成本高、普及難......如何做好新能源汽車這“樁”事

2024-12-08 18:01:14 科技日?qǐng)?bào)

11月14日，隨著一輛粉色車身的嵐圖知音新能源汽車緩緩駛出生產(chǎn)線，大屏幕浮現(xiàn)出“10000000輛”等字樣。當(dāng)天，2024年中國新能源汽車1000萬輛達(dá)成活動(dòng)在湖北武漢舉行。

這是中國新能源汽車年產(chǎn)量首次突破1000萬輛，刷新了全球新能源車年產(chǎn)量新紀(jì)錄。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，今年8月，新能源汽車國內(nèi)銷量首次超過燃油車，8—10月，國內(nèi)市場新能源汽車占比連續(xù)三個(gè)月超過50%。

伴隨著我國新能源汽車一路高歌猛進(jìn)，新能源汽車充電補(bǔ)能技術(shù)也按下了“快進(jìn)鍵”。2024年，被譽(yù)為中國超充發(fā)展的元年。超充技術(shù)，最快可實(shí)現(xiàn)“充電一秒跑一公里”，有效緩解了長期困擾新能源汽車產(chǎn)業(yè)的“里程焦慮”。

圖片來源：嵐圖汽車

超充元年已來，充電能和加油一樣快嗎？

“一杯咖啡，滿電出發(fā)”

“電量從13%到81.5%，充電只需12分鐘，充電效率是特斯拉Model Y的4倍。”嵐圖汽車首席執(zhí)行官（CEO）盧放現(xiàn)身說法。今年，他駕駛最新款嵐圖知音，從武漢到杭州，跑了800多公里，全程高速，開著空調(diào)，只在服務(wù)區(qū)充了一次電。

“很多用戶對(duì)純電車心存顧慮，現(xiàn)在有了超充技術(shù)，就不需要為充電焦慮了。”盧放說。

新能源車充電技術(shù)經(jīng)歷了幾次更新迭代。最初，新能源車充電電壓是220伏，車主在家接個(gè)插線板就可以直接給車充電。隨后，有了“慢充”，交流電充電樁不能直接給車充電，要通過車載充電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電后，才給車充電。由于車載充電機(jī)不能做太大，功率也不大，大概需要7個(gè)小時(shí)才能充滿電。后來的“快充”也叫直流快充。充電樁把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，輸送給電動(dòng)汽車，可以在1個(gè)小時(shí)內(nèi)給車充電至80%。相比慢充的220伏輸出電壓和7千瓦充電功率，快充輸出電壓和充電功率分別躍升至380伏和60千瓦。

超充，是更厲害的快充，使用功率更大的直流電，可在10分鐘內(nèi)將電量由20%充至80%，相當(dāng)于55度電或320公里的續(xù)航。根據(jù)業(yè)內(nèi)定義，超充的單槍充電功率不小于350千瓦，最大輸出電壓不小于1000伏，持續(xù)充電電流不小于400安培。

普通的快充電車，在超充樁也可以充電。因?yàn)槎叩慕涌跇?biāo)準(zhǔn)是一樣的。只不過超充樁會(huì)自動(dòng)識(shí)別，按快充的模式給快充車充電。

“超充樁所用技術(shù)，與快充樁頗為不同。”北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國家工程研究中心專家寧述勇說，由于超充散熱要求更高，得采用液冷系統(tǒng)，包括散熱器、冷卻液、泵和管道網(wǎng)絡(luò)——在電纜和充電槍之間設(shè)置專門的液體循環(huán)通道，通道內(nèi)加入冷卻液（乙二醇水溶液或油），高效帶走充電線纜上的熱量，讓更細(xì)的充電線可加載更大的電流。由于使用液冷技術(shù)，超充槍的線更細(xì)、更輕，力氣小的車主也能一手提起。

當(dāng)然，液冷技術(shù)門檻也更高。“合格的冷卻液有一定的防腐蝕、除銹的作用。反之，如果冷卻液工藝不過關(guān)，則會(huì)造成液冷板腐蝕、堵塞，甚至損害水泵。”寧述勇說，液冷技術(shù)除了對(duì)冷卻液質(zhì)量要求高，防止液體泄漏也是一大難題。比如，充電槍使用環(huán)境復(fù)雜，拖拽頻繁，時(shí)常跌落、被碾壓，因此對(duì)連接位置的密封性要求更高。

此外，充電槍工作時(shí)，通過端子的電壓較高、電流較大，端子位置會(huì)產(chǎn)生更大熱量，外殼材料常選用導(dǎo)熱塑料來加快散熱。為固定端子和連接導(dǎo)線，保證槍頭的防塵、防水性能，部分槍頭會(huì)填充高導(dǎo)熱系數(shù)的灌封膠。

據(jù)推算，液冷充電槍成本約占整個(gè)充電樁的21%，成為成本僅次于充電模塊的組件。

與主流新能源車電氣架構(gòu)系統(tǒng)的400伏平臺(tái)不同，超充電池系統(tǒng)大多匹配800伏高壓平臺(tái)。相比大電流，高電壓方案可減少發(fā)熱，而且占用空間少，更受廠商青睞。但為了匹配高壓平臺(tái)，車企需要升級(jí)電氣架構(gòu)系統(tǒng)，將半導(dǎo)體器件由硅基的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）迭代為造價(jià)更高的碳化硅材料。

據(jù)國泰君安證券研報(bào)測算，400伏平臺(tái)升級(jí)為800伏高壓平臺(tái)，將合計(jì)增加整車成本超4000元。不過，隨著規(guī)模化效應(yīng)的顯現(xiàn)，這個(gè)成本差額預(yù)計(jì)會(huì)降低。

尚未打通“最后一公里”

新能源乘用車市場中，800伏高壓車型的數(shù)量和銷量正在逐年增長，市場滲透率也在穩(wěn)步上升。800伏高壓車型數(shù)量從2022年的13款增至2023年的37款，2024年前5個(gè)月更增至48款；800伏高壓車型滲透率從2022年的2.5%，上升至2024年1—5月份的7.7%；800伏高壓車型2022年售出12.9萬輛，2023年達(dá)到32.1萬輛，2024年前5個(gè)月的銷量已達(dá)到24.6萬輛。

“汽車具備800伏這個(gè)接口，就有超充功能。許多車企把超充功能打造成亮點(diǎn)。”北方工業(yè)大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究中心研究員張翔告訴科技日?qǐng)?bào)記者，800伏高壓充電系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于吉利汽車、一汽紅旗、上汽通用、小米汽車、理想汽車等品牌20萬元以上車型。而且得益于成本降低與規(guī)模化生產(chǎn)，北汽新能源、比亞迪汽車、嵐圖汽車中20萬元以下的車型也搭載了800伏高壓充電系統(tǒng)。

圖片來源：嵐圖汽車

隨著越來越多的超充車型問世，超充樁匹配不足的問題則浮出水面。張翔把這一矛盾比喻為“先有雞還是先有蛋”——充電樁運(yùn)營商擔(dān)心超充車型數(shù)量少，建超充樁是賠本賺吆喝；消費(fèi)者則擔(dān)心超充樁數(shù)量少，花錢買車之后用不上超充樁。

“一方面，目前超充站建設(shè)成本比較高，大約是快充站的5倍、慢充站的10倍。另一方面，超充對(duì)電網(wǎng)的電流、功率都有很高的要求；如果電力容量不夠，就無法建網(wǎng)點(diǎn)。”張翔說。

此外，超充站面臨成本高、盈利難的問題。張翔說，就現(xiàn)階段而言，超充站建起來利用率不高，市面上帶有800伏接口的新能源車數(shù)量少，電站需要很長時(shí)間才能盈利。據(jù)專業(yè)人士測算，超充車輛占比達(dá)到15%以上時(shí)，超充設(shè)備才有盈利空間，按照目前的發(fā)展速度，預(yù)計(jì)需要3到4年時(shí)間。

也正是因?yàn)槌杀竞屠寐实脑颍诟咚俟飞吓鋫涑錁陡y。目前高速上往來車輛還是以燃油車居多，只有節(jié)假日的時(shí)候，才出現(xiàn)新能源車扎堆充電的情況。“別說建超充樁，就現(xiàn)在運(yùn)營的這些快充電樁，幾乎都是不盈利的。這意味著，跑長途時(shí)想實(shí)現(xiàn)充電像加油一樣快，還有很長一段路要走。”張翔說。

超充樁的這筆經(jīng)濟(jì)賬，也影響了消費(fèi)者購車的積極性。由于超充樁初期建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用較高，充電費(fèi)就比較高。“我長期用超充，充200元電在市區(qū)能跑400公里左右，這個(gè)成本其實(shí)比燃油車沒便宜多少。”北京一位新能源車主表示。

“成本是影響消費(fèi)者選擇的重要因素。”張翔認(rèn)為，“用較高花費(fèi)換取寶貴時(shí)間，目前超充的商業(yè)模式還處于初級(jí)階段，需要一個(gè)培養(yǎng)用戶、打造環(huán)境的過程。”

高德地圖超充站檢索數(shù)據(jù)顯示，我國超充站已達(dá)7700余座。超充產(chǎn)業(yè)鏈上，上游的充電設(shè)備制造商有科士達(dá)、盛弘電氣、特銳德等；中游的建設(shè)和運(yùn)營商主要有星星充電、特來電、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等。按超充站屬性，則可分為以中石化、中石油、國家電網(wǎng)構(gòu)成的國企超充站；以星星充電、特來電等構(gòu)成的第三方超充站；以蔚來、小鵬、理想等構(gòu)成的車企自營超充站。

“隨著大家對(duì)充電效率要求越來越高，以及超充樁普及后使用成本的下降，超充樁一定是未來發(fā)展趨勢。”張翔說。

各顯神通織密超充網(wǎng)絡(luò)

萬事俱備，只欠東風(fēng)。廣大新能源車主充電何時(shí)能像加油一樣便捷？

今年6月，交通運(yùn)輸部等部門印發(fā)《交通運(yùn)輸大規(guī)模設(shè)備更新行動(dòng)方案》，提出科學(xué)布局、適度超前建設(shè)公路沿線新能源車輛配套基礎(chǔ)設(shè)施，探索超充站、換電站、加氫站等建設(shè)。

政策的出臺(tái)將助力超充站建設(shè)。業(yè)界普遍認(rèn)為，超充樁發(fā)展初期還是需要政府的資助和支持。

“針對(duì)經(jīng)營初期超充樁利用率不高的情況，可以通過補(bǔ)貼的方式，比如按功率、電量給予補(bǔ)貼，或者規(guī)定補(bǔ)貼年限，讓運(yùn)營商盡快回本。”在張翔看來，可以通過出臺(tái)相關(guān)政策等方式，例如要求新建樓盤停車場、商場按比例配置超充樁，來支持超充技術(shù)的普及。

當(dāng)前，多地積極采取措施支持超充站建設(shè)。目前，廣東省超充站數(shù)量已超千座。這其中，深圳市可謂沖鋒在前。2023年6月，深圳市政府啟動(dòng)建設(shè)“超充之城”。如今，一個(gè)個(gè)紫色外觀的超充站在深圳街頭投入運(yùn)營。截至今年10月，深圳累計(jì)建成超充站671座，超充站、充電槍數(shù)量超過加油站、加油槍數(shù)量。深圳今年底計(jì)劃建成1000座超充站，形成“600米充電圈”。

深圳還基于全市域級(jí)、全自主可控、精細(xì)建模的統(tǒng)一時(shí)空信息平臺(tái)，打造“電力充儲(chǔ)放一張網(wǎng)”，讓原本零星分散的充電樁、儲(chǔ)能站、光伏站等電力充儲(chǔ)放資源，以數(shù)字孿生、全景可控的形式接入“一張網(wǎng)”中，為新能源車主提供“一鍵找樁、一鍵充電”等公益性服務(wù)，可消除因不同運(yùn)營商App端口不一，用戶需要反復(fù)注冊(cè)和充值的煩惱。

有深圳車主表示，依靠超充，自己半個(gè)多月才補(bǔ)一次電，僅需20分鐘，續(xù)航近500公里，可滿足上下班通勤和周末周邊游的需求。充電樁過去1小時(shí)只能充1輛車，現(xiàn)在可以充3輛，大幅提升了充電站的運(yùn)營能力，降低了充電站對(duì)車位數(shù)量、土地空間的需求，達(dá)到了“以時(shí)間換空間”的目的。

在北京，留心觀察的話也不難發(fā)現(xiàn)，商場地下停車場、超市前地面停車場等場地新裝了各式各樣的超充樁。北京市發(fā)改委等部門發(fā)布的《本市加快推進(jìn)新能源汽車超級(jí)充電站建設(shè)實(shí)施方案》提出，北京將利用公共停車場、交通樞紐、閑置土地，以及居民小區(qū)周邊綠地小規(guī)模硬化地面，加快推進(jìn)超充站建設(shè)。2025年底，北京將建成1000座超充站。

該方案還明確，支持市屬國企利用公交場站、現(xiàn)有加油站、環(huán)衛(wèi)站、熱力站建設(shè)超充站，積極探索利用橋下空間建設(shè)超充站；探索利用現(xiàn)有加油站建設(shè)立體超充站，鼓勵(lì)已建充電站升級(jí)改造為超充站。

今年8月，國家電網(wǎng)在北京建設(shè)的首批超充站正式投入運(yùn)營。這些超充站通過對(duì)充電樁進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率分配，可自動(dòng)匹配車端需求功率，使電力資源利用率更高。

國內(nèi)各新能源車企也在積極建設(shè)自己的超充網(wǎng)絡(luò)。截至目前，蔚來共建有超充站2279座，小鵬有354座，理想有444座，極氪456座。

嵐圖汽車不久前建成的智慧超充站，不僅配套了自動(dòng)充電機(jī)器人，還配備了全球首個(gè)兆瓦級(jí)品牌超充樁，最快能實(shí)現(xiàn)每秒充電續(xù)航1.7公里。嵐圖汽車計(jì)劃，2025年底在全國建成200座超充站，到2026年在全國聯(lián)合部署1000座超充站、超過10000個(gè)超充樁。

與此同時(shí)，中國超充技術(shù)也正走向海外。今年3月，首座液冷超充站點(diǎn)在土耳其正式上線。該站點(diǎn)配置一臺(tái)華為600千瓦液冷超充主機(jī)，能同時(shí)滿足4輛車的快速充電需求。

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