近年來，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，已建成世界上數(shù)量最多、服務(wù)范圍最廣、品種類型最全的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系。著眼未來，充電基礎(chǔ)設(shè)施仍存在布局不夠完善、結(jié)構(gòu)不夠合理等問題，充電速度備受新能源汽車用戶關(guān)注。
《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》中明確，結(jié)合電動汽車發(fā)展趨勢，適度超前安排充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。今年以來，多地相繼出臺政策進(jìn)行探索，競相建設(shè)超充站。超充站是什么樣的？新能源車主的充電體驗如何？新能源汽車進(jìn)入“超充階段”還要多久？過程中要解決哪些難題？經(jīng)濟(jì)日報記者在廣東省深圳市展開調(diào)查。
在位于深圳會展中心（福田）地面停車場的全液冷超充運營示范站里，小鵬新能源車G9車主李嘉灝正通過手機(jī)APP進(jìn)行一鍵充電，手機(jī)界面上實時顯示著充電進(jìn)度，15分鐘后便完成了充電。“喝一杯咖啡的時間就能充好電，不僅節(jié)約時間，還緩解了新能源車主的里程焦慮。”李嘉灝邊將充電槍歸位邊介紹。
“一杯咖啡，滿電出發(fā)。”深圳通過布局采用大功率充電主機(jī)和大功率充電終端的超充站，最快能讓新能源車主在10多分鐘內(nèi)完成補(bǔ)能，這將有效破解當(dāng)前“電車好用、充電不易”的問題。今年，深圳宣布啟動“超充之城”建設(shè)，到2025年，將建設(shè)300個超充站，實現(xiàn)超充站和加油站數(shù)量比達(dá)到1∶1，初步建成世界一流的“超充之城”。
充電像加油一樣快
走在深圳街頭，車流中隨處可見新能源大巴、出租車和私家車。作為最早發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的城市之一，深圳的公交、出租車、網(wǎng)約車電動化率是100%，公共交通領(lǐng)域電動化水平居全國第一；今年1月至10月，新能源汽車滲透率達(dá)66.6%，深圳新能源車總量達(dá)93.4萬輛。預(yù)測到2025年底，深圳新能源汽車規(guī)模將達(dá)到130萬輛。
新能源汽車快速“奔跑”，與之匹配的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也需提速駛?cè)?ldquo;快車道”。深圳在充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面布局較早，已累計建成各類充電樁20余萬個，“十四五”期末將力爭達(dá)到60萬個。但是，對廣大新能源車主來說，充電等待時間過長仍是一大困擾。中國（深圳）綜合開發(fā)研究院數(shù)字戰(zhàn)略與經(jīng)濟(jì)研究所所長曹鐘雄說：“很多新能源車主不敢開車上高速、不敢跨省，補(bǔ)能焦慮需要通過技術(shù)進(jìn)步及基礎(chǔ)設(shè)施布局來化解。”
目前，充電樁根據(jù)不同的充電速度分為慢充、快充、超充（即超級快充）3類。慢充主要是以交流形式充電，而快充、超充則是基于直流充電技術(shù)的高壓快速充電方式，快充一般采用自然冷散熱，通常終端的充電功率小于或等于250千瓦。對于超充，目前國內(nèi)尚沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)定義，一般指可實現(xiàn)像加油一樣快的充電速度，即達(dá)到480千瓦以上的充電功率。
“想讓充電像加油一樣快捷，可以通過華為全液冷超充來實現(xiàn)。”華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司副總裁何波說，深圳會展中心全液冷超充站是由華為數(shù)字能源和南方電網(wǎng)深圳供電局聯(lián)合建設(shè)。該技術(shù)采用充電主機(jī)和終端解耦方式，輸出電壓范圍為200伏至1000伏，超充終端最大輸出電流為600安，最大輸出功率是600千瓦，最快能以“一秒一公里”的速度充電。
何波表示：“全液冷的設(shè)計使超充樁具有重量更輕、噪音更低、使用壽命更長等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為充電技術(shù)領(lǐng)域新標(biāo)桿，助力打造高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的充電基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)充電產(chǎn)業(yè)升級，加速汽車產(chǎn)業(yè)電動化。”
有了超充樁，還需要能夠支持超充的新能源車。“充電功率直接關(guān)乎充電速度，而充電功率又與充電電流和系統(tǒng)電壓相關(guān)。電流增大會提高對電池本身熱管理的要求，所以目前整車所能承受的最大電流有限，大部分車企采用的是增大充電電壓從而提高充電速度的方案，即業(yè)界所說的800伏高壓快充平臺。”小鵬汽車公司深圳區(qū)域培訓(xùn)師張圳說，目前比亞迪、小鵬、廣汽埃安、吉利極氪、理想、北汽極狐等車企均已布局高壓平臺車型，其中小鵬G9和G6兩款搭載800伏高壓快充平臺的車型已經(jīng)落地，其搭載的碳化硅控制模塊可加快車輛電控系統(tǒng)散熱效率，從而確保高功率充電過程中車輛性能的穩(wěn)定性和安全性。
截至目前，深圳已建成47座超充站，記者在超充站現(xiàn)場走訪時注意到，大部分來充電的出租車和私家車尚不能支持超充。不過，與幾年前需要1.5小時才能充滿電的老款出租車相比，深圳新款出租車在余有20%電量的情況下，可以在40分鐘內(nèi)充滿電。“以前，我們一個白班要充2次電，現(xiàn)在只需要充1次就行。”在深圳開了20年出租車的陳文師傅說，希望在不久的將來能開上支持超充的新車。
“建設(shè)超充站相當(dāng)于為新能源汽車提供寬闊的高速公路。在‘先有車還是先有路’的問題上，我們考慮的是并行前進(jìn)。”深圳市發(fā)展和改革委員會能源處副處長龔香京表示，今年6月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》提出了科學(xué)布局、適度超前、創(chuàng)新融合、安全便捷的基本原則，深圳打造“超充之城”便是在適度超前地進(jìn)行創(chuàng)新探索。“雖然目前大部分新能源車還不支持超充，但實現(xiàn)像加油一樣方便的充電體驗是共同的期待，也是新能源汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的必然走向。”
超充站對于不支持超充的新能源車來說,是不是造成閑置浪費？“因為采用功率池化模式，所以充電樁終端可以根據(jù)車輛功率自動調(diào)節(jié)單槍輸出功率。”南方電網(wǎng)深圳供電局新興產(chǎn)業(yè)部業(yè)務(wù)拓展專責(zé)邱凱翔解釋說，超充槍給180千瓦的車輛充電時輸出功率就變?yōu)?80千瓦，匹配60千瓦的車輛則輸出功率為60千瓦。
南方電網(wǎng)全液冷超充運營示范站的啟用吸引了眾多車主前來充電“打卡”。南方電網(wǎng)電動汽車服務(wù)有限公司充電運營經(jīng)理畢穎智介紹，從7月1日對外開放以來，超充站由改造前每日不到100千瓦時的充電量激增到單日最高8800千瓦時。從7月1日到11月20日，已累計充電56.50萬千瓦時，服務(wù)新能源車主充電超2萬次。
打造超充產(chǎn)業(yè)生態(tài)
建設(shè)“超充之城”需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同，推動車、樁、網(wǎng)深度融合，共同打造大功率高壓快充產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在這方面，深圳可以說是“優(yōu)等生”。
深圳以制造業(yè)立市，產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)雄厚，既是最早發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的城市之一，也是全球范圍內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈最完善的城市之一。
目前，深圳有2.4萬家新能源和數(shù)字能源企業(yè)，基本形成從正負(fù)極材料、電解液、電池隔膜到動力電池成品制造，從新能源汽車電機(jī)、電控、電動總成、配套充電設(shè)施到整車制造，集研發(fā)、生產(chǎn)及銷售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。僅在充電樁產(chǎn)業(yè)鏈條上就有20家上市公司，布局在充電模塊技術(shù)研發(fā)及制造、充電樁生產(chǎn)及運營等領(lǐng)域。
充電模塊是充電樁的核心部件,包括變壓器、整流器、濾波器、電容器等組件。“深圳的充電樁技術(shù)全國領(lǐng)先，英飛源、中興通訊、華為、優(yōu)優(yōu)綠能、盛弘等本土企業(yè)充電模塊在全國市場占有率合計超過70％。”龔香京表示，在充電設(shè)備終端領(lǐng)域，奧特迅、科陸電子、科士達(dá)等企業(yè)同樣居全國前列，盛弘股份Interstellar交流樁通過歐標(biāo)認(rèn)證，成為首批進(jìn)入英國石油集團(tuán)（BP）的中國樁企供應(yīng)商。深圳充電設(shè)施運營企業(yè)也超過百家。
為破除“充電焦慮”，深圳各相關(guān)科技企業(yè)已在各細(xì)分領(lǐng)域深耕多年，完全具備建設(shè)超充網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)條件。“早在2015年，大多數(shù)運營商還在使用單槍20/40/60千瓦的充電設(shè)備建站時，奧特迅就自主研發(fā)了1080千瓦矩陣式柔性充電堆。將充電站內(nèi)兆瓦級的充電模塊集中安裝統(tǒng)一管理，做到兆瓦級功率共享，按需求動態(tài)分配，實現(xiàn)整站能量流動，可自適應(yīng)地同時為多輛不同功率需求的新能源車充電。”深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司董事長廖曉霞表示。
奧特迅擁有應(yīng)用于集約式公共超充站的電動汽車柔性充電堆和大功率充電（HPC）技術(shù)，于2018年推出充電電纜及槍頭采用液冷技術(shù)的新能源汽車液冷超充系統(tǒng)，并應(yīng)用于對外運營的充電站，使單充電口的最大輸出功率提升到600千瓦，奧迪、戴姆勒、東風(fēng)、日產(chǎn)、北汽、廣汽等大功率超充車型均在超充站進(jìn)行過實車超充測試。
“通過搭載動態(tài)功率分配功能的智能化、集成化充電系統(tǒng)，系統(tǒng)額定功率超過兆瓦級，即1000千瓦以上，遠(yuǎn)高于當(dāng)前深圳建設(shè)‘超充之城’提出的600千瓦標(biāo)準(zhǔn)。”廖曉霞介紹，目前該系統(tǒng)已在深圳、上海、廣州等城市近50座集約式公共超充站上線，并在全國范圍內(nèi)建成了超過200兆瓦的集約式公共超充網(wǎng)絡(luò)，全網(wǎng)可同時為400多輛超充車型提供極速充電服務(wù)。
“全液冷充電樁具有充電快、噪聲低、壽命長的明顯優(yōu)勢，是液冷超充的發(fā)展方向，目前充電樁頭部企業(yè)都在重點布局這個領(lǐng)域。”深圳英飛源技術(shù)有限公司副總裁韓濤介紹，英飛源具有自主研發(fā)、生產(chǎn)液冷充電模塊和全液冷充電系統(tǒng)的能力。2019年起，全液冷充電系統(tǒng)就在歐洲批量使用。目前，英飛源在國內(nèi)已與多家車廠合作建設(shè)幾十個超充應(yīng)用站點，充電核心產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率達(dá)到40%，海外市場超過20%。“公司自2014年成立以來就專注開展電能變換核心技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，年研發(fā)投入占比超過10%，研發(fā)團(tuán)隊占比達(dá)到50%，目前已申請電能變換相關(guān)專利300多項。”
“創(chuàng)新型企業(yè)的領(lǐng)先技術(shù)和先行探索，產(chǎn)業(yè)鏈的高度配套，上下游的高效協(xié)作，構(gòu)成了深圳打造‘超充之城’的核心競爭力和底氣。”曹鐘雄說，當(dāng)前，深圳不僅有超充，還有快充、雙槍快充等多種技術(shù)路徑和設(shè)施配套布局，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來百花齊放態(tài)勢，建設(shè)“超充之城”將讓產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新邁入新層級，產(chǎn)業(yè)生態(tài)將更具活力和創(chuàng)造力。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
未來，隨著大量超充站的建設(shè)和投運，新能源汽車等大規(guī)模波動式能源消費出現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)在隨機(jī)波動的電源和負(fù)荷需求之間難以實現(xiàn)供需平衡。因此，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、運行控制方式以及規(guī)劃建設(shè)管理都將發(fā)生變革。通過多元互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動、靈活智能的方式促進(jìn)源網(wǎng)荷儲多要素智能協(xié)同，從而構(gòu)建新型電力系統(tǒng)至關(guān)重要。
如何將儲能和充電兩個場景更好地結(jié)合在一起，緩解因“超充”用電功率大幅上升對電網(wǎng)側(cè)帶來的沖擊？韓濤表示，英飛源提出“儲能+充電”解決方案，以自主研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)，通過“能源路由器”把光伏、電網(wǎng)、儲能電池和車的能量轉(zhuǎn)換集成在一套系統(tǒng)里，通過雙向充電、光儲充一體化等解決方案，助力實現(xiàn)車、樁、網(wǎng)互動融合，從而形成大的電能蓄水池，進(jìn)而實現(xiàn)有序合理的電能調(diào)配。
車網(wǎng)雙向互動指新能源汽車不僅可以充電，還可以將車載電能返送回電網(wǎng)，實現(xiàn)再利用。據(jù)統(tǒng)計，一輛續(xù)航600公里的電動汽車停放時向電網(wǎng)返送的電量，可同時滿足5個家庭1天的用電需求。目前，深圳已累計建成20座基于車網(wǎng)雙向電能流動的V2G示范場站，其中，南方電網(wǎng)在深圳龍華區(qū)民興苑小區(qū)投運的粵港澳大灣區(qū)首個車網(wǎng)雙向互動示范項目可以實現(xiàn)汽車返送電。
“投運該項目讓停放的新能源汽車電能有了盤活利用的可能，這是南方電網(wǎng)落實‘雙碳’目標(biāo)，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的又一成果。”南方電網(wǎng)深圳供電局產(chǎn)業(yè)規(guī)劃部高級經(jīng)理梁曉峰表示，新能源汽車從傳統(tǒng)的交通工具變?yōu)橐苿?ldquo;充電寶”，不僅能有效利用電池冗余的循環(huán)壽命，實現(xiàn)能源利用最大化，還能在用電高峰期有效緩解電網(wǎng)壓力。隨著充電市場機(jī)制日益成熟，新能源汽車車主和充電樁運營商還將通過返送電獲取一定收益，實現(xiàn)“車、樁、網(wǎng)”三方共贏。梁曉峰表示：“下一步，深圳供電局將持續(xù)推進(jìn)深圳充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)布局和模式創(chuàng)新，探索規(guī)模化新能源汽車與電網(wǎng)互動關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，助力打造深圳綠色交通先行示范。”
深圳還通過打造國際領(lǐng)先的虛擬電廠管理平臺，加快電力充儲放一張網(wǎng)建設(shè)，以多元用戶的廣泛參與及電力市場體制機(jī)制的建立，驅(qū)動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化，有力支撐深圳綠色能源發(fā)展。
“虛擬電廠通過能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將閑散在終端用戶的充電樁、空調(diào)、分布式光伏等電力負(fù)荷資源聚合起來優(yōu)化控制，形成互聯(lián)網(wǎng)和源網(wǎng)荷儲一體化的數(shù)字化能源管理系統(tǒng)。”深圳虛擬電廠管理中心技術(shù)專家李江南表示，通過打通電網(wǎng)調(diào)度的實時互動壁壘，實現(xiàn)資源接入、運行監(jiān)視、調(diào)令分解、調(diào)度系統(tǒng)交互功能，實現(xiàn)對負(fù)荷側(cè)資源全拓?fù)渎窂綑z索、精準(zhǔn)削峰、電碳數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和多元異構(gòu)能源高效互動。
目前，深圳區(qū)域的虛擬電廠已常態(tài)化參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)業(yè)務(wù)，幫助電網(wǎng)在負(fù)荷尖峰時段“減輕負(fù)擔(dān)”，進(jìn)一步提升用電可靠性和穩(wěn)定性。
到2025年，深圳計劃建成具備100萬千瓦級可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力，引導(dǎo)規(guī)模化可調(diào)節(jié)用戶資源主動參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，每年可減排溫室氣體約54萬噸，有力支撐新型能源體系建設(shè)和綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
同時，在深圳市政府推動下，基于全市域級、全自主可控、精細(xì)建模的統(tǒng)一時空信息平臺，深圳率先打造了國內(nèi)首個“電力充儲放一張網(wǎng)”，以數(shù)字孿生、全景可控的形式，全量接入分布式資源，融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括18萬個充電樁、5100個5G儲能基站、6000個電動自行車充換電柜、1200個光伏站、15個儲能示范站、13個車網(wǎng)互動站、46個換電站及大型數(shù)據(jù)中心等資源，并與虛擬電廠管理平臺協(xié)同，實現(xiàn)分布式資源可觀、可測、可控，全過程科學(xué)化、智能化、精細(xì)化管理。
“以前，充電設(shè)施等電力充儲放資源零星分散，缺乏統(tǒng)一管理，資源價值沒有得到有效發(fā)揮。現(xiàn)在有了‘一張網(wǎng)’，將各類分布式資源聚合起來，形成規(guī)模化的整體性資源，對深圳的電力削峰填谷、能源保障和能源安全將產(chǎn)生實際作用，提升城市能源安全韌性。”南方電網(wǎng)深圳供電局新興產(chǎn)業(yè)部總經(jīng)理馮悅波說。
曹鐘雄認(rèn)為，對深圳而言，按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一深圳標(biāo)識的工作思路，加快建設(shè)世界一流“超充之城”，將加速構(gòu)建人、車、樁、網(wǎng)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來新的跨越式發(fā)展，同時也吹響了建設(shè)新能源高質(zhì)量發(fā)展高地和全球數(shù)字能源先鋒城市的號角，深圳構(gòu)建綠色低碳發(fā)展格局，成為助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的一劑高效推進(jìn)劑。
龔香京表示，接下來，深圳還將通過出臺“建設(shè)高質(zhì)量充電設(shè)施體系工作方案”等舉措，研究制定超級充電站建設(shè)、超充設(shè)備分級評價等地方標(biāo)準(zhǔn)，積極推廣新技術(shù)和新解決方案，加快重點區(qū)域充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，助力建設(shè)運維、產(chǎn)品創(chuàng)新、互聯(lián)互通迭代更新。
