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我國充換電重點領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的8個重點

發(fā)布日期:2023-03-03

核心提示:我國電動車主的焦慮已從續(xù)駛里程轉(zhuǎn)向了補充能源的便利性,如何加快我國充換電領(lǐng)域的建設(shè)步伐,近日,第六屆中國電動汽車充換電與
 我國電動車主的焦慮已從續(xù)駛里程轉(zhuǎn)向了補充能源的便利性,如何加快我國充換電領(lǐng)域的建設(shè)步伐,近日,第六屆中國電動汽車充換電與驅(qū)動系統(tǒng)學術(shù)研討會舉行,中國電力企業(yè)聯(lián)合會副秘書長劉永東著重談了我國充換電重點領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的8個重點。
 
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為了鼓勵充換電事業(yè)發(fā)展,我國出臺了多項鼓勵政策,尤其是“十三五”時期,我國充電基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)了跨越式發(fā)展,在充電技術(shù)、設(shè)施規(guī)模、標準體系、產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面均取得顯著成效。截止2022年10月,我國新能源汽車保有量突破1000萬輛,公共充電樁168萬臺,充電站10萬座,換電站1827座,私人樁302萬臺。
劉永東說:“《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于進一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》立足于全面支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃落地,強化規(guī)劃引導(dǎo)作用,提出省級和市級充電基礎(chǔ)設(shè)施布局規(guī)劃編制要求,明確了城市公共、縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、高速公路、單位和園區(qū)內(nèi)部等各類充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要求,為‘十四五‘時期,加快形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系提供了目標指引。”
在政策指引下,我國充換電重點領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展有8個重點。一是大功率充電;二是自動充電;三是電池更換;四是關(guān)鍵元器件;五是電動汽車與智能電網(wǎng)融合技術(shù);六是充電服務(wù)與智能運維;七是充電安全及消防應(yīng)急;八是直流母線技術(shù)。
大功率充電不是新名詞,隨著快充越來越多,人們對大功率充電的認識也越來越清晰,然而,以往國內(nèi)建設(shè)的充電樁電壓不太高,為了實現(xiàn)大功率,普遍采用大電流的方式。劉永東認為,提高電流可以實現(xiàn)大功率充電,但是,電流越大電纜發(fā)熱越多,安全隱患越嚴重。“提高電壓是下一代傳導(dǎo)充電技術(shù)整體解決方案。大功率充電技術(shù)是一項系統(tǒng)工程,包含車輛及電池、接口組件、充電系統(tǒng)及通信協(xié)議、檢測技術(shù)的整體解決方案。目前國內(nèi)外主流車企均制定800V高壓平臺提升技術(shù)路線。”
“自動充電要分別考慮兩種情況,無線充電和機械臂輔助充電。”劉永東說。
目前,國內(nèi)有2款在售的無線充電車型,分別為紅旗EHS9(一汽)、智己L7(上汽),還有多款車型正在開發(fā)無線充電系統(tǒng),功率等級包括7.7kW、11kW、22kW。預(yù)計在2023年,中國可銷售的配置無線充電功能車型將達到5個,2024年可銷售的車型可能超過10個。
電動汽車無線充電(EV WPT)的現(xiàn)存技術(shù)問題也不少,主要是無線充電產(chǎn)品本身性能發(fā)展需要滿足主機廠性能要求;充電設(shè)施要提高效率、加強互操作性、提高安全性等方面性能,以及輔助功能的實現(xiàn)方法和測試方法的完善。劉永東說:“電動汽車無線充電系統(tǒng)長期目標是提高充電效率達到94%,確保充電安全;建立完善的研發(fā)生產(chǎn)和測評體系;降低產(chǎn)品搭載設(shè)計周期和成本。”
機械臂輔助充電借助智能化的機械動作,物理傳感技術(shù),實現(xiàn)無人化的充電連接。具備無人化、大功率、高效率等優(yōu)勢。目前主要有三類,針對于城市公交內(nèi)運行的電動客車——充電弓;面向于自動駕駛的商用車——充電機器人;面向于具備自動駕駛、自動泊車功能的乘用車——充電機械手。劉永東說:“無線充電還有一些難點沒有取得重大突破,在一些局部開展運用。”
乘用車的電池更換已較多,商用車主要是后背式換電、底換式換電。2020年工信部、能源總局發(fā)起支持發(fā)展換電模式,并確定宜賓、唐山、包頭為換電重卡試點城市。唐山計劃在試點期間,落地運營換電重卡2600臺,建成投運換電站不少于60座。2022年上半年已推廣應(yīng)用換電重卡1500多臺。受政策引導(dǎo),2022年上半年換電重卡累計銷售4887輛,同比暴漲近15倍,遠超新能源重卡491%的增幅,占新能源重卡48.29%的份額,成為拉動新能源重卡高速增長的主力。
劉永東強調(diào),經(jīng)過近3年的探索,以車企、電池銀行、換電運營商等構(gòu)成的重卡換電產(chǎn)業(yè)生態(tài)雛形已經(jīng)形成。但是,目前仍然存在著諸多需要協(xié)調(diào)解決的問題:缺乏行業(yè)標準,影響車—電—站之間的接口互換,換電機構(gòu)、換電場站兼容;車—電分離的法規(guī)不健全,電池資產(chǎn)相對獨立管理、流通還存在技術(shù)障礙;車載系統(tǒng)自重大明顯影響有效載荷從而影響客戶的選擇;等等。中電聯(lián)、汽標委以及相關(guān)部門都在努力推進制定有針對性的標準、法規(guī)來解決這些問題。隨著換電模式應(yīng)用試點工作的推進,也有助于及時、精準的找出解決問題的方法,然后再大范圍推廣。
關(guān)鍵元器件存在網(wǎng)絡(luò)風險問題,充電樁自身的安全風險包括硬件安全風險、端口安全風險、操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)傳輸風險、數(shù)據(jù)泄露風險。也有運營平臺安全風險和用戶APP安全風險。
電源模塊是關(guān)鍵元器件,充電模塊大功率化已成為發(fā)展趨勢、標準化模塊設(shè)計已成為行業(yè)共識、液冷充電模塊優(yōu)勢明顯。但是,電源模塊也有痛點,模塊噪音比較大,防護設(shè)計有難度,特別是在風沙、鹽霧等常年侵蝕下,失效率隨使用年限逐年上升,充電模塊是主要失效部件,占比超過 50%。
液冷充電也是關(guān)鍵元器件,目前國標單槍最大充電電流限制在250A,提高最大充電電流,可以提升充電功率,大幅縮減充電時間。根據(jù)焦耳定律,電流的提升將大幅增加充電過程中的熱量,因此對大電流充電過程中的熱管理要求很高。液冷充電槍通過冷卻介質(zhì)的循環(huán)流動,把線纜中產(chǎn)生的熱量帶走并由冷卻系統(tǒng)通過熱交換等方式將熱量散去,達到大電流充電的目的。
電動汽車與智能電網(wǎng)融合技術(shù)順應(yīng)新時代充換電的需求,引導(dǎo)用戶有序充電,聚合互動-大規(guī)模消納可再生能源。在這個過程中,V2G技術(shù)將發(fā)揮重要的作用。
目前,設(shè)備高故障,運維壓力大,用戶滿意度低,設(shè)備運維全流程不可控。劉永東用幾個數(shù)字說明了這個問題,某省有直流樁槍口數(shù)超過10萬臺,總充電次數(shù)為1078萬次,總充電電量為2.16億度,故障責任占比分別是車責35%;樁責52%;人責13%。“要利用運維平臺解決信息對稱,資源匹配問題,推動運維服務(wù)在線化、智能化、節(jié)約化。”
安全具有一票否決權(quán),在充換電過程中,安全防范必須足夠高,目前,我國建立的安全防范措施起到了積極作用,但在工作中還有一些不足,比如,數(shù)據(jù)字段限制了某些故障無法預(yù)警;數(shù)據(jù)錯誤情況很多,影響防護的準確率;預(yù)警后無有效途徑對預(yù)警結(jié)果進行驗證;缺少強制標準認證,很難證明其權(quán)威性。
直流母線技術(shù)在充換電中起到重要作用,但也面臨諸多挑戰(zhàn)。目前有多家企業(yè)在開發(fā)預(yù)研該技術(shù)的多種方式,如國網(wǎng)、陽光、華為等;直流母線系統(tǒng)組件未市場規(guī)模化,研發(fā)成本較高,如單級DC/DC直流充電樁、升降壓電池適配器等。劉永東說:“直流母線技術(shù)的挑戰(zhàn)在于變母線電壓的控制邏輯較復(fù)雜,變母線電壓對DC/DC拓撲選擇影響大。”
劉永東介紹了下一步工作重點,最后說:“中電聯(lián)將實施《電動汽車充電設(shè)施碳達峰碳中和行動計劃(2021-2025年)》,開展高質(zhì)量充電行動計劃;推動充電場站能效及低碳對標行動,建設(shè)充電行業(yè)零碳示范場站;開展展全供應(yīng)鏈綠色行動;開展“綠色充電、零碳出行”活動等。”
 

 
 
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