duì)整車、動(dòng)力電池、充電零部件以及充電設(shè)備都提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，可以直白的說(shuō)，現(xiàn)階段的技術(shù)儲(chǔ)備和模型驗(yàn)證遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

目前，我國(guó)公共慢充樁功率主要為7kW，快充樁功率多為30kW-60kW，新能源乘用車能源補(bǔ)充時(shí)間慢充普遍大于8小時(shí)，快充普遍在1-3小時(shí)。作為全球第一大新能源純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)，大功率充電這一技術(shù)路線的研發(fā)和應(yīng)用一定程度決定了未來(lái)新能源純電動(dòng)車的發(fā)展，甚至決定了新能源純電動(dòng)車后續(xù)車型的設(shè)計(jì)和研發(fā)思路。因此有必要深入了解一下大功率充電的應(yīng)用前景和可替代方案。

（圖為北汽測(cè)試大功率快充瞬時(shí)功率）

1.大功率快充”到底是個(gè)什么概念

電動(dòng)汽車大功率快充通常指，充電功率在350kW或以上，10-15分鐘可充滿電(4C-6C)，并以單槍方式給動(dòng)力電池充電的技術(shù)。（充電速度業(yè)界通常用“C”倍率來(lái)表示，簡(jiǎn)單理解就是1C充電，即一個(gè)小時(shí)充滿，2C充電，即半個(gè)小時(shí)充滿，數(shù)值越大充電速度越快。）

大功率快充的主要技術(shù)指標(biāo)是充電電壓1000V下，不帶冷卻工況下充電電流可達(dá)120A，充電功率至少為120KW。帶冷卻工況下充電電流要達(dá)到400-500A，充電功率大于350KW

2.大功率快充虛火上身

歐美電動(dòng)車大功率快充似乎特別熱鬧，四大汽車巨頭合作建立的lonity充電網(wǎng)絡(luò)，計(jì)劃到2020年在歐洲主干線上修建約400個(gè)充電功率高達(dá)350kW的大功率充電站。保時(shí)捷旗下首款電動(dòng)跑車Taycan的 800V超高壓電氣系統(tǒng)賺足了眼球，而特斯拉將會(huì)會(huì)部署SuperCharger V3，最大充電功率為250 kW。

“大功率快充”這一概念因?yàn)楦髀奋嚻蟀l(fā)聲迅速升溫，但是恐怕是虛火一陣，因?yàn)榇蠊β士斐鋺?yīng)用的前提是對(duì)冷卻技術(shù)、IGBT、動(dòng)力電池冷卻監(jiān)測(cè)、電動(dòng)汽車電壓等級(jí)及其安全性，電網(wǎng)負(fù)荷的整體解決方案，換言之以上任何一項(xiàng)都是制約其大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。（特斯拉將其350KW的極速快充方案修改為SuperCharger V3 250KW就是因其意識(shí)到350 kW的充電速率下，能量密度以及電池成本會(huì)存在著一些缺陷與問(wèn)題，且暫時(shí)無(wú)法規(guī)避）

(圖為保時(shí)捷Taycan)

就以上述預(yù)計(jì)售價(jià)115萬(wàn)的保時(shí)捷Taycan的來(lái)說(shuō)，為了平衡800V超高壓電氣系統(tǒng)及其整車安全性煞費(fèi)苦心，不過(guò)好在其成本增加有保時(shí)捷品牌溢價(jià)來(lái)買(mǎi)單。但是新能源純電動(dòng)汽車的大功率快充如果僅僅只是面向金字塔頂端的消費(fèi)者，恐怕對(duì)大規(guī)模應(yīng)用沒(méi)有任何意義。

3. 國(guó)內(nèi)大功率快充是技術(shù)問(wèn)題也是應(yīng)用問(wèn)題

大功率快充技術(shù)尚未完成模式驗(yàn)證，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也未指定完成，簡(jiǎn)單從電壓或電流兩個(gè)方向來(lái)看，提升電壓意味著動(dòng)力電池、電氣零部件的電壓等級(jí)都提升;提升輸出電流，意味著充電樁上增加冷卻措施及其穩(wěn)定性及其關(guān)鍵，這樣一個(gè)電壓電流的問(wèn)題在實(shí)際操作層面就成了車企，電池，充電樁需要共同面對(duì)的問(wèn)題，涉及的材料，元器件更是紛繁復(fù)雜，但是在生產(chǎn)制造方面技術(shù)儲(chǔ)備和核心零部件研發(fā)是國(guó)內(nèi)大功率快充需要迅速追趕的方向。

更重要的是，國(guó)內(nèi)新能源發(fā)展的思路和歐美發(fā)展思路不同，以歐美為例，車企為主導(dǎo)的車，樁，電一體化研發(fā)占主導(dǎo)地位，而中國(guó)則是以產(chǎn)業(yè)鏈方式明確分工，但卻難以做到互通有無(wú)，因此協(xié)調(diào)車、樁、電技術(shù)同步提升國(guó)內(nèi)難度似乎更大。

但是相對(duì)于制造方面技術(shù)、研發(fā)問(wèn)題， 擺在我們面前另一個(gè)比較麻煩的問(wèn)題是如何應(yīng)用大功率快充的問(wèn)題！

大功率快充如果規(guī)模化后對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷要求極大，以杭州為例，截止2018年擁有機(jī)動(dòng)車數(shù)量244萬(wàn)輛，如果按照新能源汽車到2025年20%左右的替換率，疊加機(jī)動(dòng)車復(fù)合增長(zhǎng)數(shù)量，到2025年至少擁有50萬(wàn)輛新能源汽車，如果按照高峰期2%新能源汽車使用大功率快充，即1萬(wàn)輛，以350KW大功率充電為例，需要新增負(fù)荷約350萬(wàn)千瓦，而目前杭州市區(qū)負(fù)荷總計(jì)約500萬(wàn)千瓦， 這幾乎是不可能完成的任務(wù)，更別提尚未計(jì)入的慢充樁，普通直流快充樁的負(fù)荷。

無(wú)獨(dú)有偶，中電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化中心副主任劉永東表示，大功率充電技術(shù)是現(xiàn)有2015版充電技術(shù)路線的補(bǔ)充，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，大功率充電技術(shù)是在一定場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，將和現(xiàn)有充電技術(shù)路線長(zhǎng)期并存，不會(huì)替代現(xiàn)有充電技術(shù)。也從側(cè)面印證了大功率充電存在著技術(shù)和應(yīng)用方面的雙重難題。

4.為什么換電站的應(yīng)用比大功率快充來(lái)的快

5月14日浙江省發(fā)改委印發(fā)2019年浙江省充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展年度計(jì)劃的通知，年度發(fā)展計(jì)劃是依據(jù)“十三五”分區(qū)域發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合各地上報(bào)數(shù)據(jù)，2019年度全省計(jì)劃新建110座充換電站、2800個(gè)公用樁，61855個(gè)自用充電樁。具體各城市的指標(biāo)分解如下：

可以看到2019年浙江地區(qū)的換電站統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)開(kāi)始發(fā)力，城市公用充換電站的個(gè)別城市試點(diǎn)開(kāi)始推向全省組網(wǎng)。但是在19年的浙江省充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展年度計(jì)劃的通知中只字未提大功率充電，我們不禁要問(wèn)，為什么換電站的應(yīng)用比大功率快充來(lái)的快

（圖為伯坦半自動(dòng) 分箱換電模式 換電站）

首先無(wú)論什么能源補(bǔ)充方式，首先要符合國(guó)情。電動(dòng)車的能源補(bǔ)充在國(guó)內(nèi)都繞不開(kāi)國(guó)家電網(wǎng)或者地方電網(wǎng)，任何能源補(bǔ)充技術(shù)或者裝備快速應(yīng)用的前提條件是對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)友好，改造成本要低，且對(duì)現(xiàn)有商用、民用負(fù)荷盡量不產(chǎn)生影響。

其次要能夠?qū)o(wú)規(guī)律的電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)化成規(guī)律穩(wěn)定的用電需求。這一電網(wǎng)的痛點(diǎn)無(wú)論直流快充還是未來(lái)的大功率快充都無(wú)法規(guī)避，換電站與現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)匹配，能夠響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度和削峰填谷的政策要求，因此以換電站方式來(lái)均衡用電負(fù)荷是在不大規(guī)模改造電網(wǎng)前提下的最佳選項(xiàng)。

最后公共資源利用率高，綜合成本優(yōu)勢(shì)使得投建后能夠迅速運(yùn)用到新能源出租車、網(wǎng)約車的能源補(bǔ)充領(lǐng)域。以杭州伯坦科技工程為首的“分箱換電”模式可以很好的利用峰谷電及電價(jià)優(yōu)惠政策，使其單位能源成本具有優(yōu)勢(shì)。其集中式很穩(wěn)恒濕慢充，有效延長(zhǎng)動(dòng)力電池使用壽命20%以上，使得新能源純電動(dòng)出租/網(wǎng)約車的運(yùn)營(yíng)成本一年至少降低1.2萬(wàn)以上。

因此換電站對(duì)國(guó)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，需要升級(jí)的成本投入極少，還能相應(yīng)削峰填谷的政策需求，何樂(lè)而不為，而對(duì)于出租網(wǎng)約車這一類營(yíng)運(yùn)為主的能源補(bǔ)充市場(chǎng)，司機(jī)節(jié)省了時(shí)間成本，而其所支付的單位電價(jià)與快充不相伯仲甚至更低，動(dòng)力電池使用周期更長(zhǎng)，兩項(xiàng)成本節(jié)省約優(yōu)勢(shì)明顯，可以說(shuō)即便是大功率充電應(yīng)用后，在出租和網(wǎng)約車能源補(bǔ)充領(lǐng)域也難有很大競(jìng)爭(zhēng)力。

5.選換電站不推大功率充電，成本和安全說(shuō)了算！

北京交通大學(xué)的Yang Gao等人研究就發(fā)現(xiàn)，充電速度對(duì)于鋰離子電池的循環(huán)壽命有著顯著的影響，將充電速度從0.5C倍率（2小時(shí)充滿）提高至1.5C倍率（40分鐘充滿）后，電池的容量衰降速度是0.5C倍率充電的4倍左右。這也就意味著經(jīng)常使用快充會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池的壽命顯著縮短。在現(xiàn)有的三元鋰動(dòng)力電池技術(shù)下，大功率快充可能導(dǎo)致的電池壽命縮短現(xiàn)象更加顯著，用車成本將急劇攀升。

另一方面現(xiàn)階段的快充對(duì)電池壽命和性能會(huì)有10%以上的損傷；同時(shí)自2015年至今至少有近百起在充電時(shí)引起著火的事故。涉及幾乎新能源所有品牌。設(shè)想一下在350KW的快充條件下，這個(gè)事故數(shù)量和比例會(huì)不會(huì)更高。可以這么說(shuō)，充電功率越大，電池自身性能及車輛安全性能被降的越低。

綜合上述兩個(gè)大功率充電的主要問(wèn)題，如果技術(shù)上面沒(méi)有突破，材料應(yīng)用上沒(méi)有創(chuàng)新，在成本和安全性上沒(méi)有等到市場(chǎng)認(rèn)可，未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用則遙遙無(wú)期。

反觀分箱換電這一換電站思路，從市場(chǎng)和政府機(jī)構(gòu)角度來(lái)看，至少降低了3項(xiàng)潛在風(fēng)險(xiǎn)：

1）有效降低新能源電動(dòng)車的自燃事故，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)來(lái)看，目前新能源電動(dòng)車發(fā)生自燃有67%以上是在能源補(bǔ)充階段產(chǎn)生的，但是以杭州伯坦運(yùn)作的55座換電站為例，尚未出現(xiàn)一起充電階段著火的問(wèn)題，因此以換電站的運(yùn)作模式來(lái)看，所有回流換電站的電池進(jìn)入充電柜前都會(huì)有電池監(jiān)測(cè)這一環(huán)節(jié)，可以極大規(guī)避故障電池的潛在失火風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)恒溫恒濕環(huán)境對(duì)電池穩(wěn)定提供了助益。

2）動(dòng)力電池的環(huán)保和效益問(wèn)題得以優(yōu)化，分箱換電的模式將原本電池使用效率低的問(wèn)題通過(guò)次換電都對(duì)電池進(jìn)行了專業(yè)維護(hù)，以及固定功率的最優(yōu)充電方式充電，會(huì)增加電池的壽命約30%以上，也就意味著換電模式狀態(tài)下的動(dòng)力電池生命周期至少比快充模式下長(zhǎng)1年，這對(duì)于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)方面的效益難以估量。

3) 規(guī)避中國(guó)新能源純電動(dòng)汽車行業(yè)存的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過(guò)過(guò)去6年的政策補(bǔ)貼溫室培育，整個(gè)行業(yè)的無(wú)論從車企，樁企乃至電網(wǎng)都存在諸多問(wèn)題，一旦補(bǔ)貼退坡，僅大功率充電技術(shù)方面的核心零部件受制于人就會(huì)讓這一未來(lái)發(fā)展的重要分支舉步維艱。因此提前布局技術(shù)已經(jīng)成熟的換電站，尤其是模塊化的分箱換電是滿足當(dāng)下高效能源補(bǔ)充需求和規(guī)避系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的重要解決方案。

即便這一兩年大功率快充的話題此起彼伏，聲量極高，但是無(wú)論從政策端還是市場(chǎng)端來(lái)看，對(duì)不起，這次換電站實(shí)實(shí)在在的走在了前面。如果未來(lái)電池標(biāo)準(zhǔn)逐漸統(tǒng)一，也許除了“中石油”，“中石化”，再造一個(gè)“中換電”也未可知。