5月22-24日,由充電樁網、充換電百人會、光儲充換產業聯盟聯合主辦的2024第三屆中國國際充電樁及換電站展覽會、2024第十屆中國國際電動汽車充換電產業大會在上海汽車會展中心盛大舉辦。本屆大會以“聚焦高質量·引領新發展”為主題,集“展覽展示+主論壇+11場分論壇+新品發布+品牌評選”為一體。
在分論壇的設置上,11大專場論壇緊緊圍繞充換電產業的熱點話題展開,涵蓋車樁可信認證、新品發布、超充技術、區域運營、車網互動、社區充電、市場趨勢等多個方面,從技術創新到市場應用進行全方位探討,引領政府部門、專家學者及充換電上下游企業高層等2000+參會代表,一同探討充換電產業的無限機遇。
5月23日,「社區充電」專場論壇深入探討物聯網、大數據、人工智能等技術在社區充電領域的應用,提高充電設施的智能化水平,提升用戶體驗。北京鏈宇科技有限責任公司董事長&總經理 秦宇迪以《車-房-網融合互動V2X解決方案》為主題進行演講。
演講全文
秦宇迪表示,鏈宇科技主要關注將電動汽車與建筑、電網的能源互動相結合,尤其是樓宇、社區、工業園區的應用,可以理解為表下的一種車和微電網的互動,即電動汽車與微電網、配網之間的互動,而不涉及與電網營銷口和電力部門之間進行的反向結算。
他指出,在“雙碳”目標下重點關注兩個主要方面:一是源側的新型電力系統建設,包括光伏和風電;二是新能源電動汽車,即交通電氣化。
他認為,當前充電場站正在向光伏車棚和光儲充一體化的方向發展,然而從用戶側角度考慮,用戶側的靈活負荷應與建筑深度結合,以構成負荷可控的能源互聯網,從而更好地實現節能、降碳、光伏消納以及電費節省,并與電網的峰谷電價模式更好匹配。
目前電網面臨的壓力主要來自兩方面:一是能源側大量波動性的可再生能源,如風電和光伏;二是用戶側大量電動汽車無序的慢充、快充、社區充電、超充需求。此外,建筑自動化系統和電氣化的需求也在增加,如北方地區由熱供暖、燃氣供暖轉為電供暖,整體負荷也在逐步上升。更為重要的是,隨著AI發展,數據機房和算力機房的投入也增加了建筑或園區的用電負荷。因此,電力市場機制之間必須協同。
他強調,在電力市場發展仍存在滯后性的情況下,需要通過用戶側的協調解決這些問題。
談及早上的車網互動專場,他講到很多專家們分享了中短周期鋰離子電池非常適合充放電和儲能,而電動汽車所載有的大量電池儲備可以作為社區、樓宇、園區的“移動充電寶”,這比固定儲能設施更具靈活性和成本效益。電動汽車的電池不僅能作為能源,還能作為能源+儲能雙向復用的產品。
此外,車規級產品遠超目前的儲能和電端氣設備,其中車規級是最高的。車規級產品的電池管理系統(BMS)和相關技術能夠提供更高的安全保障。因此,無論是在公共充電場站還是在社區,電動汽車都應該與路基端進行互動。
總體來看,車網互動一般分為多個級別。目前,更高級別的電網互動仍然較少,需要國網和南網的支持。以鏈宇科技現在與深圳供電局合作開展的南網規模化車網工程示范項目為例,5月15日實現了反向放電,并從中獲得了收益,但這需要與虛擬電廠的結算和調度部門緊密聯動。
另一種更廣泛的模式是與許多運營商合作。由于鏈宇科技并不直接運營,而是專注于提供軟硬件和解決方案的技術服務,公司主要在表下與家庭光伏、樓宇、小區的其他用電負荷進行互動。當其他負荷增加時,充電負荷就會減少;當其他負荷減少時,增加充電負荷,實現有序的能源物聯網管理。
正因為如此,車網互動技術體系需要在多個方面進行突破,包括車端、BMS、電芯的雙向充放電壽命和質保,到充電樁、聚合商,再到家庭戶用到微網,以及從微網到配網、大電網的調度和源端協同。
他還特別介紹了當前清華大學和鏈宇科技在用戶側及表下建設中,從電動汽車、電池到小區、社區、微網方面的重要技術突破。
第一,現在很多充電企業和運營商都提供電池檢測服務。這種服務主要是利用電池電化學EIS頻譜分析,通過雙向互動和有序調控來檢測電池的狀態。電池在充電過程中,不僅僅是簡單的恒流恒壓曲線,而是會隨著負荷變化而調整電流和功率。這樣,通過觀察電流和電壓的變化,鏈宇科技可以得到更多關于電池內部狀態的信息,這對電動汽車的安全和監控非常有幫助。雖然鏈宇科技平時不會特意停下來給電池做完整的頻譜分析,但通過有序充電和V2G(車網互動)調節功率和電流的方式,鏈宇科技同樣可以達到檢測效果。
第二,在農村地區實現車網互動時,充電設備的AC/DC端可以為離電網儲能系統提供虛擬同步支撐作用。這意味著,當農村社區安裝了V2G有序充電樁后,如果出現供電不足的情況,電動汽車完全可以支撐起220V和380V三相交流電的小型配網的整體運行,實現離網虛擬同步和支撐。
第三,在公共場站一般會有換電站。鏈宇科技現在與很多車企合作,將換電的電池與換電站的屋頂光伏系統以及旁邊的超充和V2G結合起來,形成直流微電網進行能源管理,從而實現更好的能源調度和優化。
換電站在補能時,優先使用的是光伏電力,或者從那些停留時間較長、用戶不急著用的車上取電,這種方式為電動汽車提供了更多互動和優化空間。
他指出,大家通常認為電池以往都是通過常規充電,直觀上認為超充會對電池造成損害。實際上,通過高頻雙向充放電和適當的功率調節,不僅不會損傷電池,還能延長電池壽命。例如,鏈宇科技與北汽和殼牌合作中,解決了電動汽車高頻雙向充放電過程中如何延展電池壽命,甚至讓電池壽命做到一定的保養和提升,并發現對電池進行適當的功率調節和反向放電,相比于常規的即插即充形式,能夠讓電池壽命更長,甚至起到反向的保養作用。
2022年冬奧會上,鏈宇科技與殼牌、北汽ARCFOX 極狐新車型全面實現了電動汽車和光儲充微電網在冬季氣候下,既不用依賴電網,又能在10分鐘內快速充電150公里。這主要得益于鏈宇科技對電池壽命的管理和雙向調節技術。
目前,鏈宇科技不僅在新能源汽車和充電樁上應用這些技術,還在儲能和換電站上進行應用。例如,鏈宇科技開發了電機和電機控制器的實施方案,實現對電動汽車的雙向有序調節、脈沖式調節,幫助電動汽車在低溫環境中加熱電池。
他闡述道,由于電池內部的電化學反應,鋰離子在正極和負極之間進行移動會導致濃度問題,快充時容易導致局部濃度不均,產生析鋰問題。但通過功率的瞬時調節和反向放電脈沖,可以讓內部鋰離子傳遞更均勻,同時給電池帶來一定的產熱效果,從而避免壽命損傷。
此外,通過對日歷壽命和循環壽命的存儲調節,最終可以實現對高鎳、磷酸鐵鋰電池在V2G和電網互動中的應用,整體提升電池的壽命和延展壽命的表現,包括從學校科研到跟主流車企進行聯合開發實現的系列化技術,這些技術已經在車端的電池管理系統(BMS)中得到了協同應用。
鏈宇科技除了與北汽等車企合作開發技術外,還提供社區、車-房一網互動端的能源解決方案和AIOT解決方案。此外,團隊專家為歐陽明高院士、清華電力電子所所長孫凱教授、清華碳中和研究院王賀武教授等人,創始團隊都是清華大學的本科和博士。
在業務方面,鏈宇科技為車企和BMS提供低溫加熱、基于有序和雙向V2G的安全預警,以及在充電、放電、電網交互過程中實現無損快充和延長電動汽車壽命的技術。鏈宇科技致力于將電池算法技術賦能給車企合作伙伴。
無論是在社區還是公共充電場站,電動汽車的品牌和電芯不同,車主的用電需求也不同。鏈宇科技根據每輛車的需求,設計不同的充電方案,有的車充電,有的車低功率充電,有的車反向放電,并綜合考慮社區、建筑、配網的電力負荷,利用峰谷電價差為用戶和業主提供收益。
鏈宇科技還參與了深圳的虛擬電廠和華北輔助調峰,為用戶和投資方提供更多收益來源。公司自研產品主要涉及V2G領域,有序充電、直流充電、交流充電等產品是由合作伙伴提供,最主要的是面向多款車型電池的算法庫以及更多電動汽車可以支持V2G整車通信協議的打通,集合各位伙伴共同提供面向建筑、特定場景的柔性控制電動汽車負荷的產品。目前包括為很多甲方開發的零C云、V2G錢包、充放電結算,以及對接虛擬電廠,擴充用戶側可調資源的整體數量。
在社區充電方面,公司主推方案不僅僅是建充電樁,還包括在小區和園區邊上建設光伏車棚+充電樁+儲能等多種設施,更多參與小區、社區、園區電力調節,并在變壓器端結合整體的負荷做動態變化。
在物聯網架構上,鏈宇科技的核心產品是零C云,能夠將不同充電樁和儲能系統做統一接入,與格力、西門子等公司的設備協同工作。基于負荷情況進行調節,在讓用戶不增加變壓器、不增加虛量電費的情況下,結合建筑降低能耗,給電動汽車的充電拉滿功率。
鏈宇科技在AI系統中協同打通天氣預測、用能數據預測、電動汽車出行預測等大數據,實現更精準的能耗管理和負荷調度調節,并幫助業主和投資方做加速仿真和策略開發的套件。
秦宇迪強調道,目前鏈宇科技的方案已經應用在物流園、上海豐田研發中心、深圳的超充之城建設以及發改委和住建的大樓和園區設計中。同時,公司還為奧特萊斯和萬達的停車場和樓宇提供了一系列車-房-網能源解決方案。