从10月9日正式宣布通过到本报发稿,《新能源汽车产业发展规划》(简称《规划》)的正式版本还未发布,但权威方透露的内容已经引起了业内外的热议,尤其是与此前征求意见稿相比变化较大的关于新能源汽车基础设施建设的内容。
《规划》明确,要加强充换电、加氢等基础设施建设,加快形成快充为主的高速公路和城乡公共充电网络。有专家表示,《规划》释放出一个重要信号,即国家鼓励布局快充桩,慢充桩有可能被边缘化。
事实上,《中国汽车报》记者在采访电动汽车、充电行业以及电池领域的专家时发现,他们普遍认为,快充和慢充并不是一个非此即彼的问题。私人充电桩应当以慢充为主,过分频繁地快充确实会对电动汽车产生一定的影响;在某些特定领域和场景布局快充桩有较强的现实意义,在公共充电桩中应当布局一定比例的快充设施。
但随着对快充领域研究的不断深入,越来越多的研究结果表明,过多使用快充会对动力电池产生一定的影响。“频繁地快速充电相对于慢充来说确实会对电池造成伤害。”一位整车企业的电动汽车高压电安全技术负责人解释道,频繁快充会加速电池电芯极化,造成电池寿命的缩短,而可能产生的电芯析晶还会影响电池的安全性。该负责人还指出,由于电池电芯密度、材料、环境温度以及电池管理系统的差异,电池在快充过程中的受伤害程度不尽相同,而且目前大多数电池也会针对剩余电量、电池性能等因素设计合理的充电策略,通过调节充电功率,尽量减小快充对电池的伤害。
“目前的动力电池还不能承受过多次快充。”中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬在接受《中国汽车报》记者采访时表示,不建议用户经常使用快充电桩,偶尔使用可以。在他看来,快充对动力电池的要求较高,因为快充会在锂离子电池内部产生大量热量,过高的温度会破坏负极材料的粘接性能,从而导致负极活性物质脱离,使电池可逆容量快速衰降、电池性能劣化,严重影响使用寿命。
大幅提升充电功率,同时保证动力电池全生命使用周期的衰减符合有关要求,并将极大保障充电安全,这是目前动力电池企业和汽车企业都在开展技术研发和攻关的重要课题,但中国电动汽车充电基础设施促进联盟技术和认证部主任刘锴坦言,这种高性能电池产品距离量产落地恐怕还需要一段时间。
刘锴在接受本报记者采访时提出,在居住地和工作地等驻留时间较长的地方,从电池安全、衰减、停车费用和充电费用的角度来看,还是应该以交流慢充桩为主。据他了解,如果车主在家用慢充桩进行充电,民用电的价格为每度电0.5元,每公里行驶成本不足1角。
在与《中国汽车报》记者交流的过程中,电动汽车产业技术创新战略联盟技术专家委员会主任王秉刚还提到了电网友好的问题。随着电动车数量的不断增加,充电行为对电网产生的影响越来越大。如果大量私人用户都采用快充模式,这无疑将会给电网带来巨大负担,而慢充不仅不会给电网带来较大的冲击,而且还能起到“削峰填谷”调节电网的作用。
此外,表面看来,快充是目前能够解决用户充电不便和里程焦虑的“捷径”之一,但正如清华大学汽车产业与技术战略研究院院长、世界汽车工程师联合会主席赵福全所言,电动汽车想要走进千家万户,还是得依靠增加设立在住宅小区的慢充桩数量。随着私人慢充桩的不断增多,王秉刚指出,充电不便和里程焦虑问题也将迎刃而解,自然无需布局大量快充桩。
刘锴指出,公共快充桩的定位是应急补电,满足“来了就能充,充电速度快,充完就得走”的需求,而这就对充电车位的专用化和充电速度的高功率化提出要求。从目前情况来看,这样的模式有三大应用场景,首先,北上广深等城市车位和电力容量都不足,且不具备改造条件的老旧小区,为满足车主的充电需求,可布局一定数量的快充桩;其次,公交车、出租车等对充电效率要求较高,也适合使用快充桩;第三,高速公路等无法让车辆长时间排队等待的地方,也适合建设快充桩。
一位电池行业专家在谈到不同应用场景采用不同的新能源汽车交通解决方案时建议,对于固定线路的城市公交,应采用少带电池、快充补电的双源技术,在起终点和大站甚至特定路段行驶时快速充电,这样可以更方便地满足低地板和大载人空间的要求;而对于城市内高密度运行的出租车,采用在集中站点快速换电的方式为主,快速充电为辅的技术路线较为合适。
当然,该专家提到的换电模式确实也是营运车辆的另一个选择,但综合比较后发现,即便是在出租车这样的特殊场景,快充也比换电更具优势。首先,产业链整合难度大、收益极微,换电站建设需要投入的成本比快充站更大,福特汽车(中国)电动车事业部首席运营官、蔚来汽车前副总裁朱江就曾坦言,换电会让蔚来汽车每天增加大概5万元的运营成本,这还不包括建站费用;其次,随着电动汽车产品的不断丰富,换电站如果需要增加电池数量或者增加车位,就得重新装修或扩建,相较之下,快充桩小巧灵活,拓展灵活性更优;第三,只有在日均运营里程和载客次数多的城市,出租车才愿意选择换电,其他条件下快充甚至慢充就能够满足运营需求。
对此,刘锴告诉记者,换电模式虽然提升了车辆的能量补给效率,但其本质还是充电模式的再应用,长远来看充、换电模式会在不同的充电需求下互为补充发展。
值得一提的是,在低温环境中,快充的速度会进一步放慢。家住北京市的翟女士分享了一次快充的经历,在电池温度为10℃~12℃时,平均充电功率仅为20kW,而在电池温度达到30℃时,能达到35~40kW。也就是说,在环境温度较低时,使用快充前还需提升电池温度,例如启用运动模式、把空调温度调高等,这无疑在一定程度上影响了电动车快充的使用体验。
当然,具体到不同场景,快、慢充电桩比例并不相同。据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计,目前在公共场站,交、直流充电桩占比约为1.4:1,其中,公交车等专用车辆的充电场站几乎全部为直流快充桩,在居住小区中分布的主要是随车配建的私人充电桩,几乎全部为低功率交流慢充桩,在高速公路上的充电场站绝大部分由电网投建,全部为60kW以上的直流快充桩。
“基础设施建设需要从消费者的实际需求出发,从有利于电动汽车健康发展的角度出发,同时还需要考虑电网的负荷能力。”王秉刚认为,综合来看,出于长途旅行和运营车辆的考虑,应当在公共充电桩中布局一定数量的快充桩来满足相应需求,但比例应当符合实际市场需求,数量不应太多。
在谈到快充桩的前景时,刘锴指出,目前充电服务面临的盈利问题的核心是车位资源、电力资源的成本和车辆规模不匹配的问题,而快充可以有效提升车位和电力容量的使用效率,当充电功率逐步提高,所需要的充电桩数量也会相应减少。