假期充电桩大考:排队3小时,充电1小时,如何破解?

“景区人山人海充电站车山车海”“花1000元插队充电”……即将过去的“十一”长假,充电桩排队、一桩难求等话题冲上热搜。在社交平台上,不乏“排队3小时,充电1小时”“高速上的充电桩又抢起来了”“排队排到了故障充电桩”等吐槽。

交通运输部路网中心数据显示,9月29日至10月4日,全国高速公路网日均流量超过6100万辆。其中9月29日客车流量达到高峰,为6226万辆,创历史新高。出行车流中,新能源车辆增长明显。热门景区附近的高速公路服务区,充电桩前排起了长长的队伍。

电动化冲击着传统燃油车的动力系统“护城河”,同时智能化、软件化也带来了巨大压力,续航里程依然困扰着每个车主,每逢假期的排队充电更是进一步加深这种忧虑——燃油车2分钟就完成了加油,而新能源汽车充电需要半小时以上。

里程焦虑的背后有个问题挥之不去:新能源汽车飞速铺排下,充电设施如何跟上步伐?

堵车不可怕,没电才尴尬

在国网交投(张家口)新能源有限公司总经理张捷靖看来,节假日期间热点高速充电站经常出现排队的情况,主要原因有两个:一是充电桩配置数量不足,通常每座充电站配置4台充电桩;二是充电桩功率不足,通常为单台60千瓦,或120千瓦双枪。国网交投(张家口)新能源有限公司目前运营充电站121座、充电桩756台,是张家口市最大的充电运营商。

数据显示,截至今年7月底,我国充电设施数量达到692.8万台,同比增长74.1%,快充占比提升至42.4%;全国已有5955个高速公路服务区覆盖充电设施,超过高速公路服务区总数的90%。

尽管如此,国内充电桩数量尚未能与新能源汽车保有量相匹配。1-7月,全国新能源汽车充电量达441.4亿千瓦时,同比增长99.6%,已超过去年全年充电电量。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟,前8个月充电桩和新能源汽车增量比为1:2.7,充电桩的建设仍落后于电车保有量增速。

“我国充电基础设施整体服务能力基本满足现阶段新能源汽车充电需求,但仍存在着布局不够完善、结构不够合理、服务不够均衡、运营不够规范等问题。”8月29日,国家能源局召开推进新能源汽车充电基础设施高质量发展现场会,会上国家能源局电力司副司长吴冰指出。

具体表现在高速公路上,则是节假日充电排队和平时闲置利用率低共存,既影响企业投资积极性同时又不能满足群众需求。不少车主调侃,高速上“堵车不可怕,没电才尴尬”。

超充时代到来

早在2020年,充电基础设施跻身新基建范畴,写入政府工作报告。近年来,上到国家、下到地方政府纷纷出台相关政策鼓励和推动新能源汽车充电基础设施的建设。据不完全统计,自2023年下半年以来,全国各地发布的充电基础设施相关政策超20条。

今年6月,国务院办公厅印发《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》,针对“公路充电难”推出三方面举措:建设便捷高效的城际充电网络,加快补齐重点城市之间路网充电基础设施短板;强化高速公路服务区充电服务,要求新建高速公路服务区应同步建设充电基础设施,加快既有高速公路服务区充电基础设施改造;建设互联互通的城市群都市圈充电网络,加强充电基础设施统一规划、协同建设。

不过,光建充电桩是不够的,如何提高补能效率亦是关键。传统的充电站中,每个桩的功率是固定的。而在实际应用中,新能源车辆实时的充电功率需求并不一致,最小需求不到20kw,最大需求达到480kW,其中差别达到几百千瓦。这也导致了传统充电站的“翻台率”有限——当车辆充电功率小于充电桩功率,有一部分功率处于闲置;当车辆功率大于充电桩功率,功率不够,充电速度下降。

“目前在运的充电桩充电电压为200-750伏,功率60-120千瓦。此类充电桩可以总结为风冷快充、处于1.0版本。从趋势上看,随着电池技术飞速进步,搭载800伏平台的新能源汽车即将成为主流,全液冷超充会成为充电行业2.0版本的时代。”张捷靖说。

“超充”时代正在到来。此前,广州、深圳、重庆等城市纷纷提出建设“超充之城”“超充之都”的目标。广州计划2025年建成1000座超充站;深圳提出2025年充电桩保有量达到60万个,超充站达到300座;重庆计划到2025年底,全市建成充电桩超过24万个。

根据充电联盟的定义,超充是指以单枪300-350kW以上的充电功率对车辆进行充电的技术。可以说,超充的应用能够实现电车充电和油车加油的效率相当。但从这个角度讲,目前市面上的充电设施保有量非常少,还处于示范探索阶段。

一方面,能实现如此大充电功率的车辆和电池还没有大规模量产应用。另一方面,大功率充电的难点在于,如何平衡因增加防止热失控采取的措施而导致电池系统能量密度下降以及成本上升的问题。随着充电功率加大,充电桩需要增加主动冷却功能(液冷),从而做好桩端的绝缘和热管理。

深圳全球数字能源展上的全液冷超充

在充电桩电流既定的情况下,电压越高、充电速度越快。现时,电动汽车电压平台普遍为400伏,车企的目标是提升到800伏甚至更高,从而大幅提高充电速度。信达证券预计,2025年,全球800伏架构新能源汽车销量或达370万辆。据巨湾技研方面预测,超快充平台在新能源汽车上的渗透率预计会在2025年达到16%,并在2030年达到68%左右。

“随着电池技术迅猛发展,市售车型充电功率需求越来越大。在充电车位数量不变、供电变压器容量不变的情况下,提升单桩充电功率、满足大功率车型充电需求可以有效缩短充电时间,提升充电站利用率。”张捷靖说。

提高充电桩翻台率

一个趋势在于,产业链企业角加速逐超快充。在电池方面,宁德时代、欣旺达动力已经发布了超充电池。

在充电基础设施领域,华为数字能源公司在今年4月推出了充电网络领域的最新解决方案——华为全液冷超充。根据官方介绍,超充主机达720 kW,通过“功率池化和功率柔性智能分配技术”,支持超充、快充灵活配置,充电范围为200-1000V,兼容已有各种车型和规划车型,可以实现充电5-10分钟、续航300-400千米。

华为数字能源技术有限公司副总裁张峰曾指出,通过持续技术创新,建设以超充和快充为主的高质量充电基础设施,是大幅提升充电体验、促进新能源汽车与新型电力系统产业持续健康发展的关键,要率先在“城市公共、加油站、高速公路服务区”等电动车高流量、即充即走场景,建设超快充网络。

上海陆家嘴超充设施

今年8月,国网交投(张家口)新能源有限公司在京藏高速下花园服务区投建了1座华为全液冷超充站,配置了2个超充终端和6个普通充电终端。张捷靖提到,经过一个多月的运行,从充电数据看,日均充电量从1120千瓦时提升至2180千瓦时,翻台率提升近一倍。

“搭载华为全液冷技术的超充终端,单枪最大功率可达600千瓦,最大充电电流可以达到600A,最快实现‘一秒一公里’。”张捷靖同时提及,全液冷超充技术具有噪声低、可靠性高、全兼容等优势。在成本上,使用生命周期15年以上兼备免运维等特点,使其运维成本大幅降低。另外,由于支持平滑演进、协议常用常新,可有效降低资本投入,降低整个生命周期成本。

全液冷超充技术,指的是充电主机和超级充电终端均采用的是液冷散热技术,而传统充电桩采用的是直通风形式进行散热。相比之下,前者可以显著提升散热能力。

此外,通过功率池化技术,华为全液冷超充将传统充电桩的充电模块一分为二,采用两级功率共享架构——第一级将总功率形成资源池,第二级使用多级通道,从而动态、高精度地将功率资源分配给不同的充电桩。

这样一来,就可以弥补传统充电桩功率不足或功率闲置的缺陷。通过功率池化,单位时间内,超充电站可以充电的车辆明显增加。对于充电站运营商而言,亦提高了商用盈利能力。

当前,华为已与合作伙伴在全国的50多个城市、20多条高速沿线,部署了约200多个全液冷超快充样板站。官方表示,示范站完全符合公共基础设施建设投资需求。

随着更多搭载超充技术充电桩的建设,未来新能源汽车有望充电跟加油一样快,而节假日高速公路充电桩大排长龙的画面,也将成为历史。