7月7日，2021第七届中国国际电动汽车充换电产业大会（简称金砖充电论坛）在上海汽车会展中心顺利召开。本届金砖充电会议为期两天，主题为“聚力高质量 赋能新发展”，采用“会议论坛+展览展示+体验营销三位一体的创新模式，多项重点活动同期同地举办，充分协同联动，品牌效应与影响力大幅提升。

  珠海泰坦科技股份有限公司泰坦集团副总裁刘军出席论坛并发表主题演讲——《换电站中充电系统的发展的新趋势》，以下为演讲实录：

  刘军：上午董秘书长说了到底是充电合理还是换电合理，其实能使用户得到满足需求的，都是合理的。不管是换电系统还是充电系统，里面的核心都是整个充电设备。

  目前这个充电设备门槛并不高，据说国内已经有上千家企业在做了，但是，一个优秀的充电设备是什么样的？我认为，一个优秀的充电设备，是能稳定运行的、满足用户充电需求的，为运营商带来最大收益的设备。

  泰坦在行业中已经探索了15年，今天，就与大家分享下，在这个行业里，换电领域的充电设备发展情况。

  大家好！我来自珠海泰坦科技股份有限公司，今天将重点讲一下换电系统中的充电，在座的各位嘉宾中可能做充电跟换电设备的居多。我们最早探索换电领域的充电，是从奥运会开始的。

  泰坦是一个有着资深历史的电力电子公司，从2008年奥运会至今，为国内各类大型箱等提供内部的充电系统，后来我们开始从设备的制造商和销售方转变到运营方。目前，泰坦设备的售后服务网点有30多个，遍布全国各个城市。

  泰坦有超15年设备的建设运维经验，论起设备门槛，其实并不高，但我们卖设备除了卖设备本身外，还需要提供服务，没有服务，纯卖设备，最后受损的应该是运营商。

  目前泰坦项目遍布130+城市，参与1000+座集中式充电站项目，投运换电站充电设备超300座，从2014年至今服务客户总数超过1600+，在为换电设备提供充电设备的总功率超过30万KW，单个充电站最大总装机功率达到19200KW。

  这是泰坦近10来年，已经做的换电类项目，从奥运会充电站到世博会充换电站，到亚运会、国网、薛家岛和国网一系列换电站，以及目前运营的315座奥动换电站。

  提到换电，不得不说换电站的发展沿革。2012年以前，“十城千辆工程”启动以后，一些换电项目，是基于政府及央企的需求而建设，如早期的奥运、世博、亚运会到后来国网的青岛薛家岛、北京航天桥、高安屯等换电站，这些换电站并不是市场驱动，而是政策性项目的铺垫。直到2016-2019年，一些主机厂如北汽、蔚来汽车、吉利、广汽、一汽陆续推出换电车型，国内运营商，包括主机厂运营的换电站开始投入使用，我们为这些换电站提供了换电站里面的充电系统。整个设备历经了三代，出货30万KW。

  到2020年，换电突然站上风口。我们也看到了市场的大发展，进一步推出了储能方案、功率动态分配方案，与主机厂及各大换电站的运营商进入了深入合作阶段。

  我们从工信部找到一些换电数据。截止2021年5月，换电车辆有15万多辆，私人乘用车约占7.88万辆，占总数一半，另外一半主要用于网约车和出租车。据统计，各个主机厂生产了23个充换电一体化车型。

  整个换电站的运营情况是什么样？目前私有云换电站利用率为30%，网约车换电站利用率为34%，这个利用率是单日平均换电次数比上设计的最大换电能力。

  从这些数据上看，似乎也不是很差，但让我们从换电行为数据上看看。开始拿到这个数据时，我都有点不太相信。

  网约车一般换电容量在30%-95%之间，私家车也差不多。月平均换电次数，注意，这是一个平均的次数，网约车一个月只有不到5次，私家车不到4次。这里肯定有很多人疑惑，出租车、网约车很多车不应该是一天一换吗？这种属于换电资源好的地方，有些地方就没那么好了，不好的地方换不了电，有些是处于充电中的过程。

  月平均换电量，网约车大概143度/月，私家车181度/月，月平均行驶消耗电量：网约车600度/月，私家车315度/月。

  我们分析了这些数据，发现了很多问题。现在建换电站肯定很难赚钱，投资成本很高。那么未来的换电站是什么样子呢？我们总结了一些，我们认为未来的换电站，应该是高效、稳定、可以灵活配置，有大数据分析，能从资产的全生命周期来考虑的站点。

  从2016年开始，泰坦陆续推出乘用车的第一代换电站，这就是前面提到的那些大型换电项目。实行市场化后，便是乘用车，这里要提到的是，奥动新能源现在布局了300多座换电站，我们为它配备了固定功率的充电产品，从最初的20KW模组到30KW、到40KW三个模组。后来，因为换电站兼容的车型越来越多，目前约兼容了7、8种车型，来换电的车辆电池参数不一，我们又推出60KW、80KW两个功率等级的充电模组，以适应大电量的车型。

  这张图是为奥动设计的换电模组机柜。里面是泰坦的模组与BMS在交互，模组与站级系统交互，其中模组的数量全部由客户定制化。

  当它运行很长一段时间后，我们发现第一代乘用车的换电站在运营过程中遇到很多问题。包括：

  2）后期扩展升级难度大，无法满足未来换电需求。有些地方车辆爆发式增长，比如说广州、厦门，原有建设的，很容易达到峰值；但有些地方却换不上电，有些换电站又不饱和。

  5）固定功率模式下，很难达到模块的最优效率。现在大家都在精细化运营，效率每提高一个点，其实对运营商来说都是提升他的收入。

  在这种情况下，我们推出了全新一代“效率更高，投资可控”的换电系统充电产品，TT-Power-Swap-F系列产品。

  这个产品现在有两个模式，一种是简易化的。相邻两个仓位的充电机可通过功率切换模块进行投切，也就是说在换电需求不高的时候，车辆不多的时候，可以让它充慢一点，目前，相邻的两个仓位可以分别对两个电池模组进行充电。但如果突然某一个电池需要大功率充电的话，可以马上把这相邻的两个仓并联起来，为其中一个充电。这类模式适用于换电站网点铺设初期，短期内周转效率不高的场景；使用这个方案可减少单仓的功率配置，利用相邻仓位的功率提高功率使用率；如果单仓功率不满配，整个投资的功率也是减半的。这种模式，我们叫“快慢充一体模式”。

  另外一种是“功率动态分配模式”。N个固定模组，配套X个动态模组;动态模组的功率可按需随机投切到任何有需要的固定模组，该产品为定制产品，根据换电站设计服务能力、电池情况等因素，综合考虑。在空间按满足的前提下，动态模组的数量可随着换电站使用率增加而扩展。适用于换电频率极高的换电站；或未来潜力极大的新建站，具备电池仓储条件的换电站周转效率的首选方案。

  适合服务不同容量电池；且充电过程中存在短时间大电流输出需求的充电模式。当充电频率不高时，该模式可以满足充电模块效率寻优的需求，提升模块效率、减少电损、延长模块寿命。

  以某换电站需要服务的车型电池容量150AH，额定电池电压360V进行计算。这个换电站日规划服务能力大概是240次，配备了20个40KW的充电模组，简单说一点，不考虑其他因素，大概需要800KW的电力容量，这里面的电池充电曲线C充一段时间，是阶梯式的充电曲线KW的配置，充满一块电池大概要90分钟。如果用两个固定的30KW模组加一个20KW的模组，我们可以在电池容量达到60%以下的时候，可以充电自动切换至固定的功率模组中，就是开始充电的时候，让它用50KW来充，不需要的时候可以把这个动态模组给它取掉，这个时候其实充满一块电池大概80分钟，整个换电站的日换电服务能力可增高到262次。

  结论：在同等电力容量的前提下，结合电池充电曲线，动态分配充电机可提高10%的换电服务能力。

  通常情况我们提到的模块效率，是指有一个最佳效率点，一般最佳效率点集中在60%-70%。如图所示，图中的三个曲线%区间，它的效率是最高的。

  如果用固定模式充电的线kwh的换电站，充电效率每提高1%，每年能省电29000kwh，按照6毛钱算，单站可以节省近6万元钱，随着整个效率提升，发电量减少，提高设备的寿命，延长整个换电站的运营周期。

  现在碳中和、碳达峰是热点，30年要达到峰值，60年要中和，这已经是一项基本国策了。从达峰到中和只有30年时间，欧美一些国家在这期间用了50-80年的时间，我们碳减排的曲线比他们陡峭的多。我们排放大户到底是谁？从统计的图来看，分别是电力部门、工业部门、交通运输部门。加快绿电的替代，是未来碳中和的主要出路，也是未来能源革命和转型的根本要求，其重点在于光伏发电，风力发电、生物质能、内陆核电、燃料电池、储能、智能电网，以及新能源领域相关材料的先进技术突破和广泛应用。加快构建以新能源为主体的现代绿色低碳能源体系，安全合理的利用“储能方案”，在此过程中显得十分突出。因为加入了储能，对其它绿电接纳程度将变得非常友好。

  赋予了储能属性后，整个换电站要考虑的，是整个资产全生命周期价值的体现。这种价值的体现对运营商是十分重要的，从动力电池到储能电池，从车端使用到梯次利用是换电的商业所在，它让换电站具备储能属性，一个换电站是否具备V2X能力，将成为下一代换电站发展方向。

  储能型的换电站价值和意义到底是什么？储能对于各种绿电非常友好，他们是完美伙伴。另外，电池租赁仅拥有电池使用权，从物权上具备综合利用的前提。

  换电站科学合理的充电模式，统一的放电管理，充放电过程中的电池检测与维护可有效延长电池寿命。相对集中的用电量，便于参与能源聚合与调度，负荷的调节与计算相对稳定高效。

  这种形式便于满足梯次电池的利用，这里有风、光、充相结合的方案。使用 “PCS+双向隔离DC/DC模块”，DC/DC模块是基于碳化硅开发的模块，适用于大型储能型换电站，换电电池与储能电池通过DC/DC模块后共用直流母线，内部循环效率高，也可以通过PCS与电网互动。

  在展会上看到一些模块友商也做出了双向AC/DC模块，泰坦近几年开发了基于碳化硅的双向AC/DC模块，这种形式便于换电站参与电网调度、电网交易，通用电压平台，使用环境不受限制，适用于小型换电站。使用“双向隔离型AC/DC模块”，确保安全运行。既是换电电池，又是储能电池；还能作为可灵活移动的备用电源参与保电或应急工作。

  上午很多专家讲到了每辆车都是一个储能的分子，其实在换电站看来，它是集中了多块换电电池，其实更是一个储能站。

  之前提到污染，交通领域的污染占比非常大。中国交通领域预计在2028年至2030年实现二氧化碳排放量达峰,交通领域二氧化碳排放中，84.6%来自机动车重型卡车，占机动车排放量的39.7%。中国重型车保有量有1100多万辆，仅占机动车保有量的4.4%。相当于4%的车排放了40%的二氧化碳。除了二氧化碳，还有雾霾，可吸入颗粒物，再加上氮氧化合物基本上都是超标重卡出来的，据统计一辆重卡车尾气排放量相当于200辆小汽车。

  中国商用车电动化比例2025年应至少达到11%，并在2030年达到23%。据行业机构发布的《中国电动重卡行业发展白皮书（2021）》显示，2020年中国电动重卡产量仅为2643辆，重卡整体电动化率为0.16%。

  重卡的换电主要指两种。目前，市面上的重卡都是一个电池配一个充电设备，但是利用率不高，我们推出两种：比如说360KW的，由两个180KW组成，平时能用180KW进行单充，也可以并联为它充电。另外一种，一共1440KW可以为8个充电位置进行充电。

  我们将两者做一下比较，如使用一机一仓方案，车成本是72万，一机双仓是43.2万，一机八仓是44.6万。总功率从2400KW变成1440KW。

  特点分析，这种快慢充结合是1号仓可以同时并联到2号仓，一机多仓的可以更灵活进行功率组合。这种换电网络布局前期可以降低投资成本，换电频率不高的话，可以减半功率进行运行。

  讲了这么多的换电的充电，我们公司全新推出重卡换电系统，在这里简单讲一下重卡换电整体的解决方案。

  目前市面上主要有6X4的牵引车，8X4自卸车，4X2牵引车，还有重载的矿卡，电池容量有141KW，282KW，350KW，电池箱由泰坦定制，有C箱和H箱。整个重卡换电整体方案并不是用吊装式方案，是用AGV从侧面更换的模式。

  现在一个重卡换电站占地面积大概150平方，站内可容纳8块、10块、12块电池，整站最高点只有4.9米，完成一次换电时间约2-4分钟，整站在智能控制及搬运系统中都能通过有人和无人完成。

  这是我们定制的电池箱，可以看到它的腰部有两个叉车的充电孔，托架在卡车驾驶舱后面，电池整体离地最高高度是3米26，不同车型稍有差异，最高不超过4米9。这是一个兼容多个车型的底托，可以多车型共享。

  车端设计主要采用了轻量化通用化、模块化设计，保证不同客户的真实需求，上框总重量2.6T（含电池）。

  这是叉取式换电电池箱及电池托架振动实验数据中的泰坦标准，我们插取式换电电池箱及电池托架的实验数据远优于目前国家标准。

  这是站端的解决方案，站端用了3D激光扫描系统通过无线网发送位置信息给AGV，AGV自动来进行换电。

  从参与国内第一个真正意义上的大规模集中式充换电站建设开始，泰坦始终与国内的换电技术一起发展，具备了10余年换电系统充电设备运维经验，深刻理解用户的痛点和难点。

  15年了，做充电难不难？非常难！我觉得在座很多跟我有着共鸣，但我们痛并快乐着，我们苦中作乐，我们大家都希望与各位共同迎来新能源基础设施的黄金时代！