新能源汽車換電及大功率充電行業(yè)專題

新能源汽車換電及大功率充電行業(yè)專題一、提升電動車補能效率：換電及大功率充電換電及大功率充電有望提升電動車補能效率。2020年新能源汽車占汽車銷售總量5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能源汽車步入快速發(fā)展階段。截至2021年年底中國新能源汽車保有量784萬輛（公安部數(shù)據(jù)），充電樁保有量達到261.7萬臺（中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟EVCIPA數(shù)據(jù)），車樁比3:1。根據(jù)EVCIPA發(fā)布的2021中國電動汽車用戶充電行為白皮書統(tǒng)計，由于目前充電樁一樁難求，等待時間長且難以預測，并且快充樁暫時無法實現(xiàn)充電全過程的高功率覆蓋，實際中充50%電的時間往往遠大于半小時，影響用戶補能效率。解決方法除了增設充電樁外，還需提升補能速度。我們認為換電和大功率充電是兩種有效解決路徑，新能源汽車廠家為提升用戶使用體驗，紛紛布局公共換電及大功率充電設施。（一）新能源汽車與充電樁的比例為3:1新能源汽車市場高速發(fā)展。2021年中國新能源汽車銷售352.1萬輛，同比+157.57%，2022年1-6月新能源汽車銷售260萬輛，同比+115.6%。新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）指出要深入實施發(fā)展新能源汽車國家戰(zhàn)略，以融合創(chuàng)新為重點，突破關鍵核心技術，推動中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設汽車強國。2022年3月國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃中提到，至2025年，新能源汽車銷量占比達到20%左右。2020年新能源汽車占汽車銷售總量的5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能源汽車步入快速發(fā)展階段。充電補能面臨一樁難求的困局。根據(jù)中國電動汽車充電基礎設施促進聯(lián)盟

（EVCIPA）數(shù)據(jù)，截至2021年底全國充電樁保有量達到261.7萬臺，同比增長50%以上。其中公共充電樁114.7萬臺，同比+42%，私人充電樁47萬臺，同比+68%，充電站建設快速推進。根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2021年年底中國新能源汽車保有量784萬輛，而充電樁保有量僅為261.7萬臺，車樁比約3:1，距離車樁比1:1仍然有不小差距。國家發(fā)改委、國家能源局在關于進一步提升電動汽車充電基礎設施服務保障能力的實施意見中指出充電基礎設施體系要“適度超前、布局均衡、智能高效”，到“十四五”末，能夠滿足超2000萬輛電動汽車充電需求。EVCIPA預測，2022年將新增190萬臺車隨車配建充電樁，隨車配建充電樁保有量達到337萬臺，新增公共充電樁54.3萬臺。（二）核心痛點在于補能慢：充電50%時間遠大于半小時充電慢是補能核心痛點。目前的充電方式主要有交流慢充和直流快充。交流慢充充電設備內(nèi)不配備功率轉(zhuǎn)換器，充電時間在6-8小時左右。慢充雖然一定程度降低電池損耗，但是超長的充電時間與營運車和商用車的重時間特性相矛盾，因此多用于私家充電樁場景。目前多數(shù)的公共充電樁已采用快充模式，直流充電樁內(nèi)置功率轉(zhuǎn)換模塊。根據(jù)EVCIPA發(fā)布的2021中國電動汽車用戶充電行為白皮書統(tǒng)計，快充樁是99.3%的用戶首選，超87%用戶傾向選擇120kW及以上大功率充電樁。但是由于目前充電樁一樁難求，等待時間長且難以預測，并且快充樁無法實現(xiàn)充電全過程的高功率覆蓋，實際中充50%電的時間往往遠大于半小時。而正常情況下，一輛汽油車的補能時間約為5分鐘，對比之下，用戶補能效率有所影響。解決方法除了增設充電樁外，充電速度也需要得到質(zhì)的提升。目前針對充電慢有兩種解決路徑：

換電和大功率充電。二、實現(xiàn)大功率充電：大電流和高電壓（一）大電流超充面臨散熱挑戰(zhàn)，高電壓需車端樁端略有改動充電樁P（充電功率）=I（電流）×U（電壓），要減少充電時間，提升充電功率，只需保障電壓和電流其中一項不變，增加另一項即可。由此實現(xiàn)大功率超充有兩種路線：大電流和高電壓。在衡量電池充電快慢時，常使用充電倍率（C）表示，指電池在規(guī)定時間充電至其額定容量時所需要的電流值，數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)，即充電倍率（C）=充電電流/電池額定容量。例如3C代表在給定電流強度下，1小時充電300%，即20分鐘充電100%。電池的負荷則使用SOC衡量，數(shù)值上定義為剩余容量占電池容量的比值，當SOC=0時表示電池放電完全，當SOC=1時表示電池完全充滿。大電流超充面臨散熱挑戰(zhàn)。特斯拉、極氪等采用的都是400V+大電流模式實現(xiàn)超充，即保持電壓不變，通過增加電流提升充電效率。在此模式下，電流提升1倍，散熱增加4倍，大電流使得電路部件容易產(chǎn)生較高熱損失，為熱管理系統(tǒng)帶來較大負擔。特斯拉V3使用水冷散熱，極氪極充樁則裝備全系統(tǒng)液冷散熱技術。大電流高功率充電并不能實現(xiàn)充電過程全覆蓋。根據(jù)42號車庫測試的特斯拉V3結(jié)果，其僅能在10%~30%左右的SOC情況下實現(xiàn)200kW以上的充電功率，超過30%后直線下滑。高電壓的實現(xiàn)相較大電流更為容易。800V平臺系統(tǒng)保持電流不變，電壓加倍，實現(xiàn)兩倍能量輸入車輛，充電速度更快。相較于大電流，高電壓架構電流更少，電纜和電線可以做得更小更輕；同時，高電壓模式下熱量損失更少，也不需要復雜的熱管理系統(tǒng)為電池提供最佳溫度，性能和續(xù)航里程都將改善。在車端若按照高壓架構平臺，電動車的電池包、電驅(qū)動、空調(diào)等均需重新適配；樁端的改造只需把原本低壓的部分換成耐高壓模塊，整體改動較少，成本相對可控?？傮w來看，電動車800V平臺是目前車企實現(xiàn)超充的主流選擇。（二）特斯拉

V4峰值電流近900A、極氪001峰值電流550A+1、特斯拉特斯拉是大電流超充模式的代表企業(yè)。特斯拉于2012年開始布局超充，最早高壓供應鏈尚不完善，特斯拉選擇大電流直流實現(xiàn)超充。據(jù)特斯拉中國充電團隊官微，特斯拉于2021年在國內(nèi)推出大電流超級充電樁V3，充電15分鐘最高實現(xiàn)250km續(xù)航。V3采用液冷技術，相比V2對線纜部件進行了針對性升級，全新的電子元器件可實現(xiàn)多車型同時充電且不分流。相比來看，充電區(qū)間20%~80%，V3、V2所需時間分別為22分鐘、32分鐘，V3提速明顯。同時，特斯拉推出在途電池預熱功能，在用戶使用車載導航至超級充電站時，其車輛會智能提前加熱電池，以確保在到達充電站時車輛電池溫度達到最適合充電范圍，進一步縮短平均充電時間。從第一代超級充電樁V1至第三代超級充電樁V3，峰值電流增至600A+，最大功率從90kW提升至250kW，充電效率保持行業(yè)前列。特斯拉V4或?qū)⑼瞥觥lonMusk曾在2021年6月透露，充電樁輸出功率目標是350kW，如果V4可以通過大電流路徑實現(xiàn)最高功率350kW，那么在400V電壓下，峰值電流將接近900A，未來特斯拉或?qū)⑼瞥龈咝阅艿某潆姌丁?、極氪極氪2021年推出的極氪001采用400V電壓架構，搭載具有液冷溫控管理系統(tǒng)的

“極芯”電池包，最高能實現(xiàn)2.2C的高充電倍率，峰值充電功率220kW以上，峰值電流550A+。極氪在Z-Talk補能專題活動中透露，2021年9月極氪能源第一批自建充電站在杭州落成，截至2022年7月31日，充電網(wǎng)絡累計已覆蓋全國64城396站（不含專用場站），包括極充站、超充站、輕充站三種不同功率滿足用戶不同場景需求的充電站。其中，極充站配備的240-360kW超大功率極充樁：采用全系統(tǒng)液冷技術，電流輸出比同規(guī)格液冷槍線增大30%；搶線更輕，用戶操作更加方便，極充樁液冷槍線設計相比普通國標槍線使用重量減少35%；支持即插即充和無感支付。在極充站內(nèi)補能，極氪001可實現(xiàn)30分鐘SOC從10%到80%，其中超長續(xù)航單電機WE版車型可實現(xiàn)充電5分鐘，NEDC續(xù)航增加120km。超充站配備單槍60-120kW超充樁，可柔性分配功率并適配多種車型。（三）新勢力推出800-1000V高壓平臺車型1、小鵬G9:800V高壓SiC平臺+480kW快充樁電驅(qū)、散熱、電池及落地情況：2021年11月小鵬G9在廣州車展首次亮相，具有X-EEA3.0電子電氣架構，搭載XPower3.0動力系統(tǒng)，益于高壓SiC技術、電機磁場及減速器優(yōu)化，電驅(qū)系統(tǒng)最高效率可達95%以上，G9可以支持最高480kW的超級快充。同等電池容量下，續(xù)航相比400V平臺車型提升5%以上。該車采用充電槍液冷散熱技術，IP65級密封等級與內(nèi)置安全監(jiān)測芯片可共同保障安全。小鵬G9新車將搭載容量為98kWh的三元鋰電池，提供兩種版本續(xù)航，CLTC工況續(xù)航分別為702km和650km。超充樁與超充網(wǎng)絡：據(jù)小鵬超級補能發(fā)布會，截至2022年8月15日，小鵬自營超充站上線799座，目的地充電站上線201座，覆蓋全國所有地級行政區(qū)。公司將在2022年下半年開啟全新一代超級充電樁布局，逐步構建800V/480kW超充網(wǎng)絡。480kW高壓超充樁的充電槍采用液冷散熱技術，通流能力可達670A+，5分鐘可充200公里，12分鐘可從10%充到80%。小鵬全新一代超級充電樁落地并實現(xiàn)大規(guī)模布局后，充電速度與加油幾乎相近，用戶體驗得到大幅度改善。2、廣汽埃安：800V高壓平臺+6C充電倍率+480kW超充樁電池系統(tǒng)包含3C、6C兩個版本：據(jù)2021年4月廣汽科技日，廣汽集團展示其超級快充電池技術，分為3C和6C兩個版本電池系統(tǒng)。①3C超級快充電池系統(tǒng)：續(xù)航超過500km，0%-80%電量充電時間16分鐘，30%-80%電量充電時間10分鐘，采用新型液冷系統(tǒng)，散熱效率提升1倍。②6C超級快充電池系統(tǒng)：最大電壓可達900V，最大充電電流超過500A，可實現(xiàn)0%-80%電量充電時間8分鐘，30%-80%電量充電時間5分鐘，車輛常溫6C快充循環(huán)可達100萬公里。高壓電驅(qū)動系統(tǒng)：埃安在高壓電驅(qū)動系統(tǒng)中采用了基于多層扁銅線繞組電機技術、多媒介電機冷卻結(jié)構、高速旋轉(zhuǎn)元件的壽命與可靠性研究、高功率密度新型繞組結(jié)構電機單元等技術，采用廣汽高速高功率密度電機設計方法，突破了高速電機設計瓶頸。超充車型及落地：廣汽2021年9月推出的AIONVPlus70，采用3C高倍率快充技術，搭載400V常規(guī)電壓平臺，峰值充電功率超過200kW，30%-80%充電時間為10分鐘。AIONVPlus6C車型配備最高900V電壓平臺，搭載超倍速電池，實現(xiàn)6C超級快充，具有702km超長續(xù)航，搭載埃安自主研發(fā)的高效高壓電驅(qū)動總成，該總成采SiC技術應用、E-Drive智能控制算法、X-Pin電機技術和NVH等優(yōu)化技術。超充樁及超充網(wǎng)絡：廣汽埃安A480超充樁，通過先進液冷技術，嚴格控制發(fā)熱，實現(xiàn)480kW充電功率（峰值1000V/600A），可根據(jù)電池BMS、電網(wǎng)和充電環(huán)境通過云端智能調(diào)度搭配柔性充電，搶線采用輕量化液冷線纜，更靈活輕便。2022年4月，廣汽埃安位于廣州南大干線的首個超級充換電中心正式落成，其中配備A480超充樁，廣汽埃安計劃2022年內(nèi)在廣州市轄區(qū)內(nèi)建成220座充電站，到2025年增加至1000座，實現(xiàn)1.5km半徑覆蓋。廣汽埃安計劃未來將超級充電站拓展到全國約300個城市，基本實現(xiàn)對地級及以上城市的全覆蓋。3、嵐圖800V高壓平臺+4C電芯+360kW超充樁800V高壓及超級快充技術：據(jù)東風汽車2021年9月品牌秋季發(fā)布會，嵐圖汽車現(xiàn)場展示自研800V高電壓平臺及超級快充技術。嵐圖800V高壓超充技術系統(tǒng)的動力電池和電力設備均為800V，包括超級快充系統(tǒng)、超低系統(tǒng)能耗、高性能電池、SiC電驅(qū)總成等部分，無冗余升壓裝置并支持無線充電。整車高性能電池搭載4C電芯，在360kW超級充電樁的加持下，可做到充電10分鐘，續(xù)航400公里充電速率可提升125%。同時，該系統(tǒng)憑借SiC電驅(qū)三合一應用技術，實現(xiàn)同電量下續(xù)航5%的提升。該技術還支持800V11kW無線快充，充電效率高達92.3%。4、理想：計劃于2023年推出Whale和Shark兩個純電平臺據(jù)理想汽車2020Q3財報會議，在400kW快充技術成熟前，理想汽車不會推出純電車型。理想汽車目前在研發(fā)高壓快充技術，計劃純電平臺和高壓純電動車型同年推出。據(jù)2022中國電動汽車百人會論壇，理想汽車提到480kW超充平臺+850V高壓平臺+4C電池以及車-樁-云閉環(huán)服務網(wǎng)絡。理想汽車計劃到2025年在全國建成超過3000個超級快充站，形成“十縱十橫”高速公路快充網(wǎng)絡，接入36條國家級高速公路，實現(xiàn)90%高速公路里程覆蓋。計劃于2023年推出Whale和Shark兩個純電平臺。三、海外大功率充電樁發(fā)展快于中國目前中國各家800V高壓平臺車型量產(chǎn)仍未落地，配套的大功率超充樁網(wǎng)絡還處在建設過程中。對比來看，海外Ionity和ElectrifyAmerica已經(jīng)分別在歐洲和北美鋪開。（一）歐洲Ionity2025年實現(xiàn)350kW大功率充電樁7000個Ionity成立于2017年，是歐洲的一家超充網(wǎng)絡運營商，起初由寶馬、福特、奔馳等合資，之后現(xiàn)代和起亞加入。Ionity的成立源于歐洲本地充電運營商較少，迫使車企建立自己的充電網(wǎng)。在Ionity之前只有特斯拉完善快充網(wǎng)絡建設，其超充樁為用戶專享。2018年4月Ionity的首個超快速充電站啟用，其充電樁通過聯(lián)合充電系統(tǒng)（CCS）進行充電，充電功率可達到350kW。隨著超充網(wǎng)絡的不斷布局，Ionity已經(jīng)擁有多個800V、350kW的高速公路充電站，在350kW的充電樁上充電5~7分鐘可續(xù)航100公里。截至2021年11月，Ionity網(wǎng)覆蓋歐洲24個國家和地區(qū),有386個充電站點和1538根充電樁。2021年11月Ionity宣布其現(xiàn)有股東和新進的第一個非車企股東貝萊德將向其投資7億歐元，該筆投資致力擴充Ionity在歐洲的充電網(wǎng)絡，目標到2025年實現(xiàn)350kW大功率充電樁的數(shù)量增加三倍多，達到7000個。（二）ElectrifyAmerica計劃到2026年安裝1萬個DC快充樁EA由大眾在2017年成立，大眾在柴油門事件后計劃在10年內(nèi)通過對EA在電動汽車基礎設施和意識教育方面投資20億美元，作為與EPA和解的一部分。在10年間，EA的網(wǎng)絡須向其他車企保持中立，站點配備CCS（150kW和350kW）和CHAdeMO

（50kW）兩種充電接口。2018年EA在美國加州建成首個充電功率為350kW的超快速充電站,充電10分鐘續(xù)航約200英里。充電樁組件包括9個CCS插頭和一個CCS-CHAdeMO充電插頭，其中大多數(shù)充電插頭的充電功率已達150kW，有兩個CCS插頭可以進行超快速充電，功率達350kW。美國能源部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年6月EA在美國和加拿大共有807個充電站，充電樁數(shù)量超過了3500根。2022年6月，大眾宣布與德國工業(yè)巨頭西門子合作，大眾將EA少數(shù)股權出售給西門子，EA預計獲得4.5億美元注資。本次對EA的投資加碼，是為發(fā)展北美地區(qū)充電和能源業(yè)務，實現(xiàn)北美地區(qū)充電基礎設施增加1倍以上。EA計劃到2026年在美國和加拿大安裝超1800個充電站，并且包含1萬個DC快速充電樁。四、密集大功率充電樁的建設或?qū)鴥?nèi)配電網(wǎng)帶來壓力國內(nèi)800V超充相較國外發(fā)展較慢，一方面是從400V到800V的升級過程需要零部件和元器件的全面升級，另一方面由于配電網(wǎng)短期內(nèi)無法負擔密集的超充建設。電動汽車缺乏采用互動充電模式的動力，總體上表現(xiàn)出無序充電特性。電動車的無序充電行為往往與電網(wǎng)日常負荷曲線高度重合，充電負荷和配電網(wǎng)原始負荷早晚疊加形成負荷雙高峰。相較普通充電樁，大功率充電樁造成的負荷峰值進一步增加、峰谷差進一步加??；電壓偏移問題更加明顯，諧波污染依舊存在。（一）用電負荷峰值增加，峰谷差加劇各類充電基礎設施在用戶行為特性和設施用電特性上都有顯著差異。用戶行為特性的差異主要體現(xiàn)在：充電時間分布和充電速率等方面；設施用電特性差異主要體現(xiàn)在：用電可引導性、容量需求、電壓等級和負荷特性等方面。集中式專用充電站和城際快充站接入10kV電壓等級；而城市公共基礎設施和分散式專用充電樁接入0.4kV電壓等級，同時其充電負荷容易與周圍商區(qū)或居民區(qū)正常用電負荷時間段重合，疊加增峰。負荷峰值增加。電動車的無序充電行為往往與電網(wǎng)日常負荷曲線高度重合，充電負荷和配電網(wǎng)原始負荷早晚疊加形成負荷雙高峰。據(jù)國網(wǎng)能源研究院及NRDC聯(lián)合發(fā)布的電動汽車發(fā)展對配電網(wǎng)影響及效益分析，在無序充電情形下，預計到2030年，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域峰值負荷將增加1.53億千瓦大功率。充電真正的服務對象更加偏向私人消費者，運行商布點充電設施時，更多考慮的是市場訴求而非電網(wǎng)狀況，因而大功率的充電樁將會更多布局在居民區(qū)、辦公區(qū)、工業(yè)區(qū)和消費區(qū)等高需求地區(qū)，充電負荷更容易與這些地區(qū)正常用電高峰時段疊加，沖擊工商居民等用電穩(wěn)定性。（二）輸電堵塞造成電壓偏離、電壓越限等問題若電網(wǎng)中的負荷峰值超出配電系統(tǒng)額定容量，將會導致變壓器和線路過載運行，即電氣設備或?qū)Ь€的功率或電流值超過其額定值。在電氣線路中，短時間的少量過載運行是被允許的，但是長時間的過載運行，線路電流過大，導線溫度不斷升高，電氣回路內(nèi)的絕緣材料、導體接頭等也會因升溫而造成損害，嚴重的過載負荷在短時間內(nèi)可能直接短路甚至引發(fā)火災。充電樁充電的瞬間，電網(wǎng)的瞬時功率很大，電壓偏移會加大，甚至超過限定值，產(chǎn)生電壓越限。電壓偏移是衡量電能質(zhì)量的重要指標。供電系統(tǒng)的負荷在不斷發(fā)生變化，各系統(tǒng)節(jié)點電壓也會隨之起伏，偏離額定電壓，發(fā)生電壓偏移。電壓偏移即為電力系統(tǒng)正常運行時，某個節(jié)點的實際電壓與額定電壓的差值占額定電壓的比例。配網(wǎng)中的不同負荷都要在允許的額定電壓范圍內(nèi)運行。電壓偏移會干擾感應電動機的正常運作。國家標準GB12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差中對系統(tǒng)的供電電壓偏移標準進行了詳細的設定。根據(jù)標準規(guī)定，20kV及以下三相供電電壓允許偏差的范圍是額定電壓的±7%（0.93pu到1.07pu之間）。據(jù)電動汽車充電負荷時空分布及其對配電網(wǎng)的影響，電動汽車滲透率為50%時，多個節(jié)點電壓可能降至最低偏移標準0.93pu以下，或影響配電網(wǎng)的運行安全。按照IEC標準設計的電動機，額定電壓和實際電壓的差值為±5%以內(nèi)時，可以正常輸出額定功率。當電壓發(fā)生較大偏移時，若電壓降到臨界值以下，電動機難以啟動或產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)將燒毀電機；若電壓上升到臨界值以上，電動機將過熱，降低使用壽命。在用電高峰時，負荷增多，電路中總電阻減小，干路電流增大，由于輸電線本身具有電阻，輸電線上的電壓損失增大，負荷端得到的電壓降低。反之，在低谷時，電壓較高。電壓偏移影響變壓器空載損耗（鐵損）和電阻損耗（銅損）。變壓器電壓高于額定值時，變壓器鐵心進入飽和區(qū)，勵磁電流劇增，變壓器鐵損明顯增大，銅損降低。通常10kV變壓器損耗占全網(wǎng)線損70%，變壓器損耗中的70%-80%又為鐵損。變壓器鐵損降低，則銅損會增加，因此會有電壓的經(jīng)濟運行范圍。電容器的功率流量和壽命也會受到電壓偏移影響。比較常見的情況是，電壓過高時，電容器會因保護動作而退出運行，電網(wǎng)損耗進一步增大。（三）充電為非線性負荷帶來諧波污染電動汽車蓄電池充電屬非線性負荷，工作電流和電壓不成正比，在充電過程中容易產(chǎn)生諧波，帶來諧波污染。諧波會影響繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在成熟的電力網(wǎng)絡中，靈敏準確的保護系統(tǒng)能夠在發(fā)生故障時及時切斷，保障網(wǎng)絡的安全運行。在繼電保護系統(tǒng)中，主要進行測量電壓和電流的幅度和波形的是繼電器，低諧波含量對繼電器影響較小，諧波含量40%及以上時，繼電器會因接收到的錯誤信息而產(chǎn)生誤動，輕則影響其服務區(qū)域，重則波及整個網(wǎng)絡，致使癱瘓。諧波會干擾配網(wǎng)中電力設備的正常運行。一般廠家在設計電氣和用電設備時，會考慮到在一定諧波環(huán)境下運行，但諧波含量過大會引起正常工作點的偏移，造成設備損壞。整個配電網(wǎng)絡之中，最重要的是變配電設備。當諧波電流經(jīng)過變壓器繞組時，會帶來額外銅耗，部分破損處過熱，整個配電變壓器振動。同時，變壓器開閘瞬間會產(chǎn)生大量勵磁涌流，雖然變壓器設計之初會考慮該問題，但當諧波含量很高時，變壓器會發(fā)生諧振，威脅變壓器穩(wěn)定。諧波會干擾測量精度。電網(wǎng)中的測量工具可分為電磁型、感應型和磁電型，其中磁電型對諧波感應靈敏，易受諧波影響，而電表多采用的是磁電型，大量的諧波干擾容易造成電表數(shù)據(jù)失真。充電樁接入數(shù)量的增加可使諧波含量有所下降，進而減小變壓器損耗，從而提高電能利用效率?？焖俪潆姌秲?nèi)部含有整流裝置，其作用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為電動汽車的車載蓄電池充電，充電樁產(chǎn)生諧波的根源便是其中的整流裝置，使用800V超充情況下，諧波污染依舊存在。五、換電模式有效解決電網(wǎng)容量問題，降低車端成本換電和大功率充電的核心目的都是使電動汽車能源補給體驗無限趨近燃油供給，目前制約換電大規(guī)模推廣的原因在于換電標準難統(tǒng)一、投資成本大。僅建設超充站的成本一般會比換電站稍低，但在現(xiàn)有電力容量不足情形下，達到超充站理想功率需配置儲能，隨充電向高功率方向發(fā)展，充電站整體建設也逐漸重資產(chǎn)化，超充+儲能成本或超過換電。（一）單個大功率充電站投資達百萬級充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁。交流充電樁是慢充樁，交流電進，交流電出，受車載充電機功率限制，一般功率較小，多是3.3kW以及7kW，價格較低。直流充電樁，即常說的快充樁，通過內(nèi)部AC-DC充電模塊，將交流電轉(zhuǎn)換成直流，為電動汽車的動力電池進行充電，功率通常在30kW以上，價格較高。直流充電樁內(nèi)部電氣結(jié)構包括：充電模塊、主控制器、絕緣檢測模塊等，800V高壓快充則是通過直流充電模式實現(xiàn)補能。單電壓提高，充電樁內(nèi)部結(jié)構無需升級?，F(xiàn)有多數(shù)的快充是依托400V電壓平臺，如果僅是單電壓提高，現(xiàn)有的充電樁和技術就可以達到，隨著車型的發(fā)展，充電模塊的電壓平臺現(xiàn)在最寬已經(jīng)可以做到250-1000V全兼容電壓平臺，內(nèi)部結(jié)構不需要進行較多的升級。實現(xiàn)大功率超充需改變充電樁構造。從傳統(tǒng)充電樁到實現(xiàn)800V、1000V以及500kW以上的大功率充電樁，電樁內(nèi)部結(jié)構發(fā)生較大變動。①目前主流充電樁多為一體機，高電壓大功率平臺需要分體機。一體式充電樁優(yōu)點在于將充電柜、充電樁和配電系統(tǒng)高度集成，安裝便捷，占用空間小，成本低，缺點在于其模塊只能自身使用，不能夠共享給場站內(nèi)的其他終端，后期功率升級的空間較小。分體式充電樁供電模塊、控制模塊和充電接口分體設置，復雜場地適應性強，安全性高，可靈活配置充電接口和充電模式。超充樁在電壓和功率升級之后，模塊太多，出現(xiàn)散熱、線束分布等問題，大功率充電對散熱要求也會更高，分體機是更適合的選擇。②根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，IGBT模塊作為直流充電樁的核心器件，占充電樁成本約20%。在800V超充的高壓下，IGBT損耗過高，需要更換為耐壓性、耐熱性和散熱性更好的SiC。③散熱方式液冷化轉(zhuǎn)變。800V超充功率在480kW時，電流會達到600A，充電樁傳統(tǒng)散熱方式風冷不再適用，風冷可靠性差，模塊故障風險高。液冷散熱能力較風冷低10~20℃，具備更高等級防護和使用壽命，但液冷對電纜的密閉性要求極高，液冷電纜都需要通過耐高溫、耐低溫、耐腐蝕等多項測試。參考電子發(fā)燒友公眾號數(shù)據(jù)，以120kW快充直流充電樁為例，主流做法是使用4個30kW的模塊進行組合，單個模塊價格約2000元，5m長充電槍線價格約5000元，主控板約1500元，加上觸摸屏、互聯(lián)網(wǎng)模塊、殼體、線束、繼電器等，一個充電樁成本在300元/kW左右。根據(jù)芯TIP公眾號數(shù)據(jù)，800V大功率充電樁成本是普通充電樁的至少2倍，甚至可達到2-3倍，超充充電樁采購成本會在600元/kW-900元/kW左右。根據(jù)OFweek，廣汽埃安在廣州落地的全球首個智能超充站，該站采用一拖五模式，配置一個480kW和4個180kW的充電終端。以該類超充站為例進行成本估算，假設①480kW充電樁成本為700元/kW，180kW充電樁成本300元/kW；②充電站無需擴容、不建設儲能。③充電樁成本占整個充電站建設成本的50%。則充電樁建設成本約為55.2萬元；超充站建設成本約為110.4萬元。根據(jù)中國經(jīng)濟網(wǎng)新聞，2021年12月巨灣技研與天樞能源達成協(xié)議，計劃總投資額超10億元，聯(lián)合共建1000座超充站，平均每座超充站成本在100萬元左右，與估算結(jié)果較為一致。（二）乘用車換電站建設成本約150萬元，重卡換電站對應約500萬元換電站的成本包括投資成本和運營成本兩部分。換電站投資成本由換電站的設備、線路投資和電池投資等組成，電池成本是換電站相較充電站發(fā)生的額外成本，在車電分離和車電不分離情形下電池成本有所不同。車電不分離情形下，車主電池和車輛一同購置，電池成本為備用電池成本；車電分離情形下，電池產(chǎn)權只歸屬于電池管理公司，客戶只購買整車，租賃使用動力電池，電池成本為備用電池成本和車載電池投資。換電站運營成本包括場地租金、購電成本、人工費用等。根據(jù)協(xié)鑫能科2022年5月發(fā)布的新能源汽車換電站建設項目可行性分析報告

（修訂稿）中的概算：①車電不分離情形下，在項目建設投資中，換電站投資占比最高。單個乘用車換電站設計產(chǎn)能服務120輛車/天，項目建設投資490.72萬元，其中換電站投資260.72萬元，占比53%；單個重卡換電站設計產(chǎn)能服務40輛車/天，項目建設投資914.14萬元，其中換電站投資420.14萬元，占比46%。②車電分離情形下，在項目建設投資中，車載電池投資占比最高。單個乘用車換電站設計每天為120輛車提供電池租賃服務，項目建設投資1090.72萬元，其中車載電池投資600萬元，占比55%；單個重卡換電站設計每天為40輛車提供電池租賃服務，項目建設投資2314.14萬元，其中車載電池投資420.14萬元，占比61%。根據(jù)和訊網(wǎng)數(shù)據(jù)，蔚來一代換電站成本約300萬元，二代換電站成本在150萬元左右，蔚來換電主要面向私家車領域。根據(jù)前文估算，在不考慮擴容和儲能的情形下，超充站約110萬元的建設成本，低于換電站建設成本。（三）考慮電網(wǎng)擴容或配儲，大功率充電站成本或高于換電站超充站大功率直流快充，一般普通場地不會預留較多滿足充電站建設的電力容量，選址場地的電力容量不足時，需向當?shù)赜秒姴块T申請增容。變壓器擴容成本根據(jù)擴容多少和地區(qū)情況而定，例如2022年3月深圳灣科技生態(tài)園商鋪公開招租中提到，增容費為1200元/KVA。在一些偏遠地區(qū)，很難有足夠的電容，擴容難度增大帶來的擴容費用往往會增加幾倍。擴容涉及多個部門，同時擴容地情況制約，企業(yè)在整個過程中缺乏自主權。為應對上述情況，超充站配置儲能是一種可行方案，該種模式下企業(yè)擁有更大自主權。儲能可以為電力負荷提供緩沖，超充樁不直接通過電網(wǎng)造成功率負荷，從儲能中直接獲取電能，同時儲能還可利用峰谷電價差，夜晚谷電期間將儲能電池充滿電，白天高峰時段進行放電，降低用電成本。據(jù)北極星儲能網(wǎng)，2022年1-6月廣東共67個儲能項目進行備案，其中有38個項目在用戶側(cè)，總投資4.1億，儲能規(guī)模超69.45MW/175.464MWh，用戶側(cè)儲能投資單價大約為2.37元/Wh。據(jù)小鵬汽車科技日，小鵬自研的儲能充電技術一次儲能可滿足30臺車不間斷充電。小鵬汽車即將推出的中大型純電動SUVG9車型，宣傳搭載容量98kWh的三元鋰電池，支持480kW超充，12分鐘能將電池從10%充到80%。以小鵬G9為例，電池98kWh，充電區(qū)間從10%充到80%則需要98kWh*

（80%-10%）=68.6kWh；3