大功率快充技術(shù)或成技術(shù)競爭新焦點

2017-08-16 14:27:08 新能源汽車報　點擊量：評論 (0)

　影響電動汽車發(fā)展的兩大主要因素是里程焦慮和充電焦慮，隨著動力電池技術(shù)的不斷突破，電動汽車續(xù)航里程逐漸提高。乘用車方面由最初的150km，已經(jīng)提升到了400km，基本上已經(jīng)解決了電動汽車的里程焦慮。與此

　影響電動汽車發(fā)展的兩大主要因素是里程焦慮和充電焦慮，隨著動力電池技術(shù)的不斷突破，電動汽車續(xù)航里程逐漸提高。乘用車方面由最初的150km，已經(jīng)提升到了400km，基本上已經(jīng)解決了電動汽車的里程焦慮。與此同時，充電反而變成了一個核心的技術(shù)問題，甚至成為中外新一輪技術(shù)競爭的焦點問題。中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高也曾指出，2020年電動車與燃油車全方位的競爭，快充功率能否達標顯得至關(guān)重要。

　　關(guān)于大功率充電，業(yè)界還沒有對大功率充電進行明確的定義。我們姑且將電動汽車搭載的電量設(shè)定為100kWh（按照每百公里20kWh耗電量計算），且充電倍率＞2C（即半小時充滿電）為前提條件，充電10-20分鐘（與傳統(tǒng)燃油車的加油時間保持一致）可以行駛＞100km的充電功率定義為大功率充電。從盈利方面考慮，當前普遍虧損的充電基礎(chǔ)設(shè)施運營商對于大功率充電是迫切需要的。

　　大功率下新挑戰(zhàn)

　　首先，對于乘用車而言，電池的單體能量密度要達到300Wh/kg，否則對于100kWh的電量裝載難度較大（重量和體積都是瓶頸）。

　　其次，充電倍率也要在2-6C，否則無法保證充電時間。由于鋰離子電池的特性決定了能量密度與充電倍率是魚和熊掌不可兼得的，單獨實現(xiàn)高能量密度或較大的充電倍率還比較容易，但如何平衡這兩種特性是我國動力電池企業(yè)必須要面對的問題。

　　我國動力電池企業(yè)要加大高能量密度快充電池的研發(fā)布局，爭取在2020年補貼取消之前，研發(fā)出有競爭力的產(chǎn)品，以避免市場被外國產(chǎn)品占領(lǐng)。

　　如果未來350kW大功率充電成為現(xiàn)實，同時假設(shè)我國現(xiàn)階段的電動汽車（110kW充電功率）可以正常使用的前提下，大功率充電樁的功率利用還不到1/3，不僅不會縮短充電時間，還會影響大功率充電樁的利用率，因此，必須要提高車輛可負載的電流和電壓。

　　電流大幅度提高會增加車輛電子元器件的發(fā)熱量，浪費電能，同時對于線束的要求也比較高，而相比之下，提高整車的電壓平臺效果要好一些。

　　我國乘用車企業(yè)趁著大功率充電還沒有到來之前，應(yīng)將高電壓平臺的產(chǎn)品列入到研發(fā)規(guī)劃之中，甚至可以根據(jù)國內(nèi)電動汽車市場的發(fā)展情況有序地推進研發(fā)，并驗證技術(shù)可行性，且不可由于技術(shù)門檻高而不去嘗試，防止重蹈覆轍，繼續(xù)走用“市場換技術(shù)”老路。

　　我國零部件供應(yīng)商應(yīng)把自身的技術(shù)研發(fā)規(guī)劃與全球電動汽車的發(fā)展趨勢相結(jié)合，盡早突破高壓零部件的技術(shù)障礙，實現(xiàn)國產(chǎn)化，為“彎道超車”做好準備。

　　保障充電兼容性

　　即使未來大功率充電成為事實之后，對電動汽車來講，可能還是會有一些小功率充電的車存在，這種情況下如何提高整個設(shè)備的功率兼容性，是一個比較關(guān)鍵的問題。

　　充電樁生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)提前布局柔性智能充電技術(shù)的研發(fā)，在充電模式的拓補上要考慮寬范圍功率的兼容性和保持全范圍的高效性。

　　據(jù)了解，我國部分乘用車企業(yè)已經(jīng)規(guī)劃2020年前后實現(xiàn)產(chǎn)品500km續(xù)航，這給標委會提供了足夠時間來驗證技術(shù)的可行性，以及相關(guān)標準的制定，包括連接器、電纜、電流速度、散熱等方面內(nèi)容應(yīng)重新定義或修改。

　　另外，今年3月4－8日，國際電工委員會TC69MT5-6工作組在荷蘭代爾夫特召開了電動汽車大功率充電國際標準第一次會議。該工作組的目標就是為了實現(xiàn)大功率充電，對現(xiàn)有的標準進行全面修訂以適應(yīng)新的技術(shù)要求。我國在標準制定的時候，應(yīng)該更多的參與到國際討論當中，以增強國產(chǎn)電動汽車的國際競爭力。

　　由于充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的門檻較低，缺少必要的產(chǎn)品準入制度，導(dǎo)致市場上的產(chǎn)品種類繁多、質(zhì)量參差不齊。而大功率充電樁對于元器件、耐壓、絕緣、線纜、插頭、散熱、兼容性等方面有更高的要求，為了確保充電的安全性、可靠性和兼容性，認證制度就顯得尤為重要了。國家能源局應(yīng)盡早出臺充電樁產(chǎn)品的認證制度，以保障充電樁的安全性、可靠性和產(chǎn)品一致性，確保充電行業(yè)健康發(fā)展。

　　規(guī)劃用電新模式

　　推廣大功率充電需要規(guī)劃好大功率充電站規(guī)模化后的運行模式，以減小或避免對大電網(wǎng)的沖擊。充電基礎(chǔ)設(shè)施離不開電網(wǎng)，電網(wǎng)公司要做好接入大規(guī)模大功率充電的準備，包括負荷預(yù)測、電源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃等眾多方面。

　　在負荷預(yù)測方面，要在傳統(tǒng)負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，挖掘有序充放電潛力，考慮時空特性，根據(jù)不同類型電動汽車在不同充電行為下對應(yīng)的充電模式，預(yù)測電動汽車充電需求，提高負荷預(yù)測精度。

　　在電源規(guī)劃方面，要依據(jù)電動汽車發(fā)展規(guī)模，分析電動汽車與電網(wǎng)互動促進可再生能源消納的比例，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。

　　在電網(wǎng)規(guī)劃方面，配電網(wǎng)規(guī)劃與充換電設(shè)施規(guī)劃相銜接，根據(jù)不同地區(qū)負荷接入標準、充換電設(shè)施用電容量，及時調(diào)整電力設(shè)計標準，滿足各地電動汽車發(fā)展需求。

　　在城市電網(wǎng)方面，要加大智能化項目和信息通信基礎(chǔ)設(shè)施的投入，為有序充電管理提供支撐；依據(jù)大型集中充電站點建設(shè)需求，及時建設(shè)或改造配套變電站，滿足充電基礎(chǔ)設(shè)施接納條件。

　　在局部配電網(wǎng)方面，要對老舊居民小區(qū)和公共停車場依據(jù)需要及時進行電網(wǎng)增容改造；加強對充電設(shè)施用戶接入把關(guān)，強化用電安全管理；對沖擊性負荷，做好局域電網(wǎng)補強，避免對周圍用戶造成影響。

　　在通信方面，要開發(fā)電網(wǎng)調(diào)度與車聯(lián)網(wǎng)平臺的接口，電網(wǎng)調(diào)度從車聯(lián)網(wǎng)平臺獲取用戶需求和充電設(shè)施實時運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

　　在控制方面，要在設(shè)定的互動目標下，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)實時信息、電動汽車狀態(tài)、用戶需求信息等，構(gòu)建多時間尺度電動汽車與清潔能源協(xié)同優(yōu)化調(diào)動策略，并發(fā)送控制指令。

　　在工作機制方面，要建立多層級電動汽車有序充電架構(gòu)，包括電動汽車用戶管理層、本地能量管理層、集成管理層、電網(wǎng)管理層等，并將其納入需求側(cè)響應(yīng)、調(diào)度的常規(guī)工作運行機制。

　　此外，我國可以考慮在電動汽車推廣力度大的城市先行開展有序充放電試點。比如在北京、上海、天津等城市開展電動汽車通過與電網(wǎng)互動參與輔助服務(wù)等試點工作，探索研究電動汽車參與電網(wǎng)互動，實現(xiàn)有序充放電對電網(wǎng)資產(chǎn)效率的提升。