【金砖换电论坛】深圳科华梁舒展：《智能充放电系统解决方案，赋能换电行业》

点击数：1722021-12-31 03:51:35　来源: 2023中国国际换电模式产业大会-官网

12月23-24日，由中国充电桩网、充换电百人会、电动交通换电产业技术创新联盟、联联充电联合主办，国家电投&启源芯动力、国什能源协办，中国充电桩网承办的2021第二届中国国际换电模式产业大会（简称：金砖换电论坛）在上海大华虹桥假日酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展览展示”，以“紧抓换电产业发展机遇，助力实现‘双碳’目标”为主题，既有企业细致入微的分析，也有行业专家为市场发展提出的设想与方案，共商强国大计，落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，积极助力构建“双循环”新发展格局。

深圳市科华恒盛科技有限公司总经理梁舒展出席论坛并发表主题演讲——《智能充放电系统解决方案，赋能换电行业》。 

以下为演讲实录：

各位嘉宾和朋友们下午好，欢迎来到换电大会现场。接下来，我将代表深圳科华，介绍“智能充放电系统解决方案”在换电行业的应用。下面我主要从行业动态、方案探讨进行汇报，以及简要分享公司的产品和应用案例。

01 行业动态

电动汽车快速发展

以汽车为主体的道路交通碳排放约占全球碳排放量的20%，在碳达峰和碳中和的背景下，发展电动汽车势在必行。电动汽车的推广，第一，可解决我国石油对外依存度过高的问题；第二，能够有效降低汽车尾气的排放；第三，未来大量的换电站，可作为城市的分布式储能；第四，对于汽车产业，有利于我国弯道超车。电动汽车凭借其交通属性、互联网属性和能源属性，作为新能源产业发展的重要支柱之一，正在快速发展。根据右图所示，我国电动汽车的保有量从2017年的100多万辆已增长到500多万辆，增长迅速。根据中国汽车工业协会预测，到2025年，保有量将达到2000万辆，前景巨大。但是目前，我国车桩比约为3:1，补能焦虑依然存在，充电和换电基础设施还有很大发展空间。

政策加持，换电模式发展迎来新机遇

从去年以来，政府不断推出支持政策，换电模式在近两年迎来了新机遇。2020年5月，“换电站”首次进入政府工作报告，纳入新基建范畴；11月，新能源汽车产业规划，鼓励开展换电模式应用。2021年5月，充换电基础设施服务保障能力的实施意见发布，推动换电基础设施建设；8月，分时电价机制的推出，有利于换电站效益最大化；10月，在11个城市试点换电模式，包括乘用车和商用车；11月，《电动汽车换电安全要求》发布，标志着换电行业的第一个基本通用性国家行业标准产生。换电，未来可期。

换电站数量高速增长，各大企业加快布局

截至11月，国内乘用车换电站数量为1192座，同比增加超过100%。目前国内乘用车换电站累计数量最多的十个省份如图所示，主要集中在北京、广东、浙江、上海等发达地区。此外，电力、能源、车企、运营商等纷纷制定换电站建设及运营计划，加快换电布局。国家电网、国家电投、中石化、吉利、蔚来、奥动等企业，到2025年，均规划超千座换电站。根据中金最新预测，预计2025年新能源汽车换电站将达到2.2-2.6万座，市场潜力巨大。

换电站未来发展趋势

关于换电未来的发展趋势，我们首先一起来看看换电的优劣势分析，总共涵盖三个方面。对于社会，换电的优势在于降低配电容量、参与调峰调频、集中利用土地资源，但劣势是电池标准不统一，法律责任界定不明确。对于建站运营，换电的优势在于安全管理便捷、电池统一维护，但劣势是建设成本较高、运营资产较重、匹配车型较少。对于用户，换电优势在于缩短补能耗时、降低购车价格、享受电池升级、降低旧车贬值，劣势在于换电站密度低、换电价格高。

在经过换电优劣势分析后，换电的发展方向也基本有了：放大优势，补足劣势。第一个是车电分离商业模式，这是换电模式未来发展的主流。第二个是无人化值守，未来随着5G以及换电自动化等相关先进技术的应用，换电站将不再需要人工值守，降低人力成本。第三个是换电体系标准的统一，随着换电商业模式的逐渐成形，换电也会像充电一样形成统一的标准。第四个是设备高度集成化，换电站的建站模式决定其系统内的设备可以高度集成化，降低相关设备的运行维护成本。第五个就是安全要求更严格，换电站内大量的电池资源使得其相当于一个储能系统，对电池及场站的安全要求将会变得更为严格。第六个是多站融合，充换一体化以及V2G技术的应用，将换电站变为能源站，促进资源高效利用。

02 方案探讨

充换一体化解决方案

充电站和换电站共享箱变及充电模块资源，换电站里的直流充电机在为换电站电池包充电的同时，也为需要充电的电动汽车提供充电服务，从而提高设备利用率。其主要适应场景包括集中式充换电站、城市交通枢纽中心、商业综合体、工业园区等。对于充换一体化解决方案的相关技术和特点，我将做详细地介绍。

智能投切，提升服务能力

一般而言，目前换电站里的电池包充电均采用固定功率充电模式，如方案一。一个40kW的充电模组对应一个电池包充电，会带来以下问题：在充电初期，充电功率不足；在充电后期，充电功率剩余浪费，场站效率低。接着，我们看一下方案二。功率模块自动投切，在充电初期，多投入充电模块；在充电后期，电池包需求充电功率下降，将多余的模块退出，投入到新充电的电池包，有效提升了充电模块的使用效率与电池包充电效率，从而提升换电站的服务能力。我们以换电站电池容量57kWh、20个电池充电仓位、电池充电曲线大致为1C、0.6C、0.2C为前提进行对比。方案一采用40kW固定功率充电，充满一块电池约需100分钟，日换电服务能力为260次。方案二中采用20-60kW的动态功率充电，充满一块电池约需80分钟；日换电服务能力可增至310次，相对固定功率输出设备提升约10%。

自主寻优，提升充电效率

充电模块的最佳效率点一般是负载区间在60%-70%左右时。模块投入过多或模块投入过少，会使得充电效率大幅降低。充电自主寻优是提升充电效率的一项重要技术，充电机根据充电模块的效率曲线，选择开启或关闭相应模块，使充电机工作在最佳效率点，避免充电设备长时间满载或轻载工作。以重卡换电为例，在自主寻优模式下，系统的工作效率可达到约95.5%，综合效率可提升0.5%，相较于普通模式充电一年可节省充电成本约68258元。

换电站和充电站融合，降低投资成本

下面我们来看看换电站与充电站的融合过程及具体降低了哪些成本。上面是传统充电站和换电站的主要设备组成，换电站同时满足对外车辆充电需求，不仅要加箱变，还要加整流柜及充电模块。同时，相关的线缆成本也是必不可少的。但是，通过换电柜加上智能配枪或配充电终端，可以将充电站和换电站融合，复用配电系统、充电模块；在为换电站电池充电时，也可为需要充电的车辆提供充电服务，降低投资成本，提高设备利用率。我们以800kVA的配电系统为例：共用箱变，相比于单独的换电站和充电站都配置一个箱变，充换一体可以减少配电系统投入成本约45万；共用充电模块，减少整流柜及充电模块投入成本约24万，最后，减少线缆等配套设备投入成本约10万，总计减少成本投入将近80万元。

多重安全防护

换电站其实就是一个储能站，电池安全与防火是保证换电站运营的重要环节。因此必须配置多重充电安全防护措施，筑起极致安全防护墙。此方案下，具有多重保护功能。电池充电过程中的过压、过流、过充保护、电池过温保护及电池温升变化速率过快的预警机制，实时监测电池充电过程中的异常数据情况。针对电池BMS系统，我们有充电安全围栏，实时监测与保护电池安全。除了对电池充电安全的防护，对换电柜的充电模块在位情况也可进行智能检测与告警，防止端子接触不良，造成充电模块本身安全问题。同时，电路板设计采用核级浸涂工艺，抗盐雾能力更强，可以适应室内、室外等复杂环境；关键器件的寿命预测功能，让维护更加便捷。

换电站变为能源站

随着电动汽车超充技术快速发展，广汽、北汽、特斯拉、小鹏、蔚来等新能源汽车品牌均已发布了超充车型，充电站也在快速布局大功率超充桩。但是，城市配电容量远不能满足超充需求，大功率负荷也会对区域电网的稳定造成极大冲击。场站需要加配储能，在超充车充电初期，储能电池出一部分力，而换电站就是现有最好的储能。我们可以在充换一体的基础上将充电模块升级为V2G双向充放电模块，可将电池放电供超充桩及其他负荷使用，补充充电功率的需求，解决箱变容量不足的问题。此外，通过V2G技术可实现电动汽车、动力电池包与电网能量双向互动，电动汽车和换电站内动力电池也可参与微网储能应用、进行削峰填谷、需求侧响应等，增加额外收益。

电池检测，附加辅助服务

V2G技术也可以应用在电池检测方面，通过V2G双向充放电模块对电池充放电进行监测。对于充放电电池检测，全国还没有统一的标准。我们主要以深圳的标准为依据，对电池充放电进行测试。第一个图是动力电池检测中的相关测试项目，我们借助智能算法对电池容量精度、SOC误差、充放电电压、电流、温度极差等相关数据进行统计分析与计算，并通过大数据深度诊断生成电池健康安全与寿命评估报告，从而为运营商提供电池性能评估服务，便于电池的维护及更换。

贴身定制，完美贴合各类换电站配置需求

科华拥有全系列的换电站智能充放电产品，功率覆盖240-1440kW，满足乘用车、商用车换电站等配置需求。同时，我们可以根据客户对换电设备安装空间规划要求、电池容量及电池包数量来确定充电机系统架构；根据客户对换电时间、充电速率、扩展需求来配置相应的充电机电气方案，以及通讯拓扑、控制引导、系统功能等，致力于让客户得到满意的解决方案。

换电站实际案例

在换电站实际案例方面，我们有乘用车和商用车的。在乘用车换电案例方面，我们以嘉兴V2G充换一体化项目为例，其配置了两套420kW的V2G充放电系统、28个快充充电终端等。该项目的成功落地，推动了V2G充换电一体化综合场站的发展。在商用车换电案例方面，我们以苏州重卡换电项目为例，其配置了9套280kW固定功率输出的充电系统、1套280kW智能功率分配和智能配枪的充电系统等。该充电系统大幅提高了重卡换电时电池的周转率，进而提升了场站的运营效率。

03 关于深圳科华

深圳市科华恒盛科技有限公司成立于2001年，前身创立于1988年。公司集充放电设备研发、制造、销售、服务于一体，为政府运营商、民营运营商、地产类、车企等客户倾力打造“一站式交钥匙”工程，提供专业的电动汽车基础设施及智慧交通能源解决方案。

智慧交通能源解决方案

科华智慧交通能源解决方案主要通过充换电基础设施及EMS能量管理系统将电动汽车充电网、交通网、新能源网等多网融合，兼顾智慧交通和智慧能源属性，包含V2G充换一体化、光储充检、移动储充、多功能能量方舱等重要场景的解决方案；可实现光伏站、储能站、充电站、换电站、5G基站等多站的能量智能化调度，同时实现业务流、数据流、能源流等多流合一；保障系统安全稳定运行，促进能源高效利用与车网智能互动，助力绿色低碳社会的发展。

充换电产品：从充电模块、充电桩、充放电系统到运营平台，深圳科华坚持自主研发。产品涵盖15/20/30kW充电模块、30kW充放电模块、7kW交流桩、30kW壁挂式直流桩、120-240kW一体式直流充电机、360kW分体式直流充电机、240-1440kW换电站直流充放电机等。

光伏产品：科华从事光伏储能已经接近20年了，光伏产品涵盖集中式、组串式、集成方案等，从户用小功率产品到1000V的分布式电站、1500V的大型地面电站，到最大功率达6.8MW的集成方案产品，应有尽有。