在高速路上堵了24个小时电量耗尽的电动车主,如何摆脱里程绝望?
作者 | 物联网智库2022-10-08

“男子开特斯拉返乡堵到没电叫拖车”,反映的是新能源汽车行业的“充电困境”。

智次方

十一假期尾声,返程高峰正式开启,各位开电车返程的车主规划好充电行程了么?

就在几天前,“男子开特斯拉返乡堵到没电叫拖车”的话题登上热搜,起因是广东一男子国庆回家想从深圳回湖南,但却被堵在高速上超24个小时还没出广东,在高速上的几个服务区都因人太多没能充电,使得车辆电量耗尽,最终只能花费2000叫拖车紧急救援。这位车主称,自己回家之后还遭到了开油车老爸的鄙视。

不少网友对此感同身受,对于纯电车来说,在小长假期间跨省且堵车时,里程焦虑会升级为里程绝望。尽管新能源汽车、充电桩两者早在2020年就已纳入“新基建”的范畴,但电动汽车本身充电时间较长,仍面临覆盖面不足等问题,私有充电桩的安装也受到局限。

想要真正将车主们从“排队四小时,充电一小时”的尴尬中解放出来,不仅需要考虑广泛布局,治理常年不用沦为摆设的“僵尸桩”,还要从车载的电池和非车载的电网两方面挖掘电能利用最大化的模式——这是一场多维的攻坚战。

电车充电困局,短板在于技术

雷军曾在今年两会时提交《关于加快新能源汽车大功率快充基础设施建设的建议》,他指出,当前我国公共充电桩中快充占比仅为四成,且快充功率普遍较低,导致充电速度慢、排队时间长、周转效率低等问题依然突出,难以适应当前新能源汽车行业的快速发展现状。数据显示,截至今年6月,我国电动汽车保有量达到1001万辆,仅上半年新注册登记就有220.9万辆,比去年同期增长100.26%,创下历史新高。

究其根本,新能源汽车充电耗时较长,电池容量较小是其中不可忽视的因素之一。国内当前相对常见的普通快充设备需要40-60分钟,而慢充则需要8-10小时。现今普遍存在常规充电、快速充电和电池组快速更换系统三种模式,在中国市场形成了“慢充为主、快充为辅、兼具换电”的局面。

车企们纷纷将2025年视为实现全面电动化的关键节点:北汽集团计划停售除特种车辆外自主品牌燃油车,长安汽车将停产停售燃油车,而捷豹将转变为纯电动品牌。传统车企转型相对平和,大众汽车计划到2030年实现所有车型电动化,本田计划在2040年全面停售燃油车。推进最为迅速的比亚迪已成为全球第一家停产燃油汽车的车企,早在今年3月就停止了燃油汽车的整车生产。

车企们不会打无准备之仗,比亚迪拥有刀片电池技术可提升磷酸铁锂电池能量密度,其扁平化的刀片电池可以缩小单体电池间的无效空隙,空间利用高达60%,能量密度得以提升,同时表面积的增大对于散热也可起到较大作用。特斯拉的4680电池也是采用同样的思路,其容量更大的单体电芯容量加无模组结构设计,将能量密度提升到了300kWh/kg,不仅可以减轻电池整体重量,提升能量密度,还能够提升生产速度。另外,4680电池的另一项尖端技术激光无极耳,在电极一端涂覆导电材料使其直接与壳体或者专门设计的盖板进行连接,电流直接在电极集流体、盖板、壳体之间传导,增大了电传导的面积的同时缩短了电传导的距离,使其内阻减小了5倍。

比亚迪刀片电池

比亚迪刀片电池(图源:太平洋汽车网百科)

另一项影响充电体验的要素则是充电设施分布问题经济日报指出,中国消费者的补能痛点有三:一是总体供给不足造成供需缺口巨大,充电桩布局速度跟不上新能源汽车整车发展速度;二是布局不合理,车流量大的区域,充电桩数量不能满足充电需求,导致充电等待时间过长,车流量小的区域,充电桩使用率低,无法满足企业商业化运营要求,有的长时间闲置甚至成为“僵尸桩”;三是私桩报装困难,车主要么没有产权车位,要么有产权车位却因为用电负荷大、存在消防安全隐患等得不到物业的配合。

充电联盟相关数据显示,截至2021年底,我国新能源汽车保有量为784万辆,充电桩数量为261.7万台,车桩比约为3∶1。2022年1-5月,充电基础设施增量为96.3万台,新能源汽车销量200.3万辆,车桩增量比为2.1∶1。截至2022年5月,我国充电基础设施累计数量为358.1万台,同比增加91.5%,车桩比缩减到2.7∶1,这阶段充电桩的增长速度比新能源汽车的增长速度更快。

充电桩市场正处于扩张阶段。国元证券分析称,预计2020年至2025年,我国充电桩累计市场空间将超千亿元。今年2月,“充电桩芯片第一股”国产功率半导体厂商东微半导登陆科创板,市值近百亿元。随后的3月,国家电网公司公布了2022年度电动汽车充电设备供应商核实结果,共有65家本土企业凭借领先技术和优异性能成功通过核实。

在新能源汽车推广的“最后一公里”——充电赛道上奔跑的不仅有电池厂商和传统能源商,也有充电桩运营商。车企方面,蔚来汽车宣布在全国已累计布局超过1万根充电桩,遍布269座城市。广汽集团投资成立广汽能源科技有限公司,围绕充换电网络建设及运营等业务开展布局,预计2025年将在全国300个城市建设2000座超级充换电中心。

中石化福建石油与宁德时代在福建合作建设的首个“光伏充检”加能站项目也已投入运营。该站是集光伏发电、新能源汽车快速充电、电池检测等多项先进技术为一体的综合能源服务型加能站。此前2021年4月份,中石化就已经宣布与蔚来合作,于2025年前在中石化全国网点中建成5000座蔚来换电站。

据中国充电联盟统计,截至今年6月,在公共充电基础设施运营商中,特来电以28.7万台充电桩的运营量排名第一,星星充电以28.4万台紧随其后,随后则是国家电网、云快充和南方电网,这前五大运营商公共充电桩保有量约89.1万个,占比约78%。

“藏电于车”的V2G还有多远?

从新能源汽车保有量逐年攀升可以看出,其中蕴含着巨大的电能市场。在近几年以提升能源利用率为主的调整当中,如果利用技术手段加以改造,则可激发出全新用电模式,甚至复制建筑用电等各板块的调峰手段,将用电“质量”提升到另一个层级。

在与“双碳”有关的技术中,车网互动(V2G)技术被认为是构建新型智慧电力系统的重要组成部分,待挖掘的价值空间很大,其利用大量电动汽车中的动力电池等储能源作为电网和可再生能源的缓冲,当电网负荷过高时,电动汽车将电池自身存储的电能反向销售给电网;反之,电动汽车会存储电网多余的发电量。这种模式将电动汽车改造成了一个移动储能装置。不仅让电动汽车参与电网实时调控与调峰辅助服务,还可让车主借此通过向电网售电的方式获得收益。

可以看出,V2G可以有效提高电力系统的运行效率和调节能力,减少电网端充电负荷。同时,V2G调峰的响应速度可以达到毫秒级,与响应速度以秒计的传统调峰方式相比,这种技术显然可以更高效地进行调峰工作。

V2G技术在中国新型电力系统中是成本低、规模大、安全性好的分布式储能系统,具有重要的发展前景。目前来看,由于可再生能源发电具有间歇性、随机性的特点,同时电动汽车快速充电对电网具有冲击作用,电网系统的安全稳定运行将面临巨大的挑战,亟需建设以新能源为主体的新型智慧电力系统。

电动汽车充电

经清华大学新能源动力系统课题组测算,从能量的角度看,每辆车平均电量大于65千瓦时,则3亿辆车载储能容量超过200亿千瓦时,与中国目前每天消费总电量基本相当。据欧洲储能协会发布的《欧洲2030及2050储能目标研究报告》显示,到2030年,欧洲国家总储能需求预计至少为187GW,其中,V2G储能为33GW,占比约为17.6%。

目前看来,制约我国V2G发展的重要要素共有四个,分别是电池寿命制约、老旧充电桩的改造、智能电网建设、电力市场化改革。

电池寿命环节主要涉及V2G充放电带来的电池寿命损耗问题,这种技术不可避免的会增加汽车电池的充放电次数,会对电池使用寿命产生影响。我国对于电池循环使用次数国家强制要求必须要在1000次以上,若当新能源汽车动力电池衰减到80%以下就不适合继续在新能源汽车上使用,这无疑会阻碍这项技术的推广。

而为了让电动汽车的电量返回电网,充电桩这个连接口可以看做实施的切入点之一。以往的充电基础设施都是单方向充电且功率较低,基于此,无论是对其线路进行改造或是假装储能电池都可以达到改造目的。

即使存在多项亟需改进之处,我国V2G正在扩大布局稳步前进。今年4月,长城汽车、国网电动、中国汽车工程学会共同推进示范项目的商业运营验证,开展为期3个月的V2G工业园区商业运营活动。该活动通过设置放电打卡达标奖励、设置高、中、低三档运营补贴价格等运营补贴模式,活动期间车主每月收益最高可达两千元。

对于新能源汽车车主而言,充换电并非一时可以解决的困境,但充电服务必然会走向便捷、流畅。目前,我国公共充换电设施主要集中于一线中心城市,二、三线及以下城市覆盖率严重不足,因此会造成“有车无桩”“充电拥堵”的两极分化。

事实上解决这个问题不仅限于电池和充电桩两种思路,充分运用V2G技术这种思路同样值得深挖,但长路漫漫,不仅在于推行,也在于基建水平,或许这个前夜有些长,但已不可逆流。

参考资料:

1.《新能源汽车行业2022年度展望》,如是金融研究院院长管清友

2.《随着新能源汽车的超预期增长,充电桩市场规模将突破千亿元》,工人日报

3.《“藏电于车”提上日程千亿市场待激活 V2G距全面商业化还有多远?》,21世纪经济报道

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