7月7日，2021第七屆中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會(huì)（簡(jiǎn)稱金磚充電論壇））在上海汽車會(huì)展中心順利召開。本屆金磚充電會(huì)議為期兩天，主題為“聚力高質(zhì)量 賦能新發(fā)展”，采用“會(huì)議論壇+展覽展示+體驗(yàn)營(yíng)銷三位一體的創(chuàng)新模式，多項(xiàng)重點(diǎn)活動(dòng)同期同地舉辦，充分協(xié)同聯(lián)動(dòng)，品牌效應(yīng)和影響力大幅提升。
劉軍出席論壇并發(fā)表主題演講——《換電站中充電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)》。
以下為演講實(shí)錄：
主持人：感謝趙總的發(fā)言，下一位有請(qǐng)珠海泰坦科技股份有限公司 泰坦集團(tuán)副總裁 劉軍，《換電站中充電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)》。有請(qǐng)！
劉軍：上午董秘書長(zhǎng)說了到底是充電合理還是換電合理，其實(shí)能滿足用戶需求的都是合理的，不管是換電系統(tǒng)還是充電系統(tǒng)，其實(shí)里面的核心都是整個(gè)充電設(shè)備。
目前這個(gè)充電設(shè)備門檻其實(shí)并不高，國(guó)內(nèi)據(jù)說已經(jīng)有上千家企業(yè)在做，但是好的充電設(shè)備是什么樣的，我覺得一個(gè)好的充電設(shè)備就是一個(gè)能穩(wěn)定運(yùn)行，滿足充電人員充電需求，能為運(yùn)營(yíng)商賺錢的設(shè)備就是一個(gè)好的設(shè)備。
在行業(yè)里面已經(jīng)摸爬滾打15年了，我今天為大家分享一下在這個(gè)行業(yè)里面，重點(diǎn)在換電領(lǐng)域里面的充電設(shè)備的發(fā)展情況。
大家好，我來自珠海泰坦公司，今天重點(diǎn)講一下?lián)Q電系統(tǒng)里面的充電，可能在座都是做充電的，跟換電設(shè)備的。換電領(lǐng)域的充電我們其實(shí)是最早從奧運(yùn)會(huì)就開始做了。
泰坦也是一個(gè)老牌電力電子公司，目前從奧運(yùn)會(huì)開始一直做到現(xiàn)在，為國(guó)內(nèi)各類大型相等提供了里面充電系統(tǒng)，后來我們也是雙輪驅(qū)動(dòng)，從設(shè)備的制造商和銷售方轉(zhuǎn)變到了運(yùn)營(yíng)方。目前，我們?cè)O(shè)備的售后總共有30多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，遍布全國(guó)各個(gè)城市。
在15年過程中，我們有超15年設(shè)備的建設(shè)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)設(shè)備門檻不高，我們說賣一臺(tái)設(shè)備其實(shí)除了賣設(shè)備還要提供服務(wù)，如果沒有服務(wù)，純賣一個(gè)設(shè)備的話，最后坑的應(yīng)該是運(yùn)營(yíng)商。
目前我們總共項(xiàng)目遍布130+城市，參與1000+座集中式充電站項(xiàng)目，投運(yùn)換電站充電設(shè)備超300座，從2014年至今服務(wù)客戶總數(shù)超過1600+，在為換電設(shè)備提供充電設(shè)備的總的功率超過30萬(wàn)KW，單個(gè)充電站最大總裝機(jī)功率達(dá)到19200KW。
這是我們近10來年已經(jīng)做的換電類項(xiàng)目，從奧運(yùn)會(huì)的充電站到世博會(huì)的充換電，到亞運(yùn)會(huì)，到國(guó)網(wǎng)、薛家島到國(guó)網(wǎng)一系列換電站，到目前運(yùn)營(yíng)了315座奧動(dòng)換電站。
這是我們?nèi)盗械漠a(chǎn)品。
說到換電不得不說換電站的發(fā)展沿革。其實(shí)在2012年以前，“十城千輛工程”啟動(dòng)以后，當(dāng)時(shí)的一些換電項(xiàng)目都是基于政府及央企的一些行為，最早的奧運(yùn)、世博、亞運(yùn)會(huì)到后來國(guó)網(wǎng)做的青島薛家島，北京航天橋、高安屯這些換電站當(dāng)時(shí)并不是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，而是政策性項(xiàng)目的鋪墊。真正從2016-2019年，我們一些主機(jī)廠，北汽、蔚來汽車、吉利、廣汽、一汽陸續(xù)推出換電車型，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商，包括主機(jī)廠自己運(yùn)營(yíng)的換電站在投入使用，我們?yōu)檫@些換電站提供了換電站里面的充電系統(tǒng)。整個(gè)設(shè)備歷經(jīng)了三代，出貨了30萬(wàn)KW。
到2020年，換電突然站上風(fēng)口。我們也看到了市場(chǎng)的大發(fā)展，進(jìn)一步推出了儲(chǔ)能的方案、功率動(dòng)態(tài)分配的方案，與主機(jī)廠、與各大換電站的運(yùn)營(yíng)商進(jìn)入了深入合作的階段。
我們從工信部找到一些數(shù)據(jù)，這是一些目前換電的數(shù)據(jù)。截止到今年5月份，目前換電車輛有15萬(wàn)多輛，私人乘用車大概占到7.88萬(wàn)輛，占總數(shù)一半，大家知道這是目前國(guó)內(nèi)支持換電私人乘用車是什么品牌。另外的一半主要是用在網(wǎng)約車跟出租車上?，F(xiàn)在整個(gè)各個(gè)主機(jī)廠出了23個(gè)充換電一體化的車型。
整個(gè)換電站的運(yùn)營(yíng)情況是什么樣？目前私有云換電站利用率30%，網(wǎng)約車換電站利用率34%，這個(gè)利用率是單日平均換電次數(shù)比上設(shè)計(jì)的最大換電能力。
從這個(gè)數(shù)據(jù)上來看，大家一看覺得數(shù)據(jù)也不是特別差，但是從換電行為數(shù)據(jù)上來看一下，開始這個(gè)數(shù)據(jù)拿到，我都有點(diǎn)不太相信。
從網(wǎng)約車一般換電它的容量都是在35-95之間，私家車也差不多。月平均換電次數(shù)，大家注意這是一個(gè)平均的次數(shù)，網(wǎng)約車一個(gè)月只有不到5次，私家車不到4次的換電次數(shù)。這里面肯定有很多人有疑問，出租車、網(wǎng)約車很多車都是一天一換，這是在好的地方，不好的地方換不了電，有些還是處于在充電的過程中。
月平均換電量，網(wǎng)約車大概143度/月，私家車181度/月，月平均行駛消耗電量，網(wǎng)約車600度/月，私家車315度/月。
我們分析了這些數(shù)據(jù)，其實(shí)可以發(fā)現(xiàn)很多問題?，F(xiàn)在建換電站肯定很難賺錢，投資成本很高，未來的換電站到底應(yīng)該是什么樣子？我們總結(jié)了一些，未來的換電站應(yīng)該是高效、穩(wěn)定、可以靈活配置，有大數(shù)據(jù)分析，能從資產(chǎn)的全生命周期來考慮的這么一個(gè)換電站。
針對(duì)我們對(duì)未來?yè)Q電站充電系統(tǒng)和行業(yè)的推演，我們開發(fā)了TT-Power-Swap-D、TT-Power-Swap-F、TT-Power-Swap-E、TT-Power-Swap-I四個(gè)系列產(chǎn)品，在10年發(fā)展歷程當(dāng)中承擔(dān)不同的角色。
從2016年開始，陸續(xù)推出第一代的乘用車的換電站，2016年以前剛才說的那些大的換電項(xiàng)目，其實(shí)都是商用車，電動(dòng)大巴車的換電。后面真正市場(chǎng)化以后，就是乘用車的，尤其是奧動(dòng)新能源現(xiàn)在布局了300多座換電站，我們當(dāng)時(shí)給它配備了固定功率的充電產(chǎn)品，從最初的20KW的模組一直到30、到40三個(gè)模組。我們后來又推出60KW、80KW兩個(gè)功率等級(jí)的充電模組，以適應(yīng)大電量的車型，因?yàn)樗膿Q電站目前是兼容7、8種車型的，所以來?yè)Q電的車輛，它的電池參數(shù)不一樣相同。
這張圖是目前給它提供的換電模組設(shè)計(jì)的機(jī)柜（如圖）。這個(gè)里面我們的模組與BMS在交互，模組與站級(jí)系統(tǒng)交互，這里面模組的數(shù)量全部是客戶定制化的。
但是，這個(gè)運(yùn)行了這么長(zhǎng)時(shí)間以后，我們發(fā)現(xiàn)第一代乘用車的換電站在運(yùn)營(yíng)過程中遇到了很多問題。問題表現(xiàn)在哪兒？
1）“換電網(wǎng)絡(luò)”先行。初期換電站利用率較低，投資卻很大。
2）后期擴(kuò)展升級(jí)難度大，無法滿足未來?yè)Q電需求。有些地方車輛爆發(fā)式增長(zhǎng)，比如說廣州、廈門原有建的，很容易達(dá)到了峰值，但是有些地方大家換不上電，有些換電站又吃不飽。
3）利用率較高的站點(diǎn)，換電高峰電池充電速度及周轉(zhuǎn)不能滿足需求。
4）模塊故障無法及時(shí)恢復(fù)時(shí)，直接影響充電效率，進(jìn)而影響換電運(yùn)營(yíng)。
5）固定功率模式下，很難達(dá)到模塊的最優(yōu)效率?，F(xiàn)在大家都在精細(xì)化運(yùn)營(yíng)，效率每提高一個(gè)點(diǎn)，其實(shí)對(duì)運(yùn)營(yíng)商來說都是提升他的收入。
6）利用率低，待機(jī)損耗大，利用率高，功率模塊壽命低。
在這種情況下，我們推出了全新一代“效率更高，投資可控”的換電系統(tǒng)充電產(chǎn)品，TT-Power-Swap-F系列產(chǎn)品。
這個(gè)產(chǎn)品有什么特點(diǎn)？
這個(gè)產(chǎn)品現(xiàn)在是兩個(gè)，一種是簡(jiǎn)易化的。相鄰兩個(gè)倉(cāng)位的充電機(jī)可通過功率切換模塊進(jìn)行投切，就是說在換電需求不是特別高的時(shí)候，車輛不是特別多的時(shí)候，我可以讓它充慢一點(diǎn)目前，相鄰的這兩個(gè)倉(cāng)位可以分別對(duì)兩個(gè)電池模組進(jìn)行充電。但是如果突然某一個(gè)電池需要大功率充電的話，我馬上可以把這相鄰的兩個(gè)倉(cāng)給它并聯(lián)起來，為其中一個(gè)進(jìn)行充電。這種適用于換電站網(wǎng)點(diǎn)鋪設(shè)初期，短期內(nèi)周轉(zhuǎn)效率不高的場(chǎng)景；使用這個(gè)方案可減少單倉(cāng)的功率配置，利用相鄰倉(cāng)位的功率提高功率使用率；單倉(cāng)功率如果不滿配，其實(shí)整個(gè)投資的功率也是減半的。這是一種，我們叫“快慢充一體模式”。
另外一種模式是“功率動(dòng)態(tài)分配模式”。N個(gè)固定模組，配套X個(gè)動(dòng)態(tài)模組;動(dòng)態(tài)模組的功率可按需隨機(jī)投切到任何有需要的固定模組該產(chǎn)品為定制產(chǎn)品，根據(jù)換電站設(shè)計(jì)服務(wù)能力、電池情況等因素，綜合考慮。在空間按滿足的前提下，動(dòng)態(tài)模組的數(shù)量可隨著換電站使用率增加而擴(kuò)展。
適用于換電頻率極高的換電站；或未來潛力極大的新建站。具備電池倉(cāng)儲(chǔ)條件的換電站周轉(zhuǎn)效率的首選方案。
適合服務(wù)不同容量電池；且充電過程中存在短時(shí)間大電流輸出需求的充電模式。當(dāng)充電頻率不高時(shí)，該模式可以滿足充電模塊效率尋優(yōu)的需求，提升模塊效率、減少電損、延長(zhǎng)模塊壽命。
看一下亮點(diǎn)。
亮點(diǎn)1：功率調(diào)度，提高設(shè)備利用效率。
參考實(shí)例：
以某換電站需要服務(wù)的車型電池容量150AH，額定電壓360V進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)換電站日規(guī)劃服務(wù)能力大概是240次，配備了20個(gè)40KW的充電模組，簡(jiǎn)單說一點(diǎn)，不考慮其他因素，大概需要800千伏安的電力容量，這里面的電池充電曲線如下圖所示：大致為1.2C充一段時(shí)間，0.87C充一段時(shí)間，0.33C充一段時(shí)間，0.1C充一段時(shí)間，是階梯式的充電曲線。
按照40KW的配置，充滿一塊電池大概要90分鐘。如果用兩個(gè)固定的30KW模組加一個(gè)20KW的模組，我們可以在電池容量達(dá)到60%以下的時(shí)候，可以充電自動(dòng)切換至固定的功率模組中，就是開始充電的時(shí)候，讓它用50KW來充，不需要的時(shí)候可以把這個(gè)動(dòng)態(tài)模組給它取掉，這個(gè)時(shí)候其實(shí)充滿一塊電池大概80分鐘，整個(gè)換電站的日換電服務(wù)能力可增高到262次。
結(jié)論：在同等電力容量的前提下，結(jié)合電池充電曲線，動(dòng)態(tài)分配充電機(jī)可提高10%的換電服務(wù)能力。
亮點(diǎn)2：可以看到當(dāng)充電設(shè)備使用頻率不高時(shí)，該模式還有利于效率尋優(yōu)，降低運(yùn)營(yíng)成本。
這里面有很多做模塊的廠家，有很多友商，我們的模塊說它的效率其實(shí)都是指有一個(gè)最佳效率點(diǎn)，一般的最佳效率點(diǎn)是集中在符合60%-70%的情況下，可以看這三個(gè)曲線，基本深符合60%、70%的時(shí)候，它的效率是最高的。
如果用固定的模式充電的話，一個(gè)單日約800千伏安的換電量，充電效率每提高1%，每年其實(shí)可以省電29000千瓦時(shí)，按照6毛錢算，單站可以節(jié)省近6萬(wàn)塊錢，隨著整個(gè)效率提升，發(fā)電量減少，提高設(shè)備的壽命，延長(zhǎng)整個(gè)換電站的運(yùn)營(yíng)周期。
現(xiàn)在但是都在說碳中和、碳達(dá)峰，30年要達(dá)到峰值，60年要中和，這個(gè)已經(jīng)是咱們一項(xiàng)基本國(guó)策了。從達(dá)峰到中和只有30年時(shí)間，歐美一些國(guó)家在這期間用50-80的時(shí)間，我們碳減排的曲線比他們陡峭的多，我們排放大戶到底是誰(shuí)？從統(tǒng)計(jì)的圖來看，分別是電力部門、工業(yè)部門、交通運(yùn)輸部門。就是加快綠電的替代，是未來碳中和的主要出路，也是未來能源革命和轉(zhuǎn)型的根本要求，其重點(diǎn)在于光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能、內(nèi)陸核電、燃料電池、儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)，以及新能源領(lǐng)域相關(guān)材料的先進(jìn)技術(shù)突破和廣泛應(yīng)用。加快構(gòu)建以新能源為主體的現(xiàn)代綠色低碳能源體系，安全合理的利用“儲(chǔ)能方案”，在此過程中顯得十分突出。因?yàn)榧尤肓藘?chǔ)能，它對(duì)其他的綠電接納程度就會(huì)變得非常友好。
這個(gè)時(shí)候我們對(duì)換電站給它賦予了儲(chǔ)能的功能，推出了帶有儲(chǔ)能型用在換電站的充電產(chǎn)品。
賦予了儲(chǔ)能的屬性以后，其實(shí)整個(gè)換電站要考慮的是整個(gè)資產(chǎn)全生命周期價(jià)值的體現(xiàn)。這種價(jià)值的體現(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)商其實(shí)是十分重要的，從動(dòng)力電池到儲(chǔ)能電池，從車端使用到梯次利用是換電的商業(yè)所在，它讓換電站的儲(chǔ)能屬性，一個(gè)換電站是否具備V2X能力，進(jìn)成為下一代換電站發(fā)展方向。
儲(chǔ)能型的換電站價(jià)值和意義到底是什么？?jī)?chǔ)能對(duì)于各種綠電非常友好，它是它的完美伙伴。另外，電池租賃僅擁有電池使用權(quán)，從物權(quán)上可以具備綜合利用的前提。
換電站科學(xué)合理的充電模式，統(tǒng)一的電能管理，充放電過一種的電池檢測(cè)與維護(hù)可有效延長(zhǎng)電池壽命。
相對(duì)集中的用電量，便于參與能源聚合與調(diào)度，負(fù)荷的調(diào)節(jié)與計(jì)算相對(duì)穩(wěn)定高效。
怎么樣的產(chǎn)品可以對(duì)換電中的充電賦予它的儲(chǔ)能呢？我們列出了兩個(gè)方案。
方案1：共直流母線方案。
這種形式其實(shí)是便于滿足梯次電池的利用，這里面有風(fēng)、光、充相結(jié)合的方案。這個(gè)里面我們基于“PCS+雙向隔離DC/DC模塊”，DC/DC模塊是基于碳化硅開發(fā)的模塊，適用于大型儲(chǔ)能型換電站，換電電池與儲(chǔ)能電池通過DC/DC模塊后共用直流母線，內(nèi)部循環(huán)效率高，也可以通過PCS與電網(wǎng)互動(dòng)。
方案2：共交流母線方案。
在展會(huì)上看到一些模塊友商也做出了雙向AC/DC模塊，泰坦近幾年開發(fā)了基于碳化硅的雙向AC/DC模塊，這個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，這種形式便于換電站參與電網(wǎng)調(diào)度、電網(wǎng)交易，通過電壓平臺(tái)，使用環(huán)境不受限制，適應(yīng)用小型換電站。使用“雙向隔離型AC/DC模塊”，確保安全運(yùn)行。既是換電電池，又是儲(chǔ)能電池；還可以作為可靈活移動(dòng)的備用電源參與保電或應(yīng)急工作。
上午很多專家講到了每輛車都是一個(gè)儲(chǔ)能的分子，其實(shí)在換電站來說，它是集中了這么多塊的換電電池，其實(shí)更是一個(gè)儲(chǔ)能站。
剛才說到污染，交通領(lǐng)域的污染占比非常大。中國(guó)交通領(lǐng)域預(yù)計(jì)在2028年至2030年實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放量達(dá)峰,交通領(lǐng)域二氧化碳排放有84.6%來自機(jī)動(dòng)車重型卡車占機(jī)動(dòng)車排放量的和39.7%，而中國(guó)重型車保有量有1100多萬(wàn)輛，僅占機(jī)動(dòng)車保有量的4.4%。相當(dāng)于4%的車排放了40%的二氧化碳，除了二氧化碳，大家知道之前霧霾，可吸入顆粒物，再加上氮氧化合物基本上都是超標(biāo)重卡出來的，據(jù)統(tǒng)計(jì)一輛重卡車尾氣排放量相當(dāng)于2000輛小汽車。
中國(guó)商用車電動(dòng)化比例2025年應(yīng)至少達(dá)到11%，并在2030年達(dá)到23%。行業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)布的《中國(guó)電動(dòng)重卡行業(yè)發(fā)展白皮書（2021）》顯示，2020年中國(guó)電動(dòng)重卡產(chǎn)量?jī)H為2643輛，重卡整體電動(dòng)化率為0.16%。
泰坦順勢(shì)推出新一代“功率可控、配置定制”的重卡換電系統(tǒng)充電產(chǎn)品。
重卡的換電主要指兩種。目前市面上的重卡都是一個(gè)電池配一個(gè)充電設(shè)備，還是利用率不高，我們推出兩種：比如說360KW的，由兩個(gè)180KW組成，平時(shí)可以用180KW進(jìn)行單充，也可以并聯(lián)為它充電。另外一共1440KW可以為8個(gè)充電位置進(jìn)行充電。
做一下比較，如果一機(jī)一倉(cāng)的方案，它的車成本是72萬(wàn)，一機(jī)雙倉(cāng)是43.2萬(wàn)，一機(jī)八倉(cāng)是44.6萬(wàn)。總功率從2400KW變成1440KW。
特點(diǎn)分析，這種快慢充結(jié)合是1號(hào)倉(cāng)可以同時(shí)并聯(lián)到2號(hào)倉(cāng)，一機(jī)多倉(cāng)的可以更靈活進(jìn)行功率組合。這種換電網(wǎng)絡(luò)布局前期可以降低投資成本，換電頻率布告的話，可以減半功率進(jìn)行運(yùn)行。
講了這么多的換電的充電，我們公司全新推出重卡換電系統(tǒng)，在這里簡(jiǎn)單講一下重卡換電整體的解決方案。
目前市面上主要有6X4的牽引車，8X4自卸車，4X2牽引車，還有重卡的礦卡，它的電池容量有140KW，282KW，350KW，我們電池箱由我們來定制，有C箱和H箱。整個(gè)重卡換電整體方案并不是用吊裝式方案，我們是用AGV從側(cè)面更換的模式，時(shí)間有限，簡(jiǎn)單講一下。
現(xiàn)在一個(gè)重卡換電占地大概150平方，整個(gè)站內(nèi)可以容納8塊、10塊、12塊電池，整站最高點(diǎn)只有4.9米，完成一次換電的時(shí)間大概是2-4分鐘，整站在智能控制及搬運(yùn)系統(tǒng)都可以有人和無人完成。
整個(gè)換電模式采用插取式側(cè)換電技術(shù)，電力接入大概是2400KVA。
這是我們定制的電池箱，可以看到它的腰部有兩個(gè)叉車的充電孔，托架在卡車駕駛艙后面，電池整體離地最高的高度是3米26，不同車型稍微有點(diǎn)差異，最高不超過4米9。這是我們一個(gè)兼容多個(gè)車型的底托，可以多車型共享，包含一些所指機(jī)構(gòu)。
我們?cè)O(shè)計(jì)主要采用了輕量化通用化、模塊化設(shè)計(jì)，保證不同用戶的需求，上框總重量2.6T（含電池）。
這是我們泰坦的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)閲?guó)家和標(biāo)準(zhǔn)都有標(biāo)準(zhǔn)，我們插取式換電電池箱及電池托架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)優(yōu)于目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
這是整站解決方案的圖，相當(dāng)于車輛停在換電位置，由AGV從側(cè)面拿下電池。
這是站端的解決方案，其實(shí)站端用了3D激光掃描系統(tǒng)通過無線網(wǎng)發(fā)送位置信息給AGV，AGV自動(dòng)來進(jìn)行換電。
這是我們整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。
講到這兒，其實(shí)我們從參與國(guó)內(nèi)第一個(gè)真正意義上的大規(guī)模的集中式充電建設(shè)開始，我們始終與國(guó)內(nèi)的換電技術(shù)共同在發(fā)展，具備了10余年換電充電設(shè)備以及運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，可以深刻理解到用戶痛點(diǎn)和難點(diǎn)。
15年了，做充電難不難？非常難。我覺得在座的很多跟我有著共鳴，但我們痛并快樂著，我們苦中作樂，我們與各位共同迎來新能源基礎(chǔ)設(shè)施的黃金時(shí)代。
謝謝！
