聚焦新基建下的充电桩 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。

日前，华为在线上发布了HUAWEIHiCharger直流快充模块，分为国内版30kW和国外版20kW两个版本，最高效率分别达96.4%和96.55%。两个版本尺寸相同，支持充电桩同尺寸扩容，能实现300-1000V全段恒功率输出，可满足未来车辆高压快充演进趋势。这也是华为首次公开发布充电模块产品。

据了解，该产品的“卖点”在于其效率、静音模式和风冷控制等方面的性能优势。但实际上，对于30kW的直流快充模块技术，国内主流模块供应商已普遍掌握，有业内人士向记者坦言，公共类快充电站缺口问题突出，除了持续优化性能外，如何让充电解决方案在各类应用场景实现落地，已成为运营商面临的主要困境。

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。”

据悉，华为从2014年开始布局电动汽车充电业务，此次推出的是第三代充电模块产品，前两代产品已广泛应用于国家电网、星星充电、南网电动等充电运营商中。

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。

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。高海军坦言，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。

在高海军看来，规模布局大功率直流充电桩的难点在土地和电力问题上。“出租车、网约车想在市中心充电运行，但是这些地方建充电场站用地很困难，即使建成了，服务费也跟着提上去了；要实现快速充电就要对电力进行扩容，企业的运营成本也会随之增加许多。”

智充科技CEO丁锐告诉记者，大功率直流充电桩技术本身没有多大难度，关键是要找到合适的商业模式。“对规模较大的充电运营商而言，超级快充投入大、车型匹配少，短时间内很难布局。而对中小运营商来讲，要根据本地客户和应用场景的不同需求购买相关解决方案。”

高海军认为，交流充电桩和直流充电桩各有优势，建设落地还是要分场景。“直流桩受小区电力容量总负荷限制，很难大量配建。如果用户的充电时间不是主要考虑因素，交流桩未来将有体量优势，充电运营企业要进行针对性和前瞻性的建设。”