7月7日，2021第七屆中國國際電動汽車充換電產業大會（簡稱金磚充電論壇））在上海汽車會展中心順利召開。本屆金磚充電會議為期兩天，主題為“聚力高質量 賦能新發展”，采用“會議論壇+展覽展示+體驗營銷三位一體的創新模式，多項重點活動同期同地舉辦，充分協同聯動，品牌效應和影響力大幅提升。
劉軍出席論壇并發表主題演講——《換電站中充電系統的發展趨勢》。
以下為演講實錄：
主持人：感謝趙總的發言，下一位有請珠海泰坦科技股份有限公司 泰坦集團副總裁 劉軍，《換電站中充電系統的發展趨勢》。有請！
劉軍：上午董秘書長說了到底是充電合理還是換電合理，其實能滿足用戶需求的都是合理的，不管是換電系統還是充電系統，其實里面的核心都是整個充電設備。
目前這個充電設備門檻其實并不高，國內據說已經有上千家企業在做，但是好的充電設備是什么樣的，我覺得一個好的充電設備就是一個能穩定運行，滿足充電人員充電需求，能為運營商賺錢的設備就是一個好的設備。
在行業里面已經摸爬滾打15年了，我今天為大家分享一下在這個行業里面，重點在換電領域里面的充電設備的發展情況。
大家好，我來自珠海泰坦公司，今天重點講一下換電系統里面的充電，可能在座都是做充電的，跟換電設備的。換電領域的充電我們其實是最早從奧運會就開始做了。
泰坦也是一個老牌電力電子公司，目前從奧運會開始一直做到現在，為國內各類大型相等提供了里面充電系統，后來我們也是雙輪驅動，從設備的制造商和銷售方轉變到了運營方。目前，我們設備的售后總共有30多個網點，遍布全國各個城市。
在15年過程中，我們有超15年設備的建設運維經驗，這個設備門檻不高，我們說賣一臺設備其實除了賣設備還要提供服務，如果沒有服務，純賣一個設備的話，最后坑的應該是運營商。
目前我們總共項目遍布130+城市，參與1000+座集中式充電站項目，投運換電站充電設備超300座，從2014年至今服務客戶總數超過1600+，在為換電設備提供充電設備的總的功率超過30萬KW，單個充電站最大總裝機功率達到19200KW。
這是我們近10來年已經做的換電類項目，從奧運會的充電站到世博會的充換電，到亞運會，到國網、薛家島到國網一系列換電站，到目前運營了315座奧動換電站。
這是我們全系列的產品。
說到換電不得不說換電站的發展沿革。其實在2012年以前，“十城千輛工程”啟動以后，當時的一些換電項目都是基于政府及央企的一些行為，最早的奧運、世博、亞運會到后來國網做的青島薛家島，北京航天橋、高安屯這些換電站當時并不是市場驅動，而是政策性項目的鋪墊。真正從2016-2019年，我們一些主機廠，北汽、蔚來汽車、吉利、廣汽、一汽陸續推出換電車型，目前國內運營商，包括主機廠自己運營的換電站在投入使用，我們為這些換電站提供了換電站里面的充電系統。整個設備歷經了三代，出貨了30萬KW。
到2020年，換電突然站上風口。我們也看到了市場的大發展，進一步推出了儲能的方案、功率動態分配的方案，與主機廠、與各大換電站的運營商進入了深入合作的階段。
我們從工信部找到一些數據，這是一些目前換電的數據。截止到今年5月份，目前換電車輛有15萬多輛，私人乘用車大概占到7.88萬輛，占總數一半，大家知道這是目前國內支持換電私人乘用車是什么品牌。另外的一半主要是用在網約車跟出租車上。現在整個各個主機廠出了23個充換電一體化的車型。
整個換電站的運營情況是什么樣？目前私有云換電站利用率30%，網約車換電站利用率34%，這個利用率是單日平均換電次數比上設計的最大換電能力。
從這個數據上來看，大家一看覺得數據也不是特別差，但是從換電行為數據上來看一下，開始這個數據拿到，我都有點不太相信。
從網約車一般換電它的容量都是在35-95之間，私家車也差不多。月平均換電次數，大家注意這是一個平均的次數，網約車一個月只有不到5次，私家車不到4次的換電次數。這里面肯定有很多人有疑問，出租車、網約車很多車都是一天一換，這是在好的地方，不好的地方換不了電，有些還是處于在充電的過程中。
月平均換電量，網約車大概143度/月，私家車181度/月，月平均行駛消耗電量，網約車600度/月，私家車315度/月。
我們分析了這些數據，其實可以發現很多問題。現在建換電站肯定很難賺錢，投資成本很高，未來的換電站到底應該是什么樣子？我們總結了一些，未來的換電站應該是高效、穩定、可以靈活配置，有大數據分析，能從資產的全生命周期來考慮的這么一個換電站。
針對我們對未來換電站充電系統和行業的推演，我們開發了TT-Power-Swap-D、TT-Power-Swap-F、TT-Power-Swap-E、TT-Power-Swap-I四個系列產品，在10年發展歷程當中承擔不同的角色。
從2016年開始，陸續推出第一代的乘用車的換電站，2016年以前剛才說的那些大的換電項目，其實都是商用車，電動大巴車的換電。后面真正市場化以后，就是乘用車的，尤其是奧動新能源現在布局了300多座換電站，我們當時給它配備了固定功率的充電產品，從最初的20KW的模組一直到30、到40三個模組。我們后來又推出60KW、80KW兩個功率等級的充電模組，以適應大電量的車型，因為它的換電站目前是兼容7、8種車型的，所以來換電的車輛，它的電池參數不一樣相同。
這張圖是目前給它提供的換電模組設計的機柜（如圖）。這個里面我們的模組與BMS在交互，模組與站級系統交互，這里面模組的數量全部是客戶定制化的。
但是，這個運行了這么長時間以后，我們發現第一代乘用車的換電站在運營過程中遇到了很多問題。問題表現在哪兒？
1）“換電網絡”先行。初期換電站利用率較低，投資卻很大。
2）后期擴展升級難度大，無法滿足未來換電需求。有些地方車輛爆發式增長，比如說廣州、廈門原有建的，很容易達到了峰值，但是有些地方大家換不上電，有些換電站又吃不飽。
3）利用率較高的站點，換電高峰電池充電速度及周轉不能滿足需求。
4）模塊故障無法及時恢復時，直接影響充電效率，進而影響換電運營。
5）固定功率模式下，很難達到模塊的最優效率。現在大家都在精細化運營，效率每提高一個點，其實對運營商來說都是提升他的收入。
6）利用率低，待機損耗大，利用率高，功率模塊壽命低。
在這種情況下，我們推出了全新一代“效率更高，投資可控”的換電系統充電產品，TT-Power-Swap-F系列產品。
這個產品有什么特點？
這個產品現在是兩個，一種是簡易化的。相鄰兩個倉位的充電機可通過功率切換模塊進行投切，就是說在換電需求不是特別高的時候，車輛不是特別多的時候，我可以讓它充慢一點目前，相鄰的這兩個倉位可以分別對兩個電池模組進行充電。但是如果突然某一個電池需要大功率充電的話，我馬上可以把這相鄰的兩個倉給它并聯起來，為其中一個進行充電。這種適用于換電站網點鋪設初期，短期內周轉效率不高的場景；使用這個方案可減少單倉的功率配置，利用相鄰倉位的功率提高功率使用率；單倉功率如果不滿配，其實整個投資的功率也是減半的。這是一種，我們叫“快慢充一體模式”。
另外一種模式是“功率動態分配模式”。N個固定模組，配套X個動態模組;動態模組的功率可按需隨機投切到任何有需要的固定模組該產品為定制產品，根據換電站設計服務能力、電池情況等因素，綜合考慮。在空間按滿足的前提下，動態模組的數量可隨著換電站使用率增加而擴展。
適用于換電頻率極高的換電站；或未來潛力極大的新建站。具備電池倉儲條件的換電站周轉效率的首選方案。
適合服務不同容量電池；且充電過程中存在短時間大電流輸出需求的充電模式。當充電頻率不高時，該模式可以滿足充電模塊效率尋優的需求，提升模塊效率、減少電損、延長模塊壽命。
看一下亮點。
亮點1：功率調度，提高設備利用效率。
參考實例：
以某換電站需要服務的車型電池容量150AH，額定電壓360V進行計算。這個換電站日規劃服務能力大概是240次，配備了20個40KW的充電模組，簡單說一點，不考慮其他因素，大概需要800千伏安的電力容量，這里面的電池充電曲線如下圖所示：大致為1.2C充一段時間，0.87C充一段時間，0.33C充一段時間，0.1C充一段時間，是階梯式的充電曲線。
按照40KW的配置，充滿一塊電池大概要90分鐘。如果用兩個固定的30KW模組加一個20KW的模組，我們可以在電池容量達到60%以下的時候，可以充電自動切換至固定的功率模組中，就是開始充電的時候，讓它用50KW來充，不需要的時候可以把這個動態模組給它取掉，這個時候其實充滿一塊電池大概80分鐘，整個換電站的日換電服務能力可增高到262次。
結論：在同等電力容量的前提下，結合電池充電曲線，動態分配充電機可提高10%的換電服務能力。
亮點2：可以看到當充電設備使用頻率不高時，該模式還有利于效率尋優，降低運營成本。
這里面有很多做模塊的廠家，有很多友商，我們的模塊說它的效率其實都是指有一個最佳效率點，一般的最佳效率點是集中在符合60%-70%的情況下，可以看這三個曲線，基本深符合60%、70%的時候，它的效率是最高的。
如果用固定的模式充電的話，一個單日約800千伏安的換電量，充電效率每提高1%，每年其實可以省電29000千瓦時，按照6毛錢算，單站可以節省近6萬塊錢，隨著整個效率提升，發電量減少，提高設備的壽命，延長整個換電站的運營周期。
現在但是都在說碳中和、碳達峰，30年要達到峰值，60年要中和，這個已經是咱們一項基本國策了。從達峰到中和只有30年時間，歐美一些國家在這期間用50-80的時間，我們碳減排的曲線比他們陡峭的多，我們排放大戶到底是誰？從統計的圖來看，分別是電力部門、工業部門、交通運輸部門。就是加快綠電的替代，是未來碳中和的主要出路，也是未來能源革命和轉型的根本要求，其重點在于光伏發電，風力發電、生物質能、內陸核電、燃料電池、儲能、智能電網，以及新能源領域相關材料的先進技術突破和廣泛應用。加快構建以新能源為主體的現代綠色低碳能源體系，安全合理的利用“儲能方案”，在此過程中顯得十分突出。因為加入了儲能，它對其他的綠電接納程度就會變得非常友好。
這個時候我們對換電站給它賦予了儲能的功能，推出了帶有儲能型用在換電站的充電產品。
賦予了儲能的屬性以后，其實整個換電站要考慮的是整個資產全生命周期價值的體現。這種價值的體現對運營商其實是十分重要的，從動力電池到儲能電池，從車端使用到梯次利用是換電的商業所在，它讓換電站的儲能屬性，一個換電站是否具備V2X能力，進成為下一代換電站發展方向。
儲能型的換電站價值和意義到底是什么？儲能對于各種綠電非常友好，它是它的完美伙伴。另外，電池租賃僅擁有電池使用權，從物權上可以具備綜合利用的前提。
換電站科學合理的充電模式，統一的電能管理，充放電過一種的電池檢測與維護可有效延長電池壽命。
相對集中的用電量，便于參與能源聚合與調度，負荷的調節與計算相對穩定高效。
怎么樣的產品可以對換電中的充電賦予它的儲能呢？我們列出了兩個方案。
方案1：共直流母線方案。
這種形式其實是便于滿足梯次電池的利用，這里面有風、光、充相結合的方案。這個里面我們基于“PCS+雙向隔離DC/DC模塊”，DC/DC模塊是基于碳化硅開發的模塊，適用于大型儲能型換電站，換電電池與儲能電池通過DC/DC模塊后共用直流母線，內部循環效率高，也可以通過PCS與電網互動。
方案2：共交流母線方案。
在展會上看到一些模塊友商也做出了雙向AC/DC模塊，泰坦近幾年開發了基于碳化硅的雙向AC/DC模塊，這個相對簡單一些，這種形式便于換電站參與電網調度、電網交易，通過電壓平臺，使用環境不受限制，適應用小型換電站。使用“雙向隔離型AC/DC模塊”，確保安全運行。既是換電電池，又是儲能電池；還可以作為可靈活移動的備用電源參與保電或應急工作。
上午很多專家講到了每輛車都是一個儲能的分子，其實在換電站來說，它是集中了這么多塊的換電電池，其實更是一個儲能站。
剛才說到污染，交通領域的污染占比非常大。中國交通領域預計在2028年至2030年實現二氧化碳排放量達峰,交通領域二氧化碳排放有84.6%來自機動車重型卡車占機動車排放量的和39.7%，而中國重型車保有量有1100多萬輛，僅占機動車保有量的4.4%。相當于4%的車排放了40%的二氧化碳，除了二氧化碳，大家知道之前霧霾，可吸入顆粒物，再加上氮氧化合物基本上都是超標重卡出來的，據統計一輛重卡車尾氣排放量相當于2000輛小汽車。
中國商用車電動化比例2025年應至少達到11%，并在2030年達到23%。行業機構發布的《中國電動重卡行業發展白皮書（2021）》顯示，2020年中國電動重卡產量僅為2643輛，重卡整體電動化率為0.16%。
泰坦順勢推出新一代“功率可控、配置定制”的重卡換電系統充電產品。
重卡的換電主要指兩種。目前市面上的重卡都是一個電池配一個充電設備，還是利用率不高，我們推出兩種：比如說360KW的，由兩個180KW組成，平時可以用180KW進行單充，也可以并聯為它充電。另外一共1440KW可以為8個充電位置進行充電。
做一下比較，如果一機一倉的方案，它的車成本是72萬，一機雙倉是43.2萬，一機八倉是44.6萬。總功率從2400KW變成1440KW。
特點分析，這種快慢充結合是1號倉可以同時并聯到2號倉，一機多倉的可以更靈活進行功率組合。這種換電網絡布局前期可以降低投資成本，換電頻率布告的話，可以減半功率進行運行。
講了這么多的換電的充電，我們公司全新推出重卡換電系統，在這里簡單講一下重卡換電整體的解決方案。
目前市面上主要有6X4的牽引車，8X4自卸車，4X2牽引車，還有重卡的礦卡，它的電池容量有140KW，282KW，350KW，我們電池箱由我們來定制，有C箱和H箱。整個重卡換電整體方案并不是用吊裝式方案，我們是用AGV從側面更換的模式，時間有限，簡單講一下。
現在一個重卡換電占地大概150平方，整個站內可以容納8塊、10塊、12塊電池，整站最高點只有4.9米，完成一次換電的時間大概是2-4分鐘，整站在智能控制及搬運系統都可以有人和無人完成。
整個換電模式采用插取式側換電技術，電力接入大概是2400KVA。
這是我們定制的電池箱，可以看到它的腰部有兩個叉車的充電孔，托架在卡車駕駛艙后面，電池整體離地最高的高度是3米26，不同車型稍微有點差異，最高不超過4米9。這是我們一個兼容多個車型的底托，可以多車型共享，包含一些所指機構。
我們設計主要采用了輕量化通用化、模塊化設計，保證不同用戶的需求，上框總重量2.6T（含電池）。
這是我們泰坦的標準，因為國家和標準都有標準，我們插取式換電電池箱及電池托架的實驗數據遠優于目前國家標準。
這是整站解決方案的圖，相當于車輛停在換電位置，由AGV從側面拿下電池。
這是站端的解決方案，其實站端用了3D激光掃描系統通過無線網發送位置信息給AGV，AGV自動來進行換電。
這是我們整個監控系統。
講到這兒，其實我們從參與國內第一個真正意義上的大規模的集中式充電建設開始，我們始終與國內的換電技術共同在發展，具備了10余年換電充電設備以及運維經驗，可以深刻理解到用戶痛點和難點。
15年了，做充電難不難？非常難。我覺得在座的很多跟我有著共鳴，但我們痛并快樂著，我們苦中作樂，我們與各位共同迎來新能源基礎設施的黃金時代。
謝謝！
