長(zhǎng)期以來(lái),經(jīng)營(yíng)換電站成本相比快速充電站要高很多,其設(shè)備投資、電池儲(chǔ)備和人工等成本都顯著高于充電站。業(yè)界一直在努力降低換電成本,一些企業(yè)從技術(shù)上著手研制運(yùn)行效率更高和更節(jié)省空間的設(shè)備,已經(jīng)取得很好的收效,如奧動(dòng)新能源已投入示范運(yùn)營(yíng)的最新一代換電站在換電速度和換電倉(cāng)配備電池?cái)?shù)量上都比上一代成倍提升,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
另一方面,在相關(guān)管理部門(mén)和行業(yè)協(xié)會(huì)的推動(dòng)下,乘用車(chē)動(dòng)力電池?fù)Q電標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一已經(jīng)取得進(jìn)展,眾多企業(yè)形成聯(lián)盟,在積極商討起草標(biāo)準(zhǔn),并且廣汽、北汽和長(zhǎng)安的一些車(chē)型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)共享采用奧動(dòng)技術(shù)的換電站。一旦大范圍實(shí)現(xiàn)兼容多品牌多車(chē)型的換電,換電設(shè)備和電池的使用效率將進(jìn)一步提高,更重要的是用戶(hù)得到極大的便利,續(xù)航焦慮被緩解,純電動(dòng)車(chē)的普及必然大大加速,反過(guò)來(lái)促進(jìn)換電站的網(wǎng)點(diǎn)建設(shè),而且廠商不再需要為每個(gè)新車(chē)型專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)研發(fā)電池包以及制造模具,車(chē)用動(dòng)力電池包標(biāo)準(zhǔn)化后規(guī)模效應(yīng)將凸顯,電池成本也得以降低,售后和回收也都更方便。
還有什么辦法可以提高換電模式的效率而降低其成本呢?不妨嘗試以下
一、將動(dòng)力電池?fù)Q電標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步向儲(chǔ)能領(lǐng)域推廣,打通兩個(gè)行業(yè)的界線,儲(chǔ)能和換電行業(yè)共享一部分電池,互為補(bǔ)充。
這樣做具體好處有以下:
換電運(yùn)營(yíng)企業(yè)不需要購(gòu)置和儲(chǔ)備大量電池,電池與儲(chǔ)能企業(yè)共享,企業(yè)之間按占用時(shí)間分?jǐn)傠姵爻杀?。?dòng)力電池兼做儲(chǔ)能電池,一物兩用,得以更有效利用,節(jié)約社會(huì)資源。
尤其是節(jié)假日出行需求高,同時(shí)間段工商業(yè)用電需求低,正好可互補(bǔ)。在節(jié)假日長(zhǎng)途出行高峰,目前現(xiàn)有的針對(duì)私人非營(yíng)運(yùn)用戶(hù)的蔚來(lái)?yè)Q電站必然會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)等待問(wèn)題加劇的情況,不但電池不夠用,而且設(shè)備充電能力也不足。如果專(zhuān)門(mén)為節(jié)假日的短時(shí)需求增加電池儲(chǔ)備和擴(kuò)容設(shè)備,平時(shí)又閑置率高,企業(yè)無(wú)法同時(shí)追求效益和用戶(hù)滿(mǎn)意度。但如果動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池實(shí)現(xiàn)通用,只需提前稍做一些調(diào)度準(zhǔn)備,及時(shí)從附近的儲(chǔ)能站運(yùn)一些電池到換電站即可。
換電站其實(shí)也可以發(fā)揮一些儲(chǔ)能站的作用,甚至可以利用峰谷差價(jià)取得一些收入,其前提是要有足夠的電池和充放電能力;目前很多換電站已經(jīng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行甚至剛換下的電池來(lái)不及充滿(mǎn)就被換走、車(chē)輛排隊(duì)等候嚴(yán)重的情況下是沒(méi)有多少能力幫助電網(wǎng)的,如果動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池實(shí)現(xiàn)了通用則至少電池就不缺了,換電站就可以更好的發(fā)揮儲(chǔ)能站的作用;同時(shí)另一方面,只要是交通方便的道路旁建設(shè)的儲(chǔ)能站同時(shí)也可以作為換電站對(duì)車(chē)主提供換電服務(wù),發(fā)揮更大的效用。
儲(chǔ)能企業(yè)以后不再需要電池廠商為其專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)儲(chǔ)能電池,也不需要一味等待淘汰的動(dòng)力電池,更不需要將動(dòng)力電池拆解再重組,動(dòng)力電池包本身內(nèi)置的電池管理、溫控和保護(hù)系統(tǒng)依然能得到有效利用。隨著純電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量和保有量增加,社會(huì)上動(dòng)力電池總?cè)萘亢芸炀湍軡M(mǎn)足電網(wǎng)的峰谷調(diào)劑之需,純電動(dòng)車(chē)充電整體上將不再是對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的沖擊而成為有益補(bǔ)充,同時(shí)換電運(yùn)營(yíng)企業(yè)增加了收入,消費(fèi)者得到更多的方便和實(shí)惠,全社會(huì)共贏。
適用范圍更廣的通用電池包也成為更普遍接受的抵押物和資產(chǎn),甚至車(chē)企、換電運(yùn)營(yíng)企業(yè)、新能源電站和儲(chǔ)能企業(yè)都不需要自己投資電池,由銀行等金融投資機(jī)構(gòu)采購(gòu)電池租給他們即可,企業(yè)資金壓力得以減輕,換電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)得到加速。
2、儲(chǔ)能和換電行業(yè)共享電池的可行性分析
1)乘用車(chē)動(dòng)力電池?fù)Q電標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一工作的最新進(jìn)展、前景展望和問(wèn)題解決辦法。
乘用車(chē)動(dòng)力電池的接口、尺寸和協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一是一項(xiàng)很不容易的大工程,不過(guò)近日很高興看到,已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性的重大進(jìn)展。我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展摸索,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),國(guó)家層面已將充電站和換電站建設(shè)都列入新基建,工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌明確表示將“繼續(xù)大力推進(jìn)這種充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理政策,鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)使用場(chǎng)景研發(fā)換電模式車(chē)型?!?020年9月9日,由中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟主辦的構(gòu)建車(chē)電分離模式生態(tài)圈研討會(huì)在成都召開(kāi),聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)王子冬在會(huì)上一針見(jiàn)血地指出,“要想盡快打通換電商業(yè)模式,換電站的共享是關(guān)鍵”。聯(lián)盟的召喚也得到了眾多企業(yè)的積極響應(yīng),一汽、上汽、東風(fēng)、蔚來(lái)等車(chē)企,以及寧德時(shí)代、東軟睿馳、華鼎國(guó)聯(lián)、華鼎資本、潤(rùn)暉投資等共計(jì)20家單位成為簽署《構(gòu)建新能源汽車(chē)“車(chē)電分離”模式生態(tài)圈聯(lián)合聲明》的第一批企業(yè),這是一步很了不起的進(jìn)展。相信在相關(guān)部門(mén)的正確指引下,換電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一會(huì)較快實(shí)現(xiàn),因?yàn)槠髽I(yè)看到這是必然趨勢(shì),對(duì)自己和消費(fèi)者都有利,有動(dòng)力,更有壓力,不順應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)就很可能被淘汰,共享?yè)Q電好比陽(yáng)關(guān)大道,而各自建換電網(wǎng)絡(luò)猶如走獨(dú)木橋,因此預(yù)計(jì)相關(guān)企業(yè)都會(huì)積極踴躍地參與標(biāo)準(zhǔn)的研究制定。
雖然同一個(gè)電池能提供的續(xù)航對(duì)于中大型車(chē)來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于微型車(chē),這個(gè)問(wèn)題有解決方案,就是雙電池包--隨車(chē)標(biāo)配電池包另加根據(jù)需要租用的標(biāo)準(zhǔn)增程電池包。車(chē)底盤(pán)的空間依然可以充分利用,不僅續(xù)航可以最大化,用戶(hù)的購(gòu)車(chē)成本和使用成本都可以大幅降低。對(duì)于90%以上的個(gè)人自用車(chē)主來(lái)說(shuō),有200公里續(xù)航就夠通勤等日常需要了,消費(fèi)者為每多100公里續(xù)航一般需要多花至少1.5萬(wàn)元,這多余的電池容量對(duì)他們來(lái)說(shuō)大部分時(shí)間是浪費(fèi)和額外的負(fù)擔(dān)。所以整車(chē)廠只要給每臺(tái)車(chē)配一塊200公里續(xù)航左右的電池包就夠了,由共享電池運(yùn)營(yíng)商給用戶(hù)提供方便的增程電池租賃服務(wù)。增程電池可以是快速可拆換式在車(chē)內(nèi)安裝的,也可以是外掛的。前者需要統(tǒng)一尺寸,后者只需要統(tǒng)一接口及數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。在電池技術(shù)取得根本性突破之前,對(duì)純電動(dòng)車(chē)C端市場(chǎng)和部分營(yíng)運(yùn)車(chē)來(lái)說(shuō),共享增程電池與充電結(jié)合應(yīng)該是比整車(chē)換電更適合的續(xù)航解決方案。
如果部分換電/共享增程電池模式能夠應(yīng)用實(shí)施,可以完全解決純電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航和補(bǔ)電等痛點(diǎn),購(gòu)車(chē)成本也大幅降低至與燃油車(chē)持平,不需要補(bǔ)貼也可以大大加速純電動(dòng)汽車(chē)的普及。國(guó)家鼓勵(lì)支持換電模式創(chuàng)新,共享增程電池模式恰好契合一些應(yīng)用場(chǎng)景的需要。
2)儲(chǔ)能電池采用動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的可行性探討。
儲(chǔ)能行業(yè)對(duì)電池的接口和外形尺寸不存在硬性要求,我國(guó)2019年1月起實(shí)施的GB/T36276-2018《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》標(biāo)準(zhǔn)就對(duì)儲(chǔ)能電池采用什么樣的尺寸、外形和接口沒(méi)有做任何具體要求。
能量型電池和功率型電池僅是以應(yīng)用需求設(shè)計(jì)來(lái)區(qū)分,以低于或高于一小時(shí)率額定功率工作為界限。
儲(chǔ)能用電池比動(dòng)力電池性能要求低,所以動(dòng)力電池做儲(chǔ)能用基本沒(méi)問(wèn)題,反之未必。車(chē)規(guī)級(jí)的電池在很多方面要求都高于儲(chǔ)能用電池。但是功率性能不太差的儲(chǔ)能電池作為增程電池用于驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)也未嘗不可,只要不是激烈駕駛,大部分的場(chǎng)合都可以勝任;而且純電動(dòng)車(chē)的電機(jī)控制器只要智能一些,自動(dòng)識(shí)別搭載的電池參數(shù),根據(jù)情況來(lái)限定最高的功率即可。如果增程電池與車(chē)輛自帶標(biāo)配電池協(xié)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē),更不容易超過(guò)其額定功率。在電動(dòng)自行車(chē)上雙電平衡器已經(jīng)有成功的應(yīng)用,控制器和兩個(gè)電池包之間只要添加一個(gè)出廠價(jià)約100元人民幣的模塊就可以智能實(shí)時(shí)控制兩個(gè)容量不同且SOC也不同的電池包的輸出,例如在低速勻速騎行時(shí),只讓SOC較高的電池輸出,而在加速和高速騎行需要高輸出時(shí),兩塊電池同時(shí)按照其內(nèi)置程序設(shè)定分別承擔(dān)不同比例的輸出。
可以將每塊電池按照其性能分成幾個(gè)等級(jí),根據(jù)需求量,選擇最好的用于換電站日常流通,次好的在節(jié)假日出行換電需求高峰時(shí)作為補(bǔ)充臨時(shí)使用,在需求回落以后就及時(shí)收回來(lái)仍主要做儲(chǔ)能用即可。即把儲(chǔ)能站作為換電站的倉(cāng)庫(kù)或緩存。
動(dòng)力電池不用等到嚴(yán)重衰減才進(jìn)入儲(chǔ)能市場(chǎng),可以加速更新?lián)Q代,提高純電動(dòng)車(chē)用戶(hù)的體驗(yàn)滿(mǎn)意度。
因?yàn)槭s了拆解重組和一些中間環(huán)節(jié),儲(chǔ)能企業(yè)也有望得到成本更低廉的電池。
總之,將動(dòng)力電池?fù)Q電標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步向儲(chǔ)能領(lǐng)域推廣,讓儲(chǔ)能和換電行業(yè)共享一部分電池,應(yīng)該是有益兩個(gè)行業(yè)且可行的。
標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況下必然存在巨大的資源浪費(fèi),而一旦統(tǒng)一就能給全社會(huì)相關(guān)行業(yè)帶來(lái)極大的益處,因此純電動(dòng)車(chē)電池標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一刻不容緩!不僅是純電動(dòng)車(chē)的電池標(biāo)準(zhǔn)需要統(tǒng)一,純電動(dòng)汽車(chē)與儲(chǔ)能電站的電池也應(yīng)該相互兼容,充分利用綠色可再生能源直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē),消除有些人對(duì)電動(dòng)車(chē)使用化石能源發(fā)的電并不環(huán)保的質(zhì)疑,新能源車(chē)才名副其實(shí)。
在此呼吁還未加入中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的企業(yè)也都盡快加入聯(lián)盟,齊心協(xié)力盡早實(shí)現(xiàn)換電標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,尤其是接口的統(tǒng)一,也希望整個(gè)新能源汽車(chē)行業(yè)與可再生能源生產(chǎn)、儲(chǔ)存和供電等相關(guān)行業(yè)共同努力,加強(qiáng)合作,實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池的兼容和共享。
3、動(dòng)力電池兼做儲(chǔ)能電池與V2G的比較
相比V2G,動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的打通在幫助電網(wǎng)平衡峰谷供需矛盾方面,其實(shí)用性和可行性都更高。
V2G除了不經(jīng)濟(jì)以外,還至少有以下兩個(gè)問(wèn)題:
一個(gè)是電池質(zhì)保問(wèn)題,廠家對(duì)電池提供的質(zhì)保是否能覆蓋V2G的使用?一旦使用了V2G,汽車(chē)的表顯累計(jì)里程就不能代表其電池的實(shí)際工作量。
電池的壽命有限,雖然理論上優(yōu)質(zhì)的電芯單體的循環(huán)壽命可以達(dá)到2000次,因?yàn)橐恢滦詥?wèn)題,目前成組電池包使用到容量衰減20%只有大約1000次充放電循環(huán)。而V2G則把私家車(chē)原本數(shù)天充一次的頻率陡然提升到營(yíng)運(yùn)車(chē)的一天兩次充放的高使用強(qiáng)度。
現(xiàn)行的國(guó)家對(duì)新能源車(chē)的補(bǔ)貼政策要求廠商對(duì)動(dòng)力電池提供不低于8年或12萬(wàn)公里的質(zhì)保,實(shí)際很多電池未滿(mǎn)8年就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重衰減需要更換,雖然技術(shù)在進(jìn)步,動(dòng)力電池的整體質(zhì)量水平在提高,這項(xiàng)規(guī)定現(xiàn)在仍然是一個(gè)較高較嚴(yán)的要求,因此有些企業(yè)感到有壓力,希望縮短。2019年3月14日國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布《家用汽車(chē)產(chǎn)品修理、更換、退貨責(zé)任規(guī)定》(修訂征求意見(jiàn)稿)擬將三包有效期限定為最短為2年或者5萬(wàn)公里。
如果使用過(guò)V2G功能的車(chē)電池充電樁的電池出現(xiàn)過(guò)早衰減或其它故障,如何界定是充電樁的問(wèn)題還是車(chē)的問(wèn)題?這也是一個(gè)難點(diǎn)。
不僅對(duì)電池,V2G對(duì)所有相關(guān)電氣部件包括BMS、電控、充電器、接插件、線路乃至溫控系統(tǒng)都是考驗(yàn),對(duì)其耐用性提出較高的要求。
如果沒(méi)有足夠的相關(guān)利益驅(qū)動(dòng),電池包廠商和整車(chē)廠都不會(huì)愿意接受V2G,而對(duì)使用V2G的少數(shù)的用戶(hù)提供額外的質(zhì)保責(zé)任。
另外是安全、管理以及運(yùn)營(yíng)效率的問(wèn)題。V2G的車(chē)輛零星分散,不易管理,效率也低,正好與換電站形成鮮明的對(duì)比。
在換電站兼儲(chǔ)能站進(jìn)行集中充放電,電池所處環(huán)境更好,更易于監(jiān)控和管理,因此更安全更長(zhǎng)壽。而且每個(gè)電池包所占空間小,租金分?jǐn)偟恼嫉爻杀镜?;再者,電池充放完畢,可以下架入?kù)碼放,并馬上將另一塊電池上架充放,或者甚至不需要上下架和插拔充放電接口,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行切換。設(shè)備的使用效率更高。
V2G應(yīng)用的最理想的場(chǎng)景是,用戶(hù)每天規(guī)律地上下班,家有智能慢充樁,每天晚上回家就插上并設(shè)置好低谷時(shí)間段定時(shí)充電,并且在工作單位附近有V2G充電樁,每天早上一到就插上以給電網(wǎng)供電,這一個(gè)商用充電樁就專(zhuān)供一臺(tái)車(chē)使用。
但電網(wǎng)高峰時(shí)段和上班時(shí)間不完全重合,而且其中尖峰時(shí)段只有3個(gè)小時(shí)(工作日高峰時(shí)段一般為8時(shí)30分至11時(shí)30分和18時(shí)至23時(shí),低谷時(shí)段為23時(shí)至7時(shí),其余時(shí)段為平段;其中高峰時(shí)段中的10時(shí)30分至11時(shí)30分和19時(shí)至21時(shí)為尖峰時(shí)段)。
而上班時(shí)間包括午休一般是早8/9點(diǎn)-晚5/6點(diǎn)長(zhǎng)達(dá)9-10個(gè)小時(shí),這期間,一臺(tái)車(chē)就要一直獨(dú)占一個(gè)充電樁。即使車(chē)主愿意把車(chē)鑰匙留給充電站工作人員,讓工作人員去挪車(chē),以便在這臺(tái)車(chē)放電完畢后挪開(kāi)讓別的車(chē)使用,也要有足夠富裕的停車(chē)位,并要付出額外的人工成本,而且代客挪車(chē)還有一些相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任。
僅考慮充電樁停車(chē)位的高昂占地成本一項(xiàng),這樣的模式在市區(qū)就是完全不經(jīng)濟(jì)的。
更何況,每天有早晚兩個(gè)用電高峰時(shí)段,早高峰在上班時(shí)間,而晚高峰在下班后,僅在一個(gè)早高峰時(shí)段內(nèi)回饋電網(wǎng)也是不夠的,無(wú)助于節(jié)約供電企業(yè)的預(yù)備機(jī)組的投資,為了兼顧兩個(gè)高峰時(shí)段,車(chē)主家的慢充樁也必須要升級(jí)V2G功能。
相對(duì)于充電,V2G放電回電網(wǎng)的要求更集中,電流負(fù)荷更大,相應(yīng)的V2G充放電樁等設(shè)備成本也遠(yuǎn)高于普通充電樁。
眾所周知,有很大比例的電動(dòng)車(chē)自燃事故是發(fā)生在充電時(shí),V2G無(wú)疑更增大這種風(fēng)險(xiǎn)。