大功率直流快充“蓝海”待挖

一头连接能源，一头连接交通，充电桩产业健康高质量发展意义重大。乘着“新基建”的东风，充电桩产业无疑将迎来新一轮建设热潮，同时，也必将呈现出与此前不同的特点。本期开始，本刊推出“聚焦‘新基建’下的充电桩产业”系列报道，剖析充电桩产业发展瓶颈，探讨行业发展方向。

是“刚需”大功率直流快充前景广

目前，充电桩主要有交流、直流两种技术方案。直流充电桩功率大，可直接为电动汽车的动力电池充电，充电时间短，成本较高，多服务于出租车、网约车等运营类车辆；交流充电桩功率较小，需要通过车载充电机为电动汽车充电，充电速度较慢，多用于小区充电。

为缩短充电时间，业内已经研究布局350kW及以上的大功率直流充电技术，10-15分钟即可为电动汽车充满电。

“随着电动汽车的大规模应用，用户对临时性、应急性和长距离出行的充电需求日益增多，用户充电难、充电慢的问题还没有得到根本解决，在这种情况下，大功率直流快充技术和产品显示出关键的支撑作用。”在国网电动汽车服务有限公司副总经理贾俊国看来，大功率直流充电桩属于刚性需求，可以显著缩短充电时间，提升充电桩的使用频率。

“工欲善其事，必先利其器”，当前充电运维中出现的问题不容忽视。华为网络能源产品线mPower充电业务总经理匡平坦言，在调查中发现，充电运维市场面临四大挑战，首先是设备生命周期短，当前充电桩端的电压及功率不能满足未来车辆的充电演进需要，投资不确定性高；其次是运维成本高，当前产品的可靠性不足，部分运营商的运维费用甚至超过成本的10%；第三是系统效率低；第四是充电噪音问题影响充电站的选址。

“直流快充模块作为充电桩的核心部件，是整个充电桩稳定可靠的关键。”匡平介绍称，HUAWEIHiCharger直流快充模块的优势在于高功率密度、高效率、高可靠和低噪音，0.6%的年平均失效率远低于3%至5%的业界均值，“可有效减少充电桩质量问题，降低安全隐患，大幅节省运营商和桩企生命周期运维费用。”

成主流30kW直流模块受追捧

近年来，随着新能源汽车的快速发展，充电设备的成熟度也得到了显著提升。中国电力企业联合会标准化管理中心主任刘永东坦言，在2015年开展的第一期全国电动汽车传导充电互操作测试中，直流充电成功率几乎为零。但经过近几年全行业的努力，充电成功率已由2017年的91%增长至2019年的98%，充电兼容性获得突破性进展。

为缓解充电时间过长问题，开发大功率充电桩，必须使用更多的充电模块。一个350kW的直流充电桩，如果使用15kW充电模块，需要24个并联，而采用30kW充电模块，只需要12个并联。模块并联的数量越少，模块之间的均流和控制越稳定可靠，充电桩系统的集成度越高，越有成本优势。

但模块功率并不是越高越好。星星充电高级副总裁高海军表示，从目前的市场应用来看，30kW是当前最被市场接受的模块功率，也是未来的主流和方向。“这有利于充电桩总体充电功率布局以及不同单枪充电分配。”他解释称，小功率模块需要并联的数量，会增加整桩重量，而过大模块又会引起功率的分配问题，“电动汽车在充电的初始阶段和充电过程中要大功率充电，而充电到80%以后，需要切换成小功率充电，但模块难以进行分配，仍保持满负荷运行，会造成电量的浪费。”

“直流快充模块的主要技术指标在输出的电压范围、输出电流以及模块的转换效率。”高海军进一步介绍，目前主流供应商的模块都可以实现从200-1000V的输出电压，基本覆盖了市场销售的全部车型，国内从事充电模块的企业很多，随着市场的逐步发展，充电模块生产企业向少数头部企业集中的趋势将越来越明显。

在高海军看来，未来充电桩模块提升可以从两个方面入手，首先是功率分配要更加智能化，大功率模块也能输出小功率；其次是大功率的单体模块将带来更高的散热需求，水冷模块或将替代风冷技术成为主要发展方向。

由新能源车引领整个时代变革的大风暴正席卷而来，而充电设施产业作为其中的“台风眼”，高曝光率的大功率直流快充技术更加受人瞩目。

落地难多重掣肘待解决

从用户需求的角度看，充电时间当然越短越好，但充电的速度取决于汽车端能够接受功率的大小。不同SOC（集成电路芯片）状态对功率的需求是不同的，此外，当前快充技术对电动汽车的电池寿命有一定影响，还需要不断进行产业升级和技术迭代，将影响降到微乎其微。

     
     

大功率直流充电桩也对整车、动力电池和电网也提出了要求。电压、电流的显著提升要求整车具有更高的高压防护等级和热管理，充电桩元器件的耐压、绝缘、线缆的重量和粗度、温控、兼容性等方面都需要改进。

▶结构性失衡现象仍存：虽然车辆的续航里程增加，充电状况有一定缓解，但是总体态势并没有发生根本改变。充电难、充电设施利用率偏低的矛盾仍然很突出。另外，目前不少城市都存在不同区域公共充电桩利用率呈现两极化差别的情况，比如同一个城市中，部分地区利用率可达到70%，部分地区却极低。充电基础设施推进难度大，有车无桩、有桩无车等现象仍大量存在，完善充电基础设施体系，推进充电体系可持续健康发展的任务已不容忽视。

▶充电服务关键技术有待突破：以目前快速充电技术发展状况来看，所需要的时间还是比较长。快充模式一定程度上缓解了充电时间问题，但是快速充电导致了电池老化加快，电池性能衰减，进而影响续航历程。其次充电标准的不统一，各品牌电动车和充电装置存在差异不能形成共享，制约了电动汽车的大规模普及。

▶电压不稳定：目前的充电桩确实存在电压不稳定的情况。据相关专家介绍，充电桩系统由变电与配电设备系统、充电设备系统、户外设备系统、监控层设备系统5大系统构成。电网传输过来的高压电压通过高压配电和变压器降压为低压电压，经过低压开关传输到充电桩，再由充电柜将电流整流、滤波、放大，让电压和电流达到要求值。但目前国家对充电桩的电能质量尚没有定义标准值，因此会出现不平衡、闪变、波动、谐波等情况。

▶用户体验困扰多：除此之外，充电桩损坏、操作方式、支付方式等方面，都会影响用户的体验。充电设备质量参差不齐，部分充电桩无法有效使用的情况时有发生，所以实际的、有效的充电桩并没有那么多。另外，纵使企业们在努力实现支付方面的互联互通，但仍有需要用充电卡或者充电桩企自身的APP才能支付的情况出现，目前的支付领域仍然没有完全打通。

▶互操作性：主流车桩的互操作性现在已经大幅提升了，无法充电的技术问题大量减少，但仍存在大量非主流车桩。比如现在主流充电设施比较知名的大概是二十家，但是实际上现在市场上存在三四百家充电桩企业。

▶场地受限不易协调：城市土地资源紧张，无论是建设公共充电站，还是改造现有的停车场，都面临停车位紧张，电网改造成本高，小区物业不配合甚至阻挠等问题。

▶投资效益不明朗：充电站和充电桩行业投资规模巨大。由于现阶段充电桩建设成本回收主要依靠充电服务要价，价格水平较低；因此，就目前的汽车市场，充电站对企业难于产生经济效益。总体来看，充电桩业务尚在起步期，给企业贡献的利润非常有限，二级市场上，主营业务为充电桩生产、销售的上市公司也是凤毛麟角。