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1、十大趨勢2024充電網絡產業2024年度新能源汽車發展超預期,汽車電動化已成不可逆趨勢01充電網絡是汽車電動化底座,未來10年充電量增長8倍02高質量發展趨勢一05全面超充化趨勢二06極致體驗趨勢三07安全可信趨勢四08車網互動趨勢五09功率池化趨勢六10全液冷架構趨勢七11慢充直流化趨勢八12園區微電網趨勢九13趨勢十全面智能化14構建高質量充電網絡15CONTENES目 錄主編何波 劉大偉 王志武編委彭鵬 楊志亮 鄧創 陳泓儒 杜賀港 連文峰 林全喜 王沖 丁恒讓有路的地方就有高質量充電智能充電網絡十大趨勢白皮書智能充電網絡十大趨勢白皮書0102新能源汽車發展超預期,汽車電動化已成不可逆趨
2、勢充電網絡是汽車電動化底座,未來10年充電量增長8倍新能源汽車發展超預期,截至2023年底,中國新能源乘用車保有量1800多萬輛,預測到2034年新能源乘用車保有量將達到1.8億量,10年增長10倍。中國新能源商用車截至2023年底保有量244萬輛,預計到2034年,保有量將達到2200多萬輛,10年增長9倍,汽車電動化已成為不可逆的趨勢。2023年全球充電量3000億度,預測到2033年全球充電量將增長8倍,達到2.4萬億度,相當于全球社會用電量的10%。充電網絡本質上是汽車電動化的底座,是未來新型城市的基礎設施,但充電焦慮仍然是用戶選擇電動汽車的第一痛點,是影響汽車電動化發展的關鍵要素。建
3、好一張充電網絡,可加速提高電動汽車的滲透率,從而繁榮本地產業和生態。充電網絡本質是地盤和流量生意,投資要支持未來平滑演進,隨著電動汽車數量持續增長,未來一定能夠實現長期收益。乘用車:未來10年,從1800萬輛到1.8億輛商用車:未來10年,從244萬增至2234萬輛單位:萬輛10年增長10倍20232025E2027E2029E2031E2033E2034E185139516296966013024163871806910年增長9倍20232025E2027E2029E2031E2033E2034E2442234全球充電量:10年增長8倍,0.3萬億2.4萬億充電網絡是汽車電動化底座,新型城市
4、基礎設施充電網絡本質是地盤和流量生意,一次投資,長期收益20230.3萬億1萬億2.4萬億20252027202920312033單位:度充電建好一張網 電動車滲透率提升本地產業繁榮發展無縫覆蓋地電流量虹吸用戶流量電網互動功率流量高質量發展全面超充化極致體驗安全可信車網互動功率池化全液冷架構慢充直流化園區微電網全面智能化充 電 網 絡 十 大 趨 勢智能充電網絡十大趨勢白皮書智能充電網絡十大趨勢白皮書0506電動汽車數量爆發式增長,現存充電基礎設施的問題逐漸凸顯。從宏觀層面:第一,覆蓋不全。當前高速公路還有10%的服務區未覆蓋,鄉村充電基礎設施覆蓋率小于5%。第二,結構不合理。99%的充電設施
5、還是快充和慢充,64%的公共直流充電樁仍是750V及以下的低壓樁,無法支撐下一階段800V及以上高壓超快充的發展。從微觀層面:第一,運維成本高昂。啞設備占比超過30%,數字化程度低,增加了運維管理的難度和成本。第二,傳統風冷設備質量差。設備壽命只有3-5年,運營商還未收回投資,就面臨更換。第三,服務質量差。僵尸樁占比達10%,無法充電,加劇了用戶充電焦慮。近兩年中國政府針對充電基礎設施建設連續密集發文16次,其中12次強調“高質量發展”,高質量已成為全行業共識。在廣州、深圳、重慶等領先城市,政府主導打造“充電一張網”,目標也是高質量發展。踐行充電高質量發展,需要堅持四大路徑:第一,要有頂層統一
6、規劃和設計。第二,在技術層面,持續完善充電基礎設施標準體系,提高準入門檻。第三,政府要建立統一的監管平臺和充電基礎設施的評價體系,牽引行業高品質發展。最后,要有統一的營維平臺,全面提升服務質量效率,為用戶持續打造極致的充電體驗。全面超充化是未來必然的發展趨勢。首先從技術角度來看,第三代半導體如以SiC、GaN為代表的功率半導體已經實現了規模量產,并支持商用。第三代半導體技術上的成熟,一是為電動汽車帶來效率上的大幅提升,二是其耐高壓能力,推動電動汽車架構向高壓化演進。而高壓化可以實現小電流大功率充電,進一步推動超充的發展。作為電動汽車的另一類核心部件,動力電池也迎來了升級換代。在動力電池系統中對
7、充電功率影響最大的便是電芯,4C大倍率的電芯從2023開始已經實現了規模量產,且價格在不斷降低,趨近于普通電芯,使車企更有動力加快超充車型的開發步伐。兩個因素作用下,超充化將是一個不可阻擋的趨勢。2021年,支持超充的車型只有8款,到23年底的廣州車展上,各大公布的超快充車型已達113款。從結構性上來看,超充車型正由高端向中低端快速滲透,超充車型數量將快速提升。超充化對于商用車的價值更加巨大,在時間就是金錢的商用車使用場景里,超充節省的補能時間意味著更低的運營成本和更高的營業收入。全面高壓化,全面超充化,已成趨勢,預計2028年,超充車型保有量將超過60%。新能源汽車快速增長,存量充電基礎設施
8、矛盾凸顯充電高質量發展是支撐國家新能汽車戰略的關鍵路徑第三代半導體、大倍率電池規模應用車企加速超充車型上市趨勢一趨勢二高質量發展全面超充化運維成本高30%啞設備占比設備質量差3-5年設備壽命短服務質量低10%僵尸樁占比覆蓋不全60%未覆蓋服務區10%鄉村覆蓋率5%結構不合理1000V3-5%20218款202222款2023113款超充車型從8款快速增加到113款,趨勢不可阻擋從高端到中低端,從乘用車到商用車,2028年占比超60%2023蜂巢龍鱗甲電池202434C1.52C202556C5C寧德時代麒麟電池6C廣汽埃安超倍速電池8C巨灣鳳凰電池超充車型占比60%2028奧迪RS e-tro
9、n小鵬G9埃安V plus智能充電網絡十大趨勢白皮書智能充電網絡十大趨勢白皮書0708電動汽車加速普及,私家車主已超過運營車主成為主力,其占比達87%。充電需求從運營車主的成本優先,走向私家車主的體驗優先。當前存量充電基礎設施仍然存在充不上、充不好、充不安心等問題。多數充電設施一次充電成功率仍小于85%;風冷充電樁的高噪聲非常影響車主的充電體驗;仍有50%以上熱失控事故發生在充電期間或充電后數小時內,加劇了用戶選擇電動汽車的顧慮。因此,很多車企諸如“蔚小理”等,均被迫下場自建充電網絡,以打造用戶更佳充電體驗。據統計,車企自建充電場站數量不到社會公共充電站的5%,僅靠車企自建,顯然無法實現大規模
10、廣覆蓋。面向未來,打造極致充電體驗,一定需要全產業鏈伙伴一起努力,共同進行技術升級。極致的充電體驗應有三大特征:第一,充電無憂。提供一鍵式服務,充電場站狀態可視,智能導引。第二,充電無擾。充電過程超靜音,一次充電成功不跳槍。第三:充電無慮。車樁云協同,防電磁干擾,保障人身健康和財產安全。趨勢三趨勢四極致體驗安全可信隨著新能源汽車滲透率不斷提高,如何提升充電基礎設施的安全可信能力成為行業迫切關注的問題。安全可信分為兩個層面:第一層面,是對人、車、樁的強電安全防護。當前市面上新能源汽車種類繁多,動力電池質量參差不齊,使得充電隱患加劇,存量新能源汽車超過90%無有效的安全預警措施,在2023年就發生
11、了3000多次的自燃事故。因此,人車樁一體,端到端的強電安全防護非常重要,通過毫秒級的絕緣和漏電保護實現人身安全保護;通過多維采樣高精檢測,實現車輛100%安全體檢;再通過短路保護快速切斷,不傷車。另一層面,是對信息數據的網絡安全防護。新能源車、充電樁、充電運營商等業務持續增長,帶來了數據量指數級爆發,數據量每年翻番,網絡安全挑戰日益嚴峻。因此從檢測、保護、分域隔離、響應,和恢復等五個方面,與節點層、傳輸層、架構層等三個層級加強防護,是實現網絡安全的基石。未來安全可信將從強電安全和網絡安全兩個維度,打造“四不”:隱私不泄露、車主不觸電、車輛不起火,和運營不崩潰。私家車成絕對主力,帶來充電行為和
12、需求巨大變化極致充電體驗,是構筑用戶流量與黏性的關鍵要素從成本優先到體驗優先當前充電設施數字化程度低,不滿足車主美好出行車企自建充電網絡,提升自身車主充電體驗,但無法廣覆蓋極致充電體驗三大特征強電安全:車型多、電池參差不齊,充電安全隱患加劇人車樁一體,端到端強電安全防護五重防護機制,構建網絡安全底座2023私家車占比成本優先體驗優先2019運營車占比80%87%90dB充電噪音50%+熱失控發生在充電中和充電后充不上充不好充不安心各車企自建充電場站數量占總公共場站比例缺乏有效安全預警自燃次數/年年均產生數據占比40%2030用電側充電量占比0.3%2023-10%2033電網穩定性大幅降低,電
13、網融合需求迅速增長車網互動將經歷三個重要階段aFRRFCRFFR網充車高調節精度毫秒級低響應時延V2G等多向功率變換單向有序單向響應雙向互動電網主導有序充電需求側響應電力現貨交易車網融合V2G、VPP10%市電利用率一體樁功率池化MAP不確定SOC不確定車型不確定閑忙不確定少充電車輛滿足率低引電貴市電容量大演進難不演進超充功率共享超快一體市電增容體驗好不挑車,99%滿足率體積小、噪音低充電多翻臺快多充電30%建站省市電省40%線纜省20%能演進快充超充光儲演進智能充電網絡十大趨勢白皮書智能充電網絡十大趨勢白皮書1112充電場景在不斷地延伸,工況日益復雜多樣,如熱帶、海邊、礦區等,帶來高溫、高濕
14、、高鹽、多塵的惡劣工作環境,對充電設施的運行和維護帶來極大挑戰。傳統充電設備采用風冷或半液冷散熱模式,防護能力不足,充電模塊中的電路板和功率器件與外界環境直接接觸,濕塵和高溫導致模塊年失效率高達38%,甚至更高。充電設備使用壽命大幅降低,生命周期僅35年。機柜風扇和模塊風扇屬于機械部件易損壞,還需要經常清潔維護,一年至少需要4次人工上站進行清潔維護作業,極大地增加了場站運維成本。因此,充電設備的散熱技術將由風冷或半液冷向全液冷轉變,全液冷架構是指終端、模塊、主機等都采用液冷散熱。全液冷設備可達到IP55及以上的高防護等級,可徹底隔絕與外界腐蝕性物質的接觸與交換,延長設備使用壽命。同時,在大電流
15、充電時,充電槍插接端口產生的高熱會被液冷線纜帶走并迅速降溫,功率器件所產生的熱量也能被液冷水道及時交換,系統還能根據散熱需求智能調控流速,達到精準降溫。全液冷架構帶來以下三大價值:高質量,模塊年失效率低于千分之五;長壽命,10年及以上生命周期;廣覆蓋,不挑部署場景,簡化運維,極大地節約了運維成本。園區停充一體是車網互動核心場景。工作園區、商超、居住區等園區場景具備“停充一體”特征,掛網時間長,是實現車網互動的基礎。目前,園區場景下普遍存在剩余電力零碎的問題,剩余容量以80-100kVA為主,已部署的充電設備99%以上為慢充交流樁,功率為3.5-7kW。交流樁存在兩個大缺陷,一是無法實現電網互動
16、,僅能單向補能,不支持V2G演進;二是無法車樁協同,車樁之間缺乏數字化互聯互通,信息不交互。2024年1月,國家發展改革委、國家能源局等多部門聯合印發關于加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見,通過車網互動來充分發揮新能源汽車在電化學儲能體系中的重要作用,鞏固和擴大新能源汽車發展優勢,支撐新型能源體系和新型電力系統構建。因此,隨著車網互動要求的加速推進,針對園區場景的慢充直流化趨勢也將隨之加速。小功率直流方案相比傳統交流樁,能更好地實現車網互動與數字化體驗,帶來三大價值:充電更快,不受OBC限制,充電速度提升3-5倍;長期演進,支持即插即充、積分結算,V2G等功能;海量部署,在相同電力條件下,
17、可達到3倍的覆蓋率,提升50%市電利用。趨勢七趨勢八全液冷架構慢充直流化充電場景多樣,環境嚴酷風冷/半液冷全液冷使用壽命3-5年模塊年失效率38%人工上站4次除塵/年高防護高散熱效率不積塵高溫高濕高鹽多塵高質量“0”失效,0.5%10年+不挑場景長壽命廣覆蓋園區停充一體,是車網互動核心場景交流樁小功率直流99%充電更快無OBC限制10kW-40kWV2G、VPP即插即充,積分結算相同電力,3倍覆蓋市電利用率50%+長期演進海量部署工作園區4-8小時商超2-3小時小區8-10小時剩余電力零碎以80-100kVA為主無法電網互動單向補能不支持V2G無法車樁協同車樁無數字化互聯互通信息不交互電網互動
18、V2G演進有序充電數字化體驗車樁聯動積分結算交流樁占比智能充電網絡十大趨勢白皮書智能充電網絡十大趨勢白皮書1314未來,大量的企業園區和工業園區將快速走向微電網架構。園區場景具備以下四大特點:園區的用電模型相對確定,不管是用電高峰還是用電低谷;園區的屋頂資源豐富,非常適合部署光伏設施。以中國為例,園區屋頂面積占地面面積的26%;電價成本高,以工業峰值電價為例,成本達到1.17元/度電,而使用自發綠電成本不到0.4元/度電;限電頻繁,例如在深圳,用電緊張時期,25%負荷缺口的園區也要“開一停六”參與錯峰用電。為實現經濟收益的最大化,園區應迅速轉向光儲充車云一體化架構。通過云端的統一協調管理,可以
19、實現電網、光伏、儲能、車輛及生活負荷的高效協同,讓園區用電達到最佳經濟效益。園區微電網將帶來三重收益:電網友好,通過負荷的互補協同調度,大幅減少對電網的沖擊;高收益,可實現光伏發電本地消納,通過自發自用,可結合儲能峰谷電價差套利,實現生命周期內的商業回報最大化;高可靠,在電網電力不足時,通過釋放電動汽車內部的儲能電量參與調度,滿足應急用電需求,實現園區用電的高可靠性。當前存量充電網絡,仍然廣泛存在數字化孤島效應,網絡層、場站層、設備層、車輛層都存在數字化程度不充分,協同程度不夠的問題。面向未來,實現全面智能化,需要實現“云站樁車”四層深度協同,帶來三重價值。第一,更好地使能車樁協同。通過車機系
20、統實現車輛與充電樁的實時通信,根據車輛的電量、位置、目的地等信息,為車主提供最優的充電方案和導航路線。通過采用無線充電、自動插槍、自動駕駛等技術,簡化充電操作步驟,實現充電過程自動化。采用區塊鏈、人臉識別等技術,實現充電無感支付,提高充電支付安全性和便捷性。第二,更好地支撐電網協同,通過毫秒級需求響應,高精度智能調度,打造電網友好型充電網。能根據電力網的負荷、電價等信息,動態調整充電場站的運行策略,實現充電需求與電力供給的平衡和優化。第三,充電網的全數字化運維,通過云端管理、故障遠程診斷、故障自恢復等技術,及時發現、定位和處理充電網的故障和異常,減少人工巡檢和維修,提高充電網在線率和服務質量,
21、助力運營商更低成本運營、更廣范圍覆蓋。趨勢九趨勢十園區微電網全面智能化園區場景4大特征“光儲充荷車云”一體,低價發電高價充電電網友好“充荷”互補電網沖擊小綠電自發自用低價發電、高價充電應急用電V2G高收益高可靠用電模型確定匹配用電行為屋頂資源豐富26%屋頂占地比電價成本高1.17元/度工業峰值電價限電頻繁開一停六深圳25%園區光儲系統 車輛充電生活負載數字化“孤島”“云站樁車”四層協同車樁協同智能車樁引導充電無感支付AVP自動充電電網友好型充電毫秒級需求響應高精度智能調度電網協同多設備云端管理故障遠程診斷故障自恢復全數字化營維網絡孤島場站孤島設備孤島車輛孤島網絡智能場站智能設備智能車輛智能云充電網電網車網4G/5GVPN/專線場站控制器智能充電網絡十大趨勢白皮書智能充電網絡十大趨勢白皮書1516為構建高質量充電網絡,華為在行動!2023年,華為發布了創新架構的全液冷超/快充解決方案,“一秒一公里”已成為超充代名詞。華為聯合客戶與伙伴,已在北京、深圳、重慶等50多個城市,加快構建“城市一張網”,并已啟動超過20多條“高速一張網”建設,加速318川藏線“超充綠廊”全線貫通。構建高質量充電網絡2024年建設10萬樁有路的地方就有高質量充電,讓車主出得了城、下得了鄉50+城市超充樣板20+條高速318超充綠廊