「可充、可換、可升級」的補能方式從來就不是蔚來一句口號，長期以來很多人對蔚來的補能方式都是和換電直接劃等號的，但其實蔚來在充電技術(shù)上也有很大建樹。

下面我們就來聊聊蔚來的充電技術(shù)，以及換電和電網(wǎng)的互動關(guān)系。

01

充電樁種類

樁柜一體式

有沒有發(fā)現(xiàn)蔚來 20 kW 小直流快充跟 7 kW 的交流家充樁比起來，體積大很多？

因為 20 kW 小直流快充，進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換的充電機柜跟充電樁一體化，所以體積會比只有電流開關(guān)跟通訊的家充樁大很多。

充電功率上限由充電機柜內(nèi)部配置的功率模塊決定。

以 Tritium 的充電柜為例，每個充電功率模塊是 25 KW，樁柜一體的容量能放置最多 3 組，因此表示的功率為 75KW。

充電線纜由于快充樁充電電流大，根據(jù)電功率 P = I V，直流無需考慮電抗，可推廣成 P = I2 R，即電功率與電流平方成正比。

電流過大會使線纜溫度升高，充電電流會因此下降，從而降低充電速率。

對此有兩種解決方案：

增大線纜面積，提升載流量(變粗)

采用更好的冷卻技術(shù)，使線纜能更快降溫(液冷)

Tritium 配置液冷接口，可使充電線纜更細(xì)，對車主充電使用更友好，不過價格較高。

國網(wǎng)常見的 60 KW 充電樁，單個模塊是 15 KW，使用四個模塊。

由于沒使用液冷，純靠風(fēng)冷散熱，當(dāng)風(fēng)扇全力運轉(zhuǎn)時，會發(fā)出很大的噪音，況且散熱效率較低，故障率較高。

樁柜一體的優(yōu)點充電機柜體積較小，搬運方便，只要電容量足夠接電就能工作。

缺點是受限于功率模塊跟散熱，充電功率上限不高。

并且造型要為充電功率妥協(xié)，皆采取又長又寬像大冰箱一樣，這樣安裝跟運輸才方便。

02

椿柜分體式

顧名思義是將充電機柜與充電樁分體設(shè)置。

將高壓電經(jīng)箱式變電箱(箱變)輸入充電機柜，根據(jù)充電槍需求配置充電功率，能在云端監(jiān)控充電樁狀態(tài)，維護(hù)較方便。

充電機柜可以根據(jù)場地電容量與占地面積，決定需要多少充電功率，配置多少功率模塊，并且跟充電樁的距離能靈活變化。

優(yōu)點是充電功率能做到很大，大功率的功率模塊放在機柜內(nèi)，機柜能遠(yuǎn)離充電樁、車跟人，不受限于機柜，能自由擴充。

由于充電樁不受充電機柜限制，充電樁造型能自由變化，不用一定要用大冰箱造型，各家自建補能體系的車企都有其獨特造型，可以一眼分辯出來是哪家車企的充電樁。

缺點是機柜要獨立放置，需要使用場地較大。

大功率超充大多使用樁柜分體式。

大功率超充需要許多功率模塊，當(dāng)放置在同一個機柜內(nèi)，加上散熱需求，體積會很大，有時會大到一個貨柜，不適合用樁柜一體式。

03

光儲充

與樁柜分體式結(jié)構(gòu)基本一致，額外增加儲能柜，如果條件允許，可以再配上光伏和V2G充電樁，光儲充是充電樁行業(yè)的新趨勢。

由于大功率超充在高功率輸出瞬間對電網(wǎng)的沖擊很大，平時又會有許多電容量閑置浪費，對電網(wǎng)很不友善，因此需要配置儲能柜，減輕對電網(wǎng)的沖擊。

光儲充目前有幾種方案：

儲充

通常大功率充電樁需要配置儲能柜，以降低對電網(wǎng)的沖擊。

以美國的 Electrify America(大眾集團(tuán)在柴油門事件后，與美國政府和解條件其中一項，需要推進(jìn)電動車發(fā)展，廣設(shè)充電站是計劃之一)為例。

擁有 350 kW 大功率超充樁的站點，配置一套特斯拉 350 度、功率為 210 kW 的儲能系統(tǒng)。

由于美國的電價市場化，峰谷電價差距很大，因此儲能系統(tǒng)在電價低時存儲電力，在高點輸出電力，能最大限度減少對電網(wǎng)的影響并緩解需求激增。

況且美國的電價除了一般電費，還采取 Demand Charges(需求費用)。

消耗相同電量的客戶端，會因耗電方式的不同，收到不同的電費賬單。

何謂需求費用？

電力公司會截取一天中用電的最高峰值(通常是 15 分鐘)，收取處罰性的電費。

一般電費是用多少度收多少錢(度*電價)，峰谷用電只是乘的電價不同。

需求費用則是單位時間內(nèi)的最大使用功率 * 需求費用(kW * 需求費用)，而且需求費用帶有處罰性質(zhì)，是普通電價的數(shù)十倍到上百倍，有時需求費用會占電費超過一半。

也就是美國的電力公司，希望用電客戶最好用電曲線很平緩，不要忽高忽低，峰值越極端，電費越離譜。

充電樁正好就是電力公司最討厭的忽高忽低用戶，尤其大功率充電樁的峰值往往極高，會被需求費用重重處罰。

因此，美國的充電服務(wù)公司有很強的動機設(shè)置儲能，畢竟電費賬單上的數(shù)字不容小覷，如果場地條件允許，可以再加裝光伏，這就是第二種形式─光儲充。

光儲充

這方面最有名當(dāng)屬特斯拉。

2019 年在拉斯韋加斯建造的 V3 超充，當(dāng)時鋪天蓋地的宣傳，光伏加儲能，可為充電站提供源源不絕的電力，不再對電網(wǎng)過度依賴云云。

理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感

光充儲一體站目前大多是利用停車棚來布置光伏，能鋪開的面積有限。

受鋪設(shè)的面積、當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r與設(shè)置的充電樁數(shù)量影響，光伏發(fā)電約占充電總電量 5% 到 10% 之間，距離要擺脫電網(wǎng)，還遠(yuǎn)的很。

像特斯拉在上海首座光儲充一體站，宣傳寫著「光儲充一體化解決方案，自然能源循環(huán)利用的「魔法」，再度點亮上海?！?/p>

結(jié)果一看，光伏鋪設(shè)約 200 平方米，以上海的條件，平圴一天能發(fā)約 130 度電。

此站有 2 組 V3 機柜 6 根超充樁、1 根目的地充電樁，130 度電還不夠 6 根超充樁充 1 小時呢。

儲能就更小了，只有 4 個 Powerwall，1 個 Powerwall 能存 13.5 度電，4 個不過才 54 度電，充滿一臺 Model 3/Y 就沒電了。

可見此站主要是宣傳用途，不論光伏或儲能占充電的比例都很小。

所以，光伏鋪設(shè)面積不大的光儲充一體站，光伏只有輔助充電的作用，更大的意義在于展示綠色能源的概念。

這也是為什么特斯拉很早就提出「光儲充」的口號，落地卻很少。

但在「光伏整縣推進(jìn)」的情境里，意義完全不同。

隨著整縣推進(jìn)光伏政策的出臺，中國分布式光伏迎來新一輪發(fā)展熱潮。

然而建筑屋頂種類繁多、資源分散且單體規(guī)模不一，以及配電網(wǎng)可接納容量受限，可能引發(fā)潮流方向改變、電壓越限與誤觸繼電保護(hù)等不利影響，希望光伏發(fā)電能就地消納。

為此推出的解方就是「光儲充」。

將附近屋頂和停車棚的光伏發(fā)電匯流，利用云端EMS管理，做到「自發(fā)自用、余電存儲」。

實現(xiàn)能源生產(chǎn)與負(fù)荷平?jīng)_、緩解配電網(wǎng)容量壓力、節(jié)省增容費用、提高客戶端供電的可靠性與經(jīng)濟性，構(gòu)筑智能微電網(wǎng)。

使電動車成為光伏就地消納的幫手，而不是電網(wǎng)的新負(fù)擔(dān)。

不過這需要大量與各部門的溝通協(xié)調(diào)工作，不是件容易的事。

V2G + 光儲充

更進(jìn)一步，不止將電動車當(dāng)做負(fù)荷，更是儲能的一員，能充能放，這是理想的終極型態(tài)。

上汽飛凡有跟特來電合作設(shè)立一個示范站，裝設(shè)：

40 kWp 光伏車棚

210 kWh 儲能

9 臺合計 150 kW 的直流充放電樁、1 臺 45 kW 的充電樁

這里的儲能用的是電動車的退役電池，是電池梯次利用的一環(huán)。

在 2021年北京大紅門儲能電站火災(zāi)后，能源局新版的《防止電力事故各種要求》，已經(jīng)明確寫到「中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池。」

很多人以為是不是不能用退役電池做儲能了？

依然可以，只是不能做大。

動輒 MWh 的鐵定不行，幾百kWh的要嚴(yán)格選用一致性高且能溯源的退役動力電池，像此站就是直接把動力電池整包拆下，不進(jìn)行拆分。

V2G 的充電樁為了保護(hù)動力電池，功率都不會很大，此站的充放功率 16.6 kW，大多數(shù)的 V2G 充電樁功率跟此相近，在 15 kW 到 17 kW 之間。

除了平面停車場，國網(wǎng)還有另一種立體停車場形式的 V2G + 光儲充。

在南京的江北極客空間，裝設(shè)：

200 kWp 光伏頂棚

3 MWh 儲能

243 快充樁、147 慢充樁，總功率 12000 kW

是座地下兩層、地上 8 層的復(fù)合停車場，在一樓的服務(wù)體驗區(qū)，可供電動車企做車型展示，并設(shè)有餐飲區(qū)，提供餐點與飲料服務(wù)。

這需要很大的成本投入，國網(wǎng)也只做了幾個試點。

阻礙 V2G 發(fā)展最大的問題是車主對電池衰減的焦慮。

電池包身為電動車最貴的部件，很多車主非常害怕電池衰減，電池只要有充放，就有損耗，差別只是不同的電池體系，損耗的程度不一。

V2G 要充放電，才能達(dá)到削峰填谷，要削峰就放電、要填谷就充電，不管如何，一定會加速電池的老化。

跟電池的損耗相比，V2G 那一點點電費顯得微不足道，要說服車主別擔(dān)心電池的衰減，現(xiàn)在電池的循環(huán)壽命已經(jīng)很長，無疑癡人說夢。

光充換

利用換電站天生帶儲能屬性，將光充儲的儲能換成換電站。

這方面走的最快是蔚來。

在專利 CN215663038U 中，已經(jīng)將光伏與換電站結(jié)合。

前面提到，在車棚布置光伏的發(fā)電量不夠多，頂多起到輔助充電的作用，在專利也證明這點。

光伏發(fā)電在此有三種利用方式：

由電網(wǎng)與光伏共同供電充電樁

蔚來很清楚，只靠光伏不足以支撐充電樁的充電需求，還是需要電網(wǎng)供電，從側(cè)面證明車棚光伏的發(fā)電量并不多。

光伏供電換電站(余電存儲)

如同一般儲能站可以儲存光伏的電能，換電站也能在充電樁沒人充電時，儲存光伏發(fā)電的電能。

光伏并網(wǎng)(余電上網(wǎng))

在充電樁與換電站皆不需多余電能時，將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)，實現(xiàn)從電力系統(tǒng)獲得供電收入。

跟一般儲能不同的地方，在于換電站通常不會執(zhí)行從換電站向電網(wǎng)放電。

主要原因是電網(wǎng)有調(diào)峰需求時，通常也是換電高峰期，換電站無法同時兼顧，要優(yōu)先照顧車主的需求。

沈斐在 2022 年的 NIO Power Day 中提到：「中午可能是大家吃飯休息的時間，很多用戶去換電，那時往往是電價最貴的時候。

我們就會提前預(yù)測，那個小時大概有多少用戶來換電，提前在平電的價格沒那么貴的時候，把電充到滿，盡量避免在最貴的那段時間充電，又不能耽誤下個時間點用戶來換電。」

他也提到目前蔚來有在試雙向換電站，就是向電網(wǎng)放電，說到對電網(wǎng)在秒級、分鐘級接受指令互動。

這不就跟上面寫到的「換電站通常不會執(zhí)行從換電站向電網(wǎng)放電」沖突嗎？

沈斐講到的是調(diào)頻需求，才會需要秒級、分鐘級的響應(yīng)。

調(diào)峰是透過改變用電量(削峰填谷)，平衡用電負(fù)荷；調(diào)頻是指電力系統(tǒng)頻率中國是 50Hz 偏離時，穩(wěn)定用電頻率。

調(diào)頻需要跟電網(wǎng)的自動發(fā)電控制 AGC 配合，跟隨電力調(diào)度機構(gòu)下達(dá)的指令，按照調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整發(fā)電用功率，滿足電力系統(tǒng)頻率要求。

調(diào)頻的性能指針，由響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速率和響應(yīng)精度三個指針加權(quán)平均，此指針是調(diào)頻調(diào)度補償?shù)囊罁?jù)，將直接影響收益。

鋰電池儲能在這方面比起火電，能做到快速響應(yīng)、精淮調(diào)節(jié)，很適合頻調(diào)輔助服務(wù)。

因此，蔚來換電站切入的是頻調(diào)，而不是調(diào)峰。
編輯：黃飛

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