新能源汽車超充時代即將開啟

發(fā)布日期:2023-11-25

核心提示:一時之間,超充好像成了一門必修課。消費者對純電汽車的接受程度越來越高,滲透率也逐步提升。乘聯(lián)會預(yù)計,2023年,我國新能源汽
一時之間,超充好像成了一門“必修課”。

消費者對純電汽車的接受程度越來越高,滲透率也逐步提升。乘聯(lián)會預(yù)計,2023年,我國新能源汽車滲透率將達(dá)到36%,而根據(jù)產(chǎn)業(yè)生命曲線規(guī)律,當(dāng)滲透率突破30%時,意味著產(chǎn)業(yè)邁入穩(wěn)定增長期,用戶對于產(chǎn)品的要求也逐步增加。

在寧德時代首席科學(xué)家吳凱看來,當(dāng)前新能源汽車的用戶出現(xiàn)兩個明顯變化,一是新能源汽車用戶群體的變化,逐漸從先鋒群體轉(zhuǎn)向大眾用戶;二是需求在發(fā)生變化,新能源汽車?yán)m(xù)航問題已基本解決。根據(jù)國際能源署(IEA)和美國能源部的數(shù)據(jù),純電動汽車的平均續(xù)航里程已經(jīng)從2010年的127公里上漲到了2021年的349公里,我國部分車企近兩年更是紛紛開始沖擊最大標(biāo)稱1000公里續(xù)航(實際續(xù)航也能達(dá)到800-900公里以上)的產(chǎn)品。“補能速度”成為當(dāng)下新能源汽車相比燃油汽車最大的劣勢。燃油車只要十分鐘就能加滿一缸汽油,跑上五六百公里,而大部分新能源電動車同樣的時間往往只能充上一兩百公里。

布局超充

中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,今年1-10月,充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為274.4萬臺,其中公共充電樁增量為72.8萬臺,10月增量為6.3萬臺,同比增長50.3%。此外,今年1-10月份新能源汽車銷量為728萬輛,樁車增量比為1:2.7。隨著新能源汽車保有量快速提升,對快速補能需求越來越高。

在第六屆中國國際進(jìn)口博覽會上,多家車企將新一代充電設(shè)施作為展示亮點。特斯拉的展臺上設(shè)立了充電和儲能產(chǎn)品展區(qū),目前特斯拉已在全國完成超過11000根超充樁、1800多座超級充電站的建設(shè)。大眾集團(tuán)充電合資企業(yè)開邁斯攜全面的充電產(chǎn)品及解決方案亮相,新一代大功率充電系統(tǒng)可為車輛提供最高單槍480千瓦的輸出功率,能讓車輛充電10分鐘續(xù)航300公里。截至今年10月底,大眾已經(jīng)在全國范圍共計落成1341座超級充電站?,F(xiàn)代汽車展出的E-GMP平臺匹配了800伏充電系統(tǒng),采用超高速充電設(shè)備,14分鐘內(nèi)電池可從30%電量充至80%,獲得500公里以上的續(xù)航里程。

除了外企,國內(nèi)的理想、小鵬等多家車企加速超充技術(shù)研發(fā),爭相在大中城市布局超充站。理想汽車今年將完成超過300個高速超充站的建設(shè),主要覆蓋長三角、大灣區(qū)、京津冀和成渝四大經(jīng)濟(jì)帶,2025年,理想汽車將完成建設(shè)超充站超3000座,覆蓋超過90%的高速路里程和主要城市。近日,小鵬汽車宣布第233座S4小鵬超快充站落地福建漳州,正式完成全國100座城市超快充站點覆蓋。按照小鵬汽車規(guī)劃,2023年后續(xù)建設(shè)的所有自營超充站點都將具備S4超快充能力。

同時,在這一賽道上,科技企業(yè)也在積極入局。今年下半年,華為的全液冷超級充電樁開始在北京、深圳等一線城市逐步推廣。來自華為的數(shù)據(jù)顯示,這款超充樁最大輸出功率高達(dá)600千瓦,最大電流達(dá)到600安。對于當(dāng)前市面上的絕大多數(shù)的電動車、插混車電池,這樣的充電功率可保證10分鐘左右便可將電池充滿。未來,超充樁的充電時間將非常接近“1秒1公里”。

車企加速布局的同時,廣州、深圳、上海、重慶等城市也紛紛提出建設(shè)“超充之城”“超充之都”的目標(biāo)。2022年9月印發(fā)的《廣州市加快推進(jìn)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動方案(2022-2024年)》顯示,到2024年,廣州要基本建成“一快一慢、有序充電”的充換電服務(wù)體系和“超充之都”,全市充換電設(shè)施服務(wù)能力約為400萬千瓦,超級快充站約1000座、換電站約200座;2022-2024年,全市新增充換電服務(wù)能力約120萬千瓦,新增超級快充站約1000座、新增換電站約120座、新增“統(tǒng)建統(tǒng)管”小功率慢充小區(qū)約700個。

11 月 2 日,深圳市發(fā)展改革委印發(fā)實施《深圳市新能源汽車超充設(shè)施專項規(guī)劃(2023-2025 年)》(以下簡稱《規(guī)劃》),《規(guī)劃》對深圳超充基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了具體目標(biāo):力爭到 2023 年底,建成不少于 150 座公用超充站;2024 年 3 月底前,建成不少于 300 座公用超充站,樹立“深圳超充 ”品牌形象;到 2025 年,形成“車能路云”深度融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài),打造世界一流的“超充之城”。

是否迎來拐點時刻

超充與快充、慢充的主要區(qū)別在于輸出電壓、電流的不同。談及超充技術(shù)亮點,深圳英飛源技術(shù)有限公司集團(tuán)副總裁韓濤表示,超充、快充是高功率直流電充電,超充充電功率一般為360kW以上。超充480kW可以5分鐘增加續(xù)航250公里,基本10分鐘可以充滿;快充一小時內(nèi)充滿80%的電量;慢充基本要充一晚才能充滿。三者使用的充電槍也不同,超充只能用液冷槍,極大地降低車主操作難度,而快充、慢充的常規(guī)槍線較粗且重量更重。

目前,超充大致分為兩個技術(shù)方向,一個是大電流直流超充,另一個是高壓電直流超充,通過提升電流或電壓來提高充電倍率,而用來衡量動力電池充放電倍率大小的單位就是我們??吹降?ldquo;C”。目前各家車企的主流充電速率大概在1C-2C之間。簡單來講,1C就是指可以在60分鐘將電池系統(tǒng)電量充滿,2C充電在30分鐘內(nèi)充滿電,3C充電在三分之一小時內(nèi)充滿,4C代表15分鐘可將電量充滿。

近期市場上新推車型頻繁出現(xiàn)800V高壓電氣架構(gòu)的身影,800V高壓電氣架構(gòu)疊加4C超充電池的超快充方案,或?qū)⒃谖磥淼靡耘繎?yīng)用。根據(jù)民生證券測算,2025年國內(nèi)搭載800V高壓架構(gòu)的新能源汽車預(yù)計為99.9萬輛,3年CAGR(復(fù)合年均增長率)達(dá)270.9%;全球搭載800V高壓架構(gòu)的新能源汽車預(yù)計達(dá)215.3萬輛,3年CAGR達(dá)189.2%。

寧德時代發(fā)布的神行超充電池就屬于4C電池,其可達(dá)到充電10分鐘,續(xù)航400公里的補能效率。寧德時代在CTP3.0技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了高集成性、高成組效率,使得神行超充電池突破磷酸鐵鋰性能上限,實現(xiàn)700公里以上長續(xù)航。

寧德時代國內(nèi)乘用車事業(yè)部CTO高煥表示:“神行超充電池的問世,標(biāo)志著新能源車‘超充時代’來臨,這是動力電池技術(shù)發(fā)展史上又一里程碑”。據(jù)官方介紹,神行4C超充電池已與奇瑞、北汽新能源、嵐圖等車企宣布合作,即將在今年底實現(xiàn)量產(chǎn),搭載神行超充電池的電動車也將在2024年第一季度上市。

除了神行超充電池外,寧德時代還擁有第三代麒麟電池、鈉離子電池、M3P電池等。

11月17日,理想MEGA在2023廣州國際車展完成全球首秀。歷經(jīng)三年聯(lián)合開發(fā),打造了理想-寧德時代麒麟5C電池,并在理想MEGA上首發(fā)量產(chǎn)。理想宣稱,這款純電MPV的5C充電倍率電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到170Wh/kg,以104度(kWh)的電量,支撐了超700公里續(xù)航。而更關(guān)鍵的是,補能效率接近類加油體驗,“充電12分鐘補充500公里續(xù)航”。

理想汽車動力電池負(fù)責(zé)人柳志民曾公開表示,動力電池的充放電過程其實就是鋰離子在正極與負(fù)極間穿梭的過程,而想要提升電池的超充性能,就需要提升鋰離子在各個環(huán)節(jié)的穿梭速度。經(jīng)過詳細(xì)的分解,理想最終明確:限制充電速度核心瓶頸在于鋰離子嵌入負(fù)極的速度,鋰離子穿過隔膜的速度,以及鋰離子穿過材料界面的速度。針對以上三項,理想和寧德時代開始做專門的技術(shù)研究和突破,探索電池充電的邊界。

可以看出,電池技術(shù)是一個迭代和發(fā)展的過程,離不開對市場需求有敏銳洞見的終端公司,同樣需要技術(shù)資源雄厚、戰(zhàn)略眼光長遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)公司共同探索,或許才能將這條曲折的道路走通。

據(jù)悉,中創(chuàng)新航、巨灣技研、蜂巢能源、億緯鋰能、孚能科技等主流電池企業(yè)同樣推出快充、超充電池解決方案。部分電池廠即使已具備三元超充的方案,但仍將重心放在磷酸鐵鋰超充的開發(fā)上面,并且預(yù)計成本將不會有太多增加。

仍然面臨諸多難題

隨著技術(shù)突破和多應(yīng)用場景落地,超充樁將極大滿足新能源汽車消費者的充電體驗。億歐智庫10月1日研報中表示,2023年將成為超充級新能源汽車市場啟動的元年,市場逐漸進(jìn)入為期5-7年的爆發(fā)期。2025年超充車銷量將達(dá)到近300萬輛,2030年將超1200萬輛,同時超充車的市占率將從2023年的3%穩(wěn)步提升至2030年的52.5%。

中國汽車工業(yè)協(xié)會技術(shù)部副主任、中國充電聯(lián)盟主任劉鍇表示,超充主要有三大應(yīng)用場景。“一是城市老舊小區(qū)周邊,這樣的小區(qū)不具備停車位改造條件,在其周邊合適的地點集中建設(shè)超充站可以解決這部分用戶的充電需求;二是高速路及沿線,這樣的場景下對充電的效率要求非常高,超充的布局可以有效緩解高速充電排隊的情況;三是對時間成本高度敏感的出租、物流等運營性車輛,超充也是剛性需求。”

記者注意到,多地競相建設(shè)超充站的新玩家也不乏中石油、中石化等傳統(tǒng)能源企業(yè)。10月8日,中國石油首座“超級充電 + 便利店”綜合示范站正式投運,是中國石油繼9月底首座“智能超級充換電”綜合示范站在北京投運后的又一全新探索。億歐智庫預(yù)測到2025年有5%的加油站將轉(zhuǎn)為超充站,2030年轉(zhuǎn)化率將達(dá)30%+,超充綜合站數(shù)量將達(dá)3.5萬座。

“超充的應(yīng)用會使電車充電和油車加油的效率相當(dāng)。不過,從補能效率的角度來看,未來在充電點位布局合理的前提下,超充樁的數(shù)量要求并不會特別大。”劉鍇認(rèn)為。“目前,超充還沒有一個很明確的定義,充電聯(lián)盟定義的超充指以單槍300-350kW以上的充電功率對車輛進(jìn)行充電的技術(shù)。從這個角度講,目前市面上的充電設(shè)施保有量非常少,還處于示范探索階段。”

北方工業(yè)大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究中心主任紀(jì)雪洪認(rèn)為,超充市場尚未形成規(guī)模,在售車型不多,超充電池研發(fā)、超充樁建設(shè)等方面的資金投入與后期回報尚不匹配。

相關(guān)專家認(rèn)為,針對目前市場上支持超充的車型少問題,從產(chǎn)業(yè)角度而言,在推進(jìn)超充站建設(shè)過程中,有必要加快超充車型技術(shù)迭代,使更多車型能夠兼容超充效率。

對于如何推動超充站進(jìn)一步落地問題,超充技術(shù)的全面提升與推廣需要整車廠、動力電池廠、電網(wǎng)等多方整體協(xié)調(diào)聯(lián)動。鼓勵企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)加強(qiáng)超充技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新,提升充電設(shè)施的科技含量和競爭力。同時,應(yīng)注意在不同應(yīng)用場景下,慢充樁、快充樁、超充樁數(shù)量如何合理搭配問題,使其利用率最大化。 

 
 
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