「可充、可換、可升級(jí)」的補(bǔ)能方式從來(lái)就不是蔚來(lái)一句口號(hào)，長(zhǎng)期以來(lái)很多人對(duì)蔚來(lái)的補(bǔ)能方式都是和換電直接劃等號(hào)的，但其實(shí)蔚來(lái)在充電技術(shù)上也有很大建樹(shù)。

下面我們就來(lái)聊聊蔚來(lái)的充電技術(shù)，以及換電和電網(wǎng)的互動(dòng)關(guān)系。

01

充電樁種類(lèi)

樁柜一體式

有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)蔚來(lái) 20 kW 小直流快充跟 7 kW 的交流家充樁比起來(lái)，體積大很多？

因?yàn)?20 kW 小直流快充，進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換的充電機(jī)柜跟充電樁一體化，所以體積會(huì)比只有電流開(kāi)關(guān)跟通訊的家充樁大很多。

充電功率上限由充電機(jī)柜內(nèi)部配置的功率模塊決定。

以 Tritium 的充電柜為例，每個(gè)充電功率模塊是 25 KW，樁柜一體的容量能放置最多 3 組，因此表示的功率為 75KW。

充電線纜由于快充樁充電電流大，根據(jù)電功率 P = I V，直流無(wú)需考慮電抗，可推廣成 P = I2 R，即電功率與電流平方成正比。

電流過(guò)大會(huì)使線纜溫度升高，充電電流會(huì)因此下降，從而降低充電速率。

對(duì)此有兩種解決方案：

增大線纜面積，提升載流量(變粗)

采用更好的冷卻技術(shù)，使線纜能更快降溫(液冷)

Tritium 配置液冷接口，可使充電線纜更細(xì)，對(duì)車(chē)主充電使用更友好，不過(guò)價(jià)格較高。

國(guó)網(wǎng)常見(jiàn)的 60 KW 充電樁，單個(gè)模塊是 15 KW，使用四個(gè)模塊。

由于沒(méi)使用液冷，純靠風(fēng)冷散熱，當(dāng)風(fēng)扇全力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)出很大的噪音，況且散熱效率較低，故障率較高。

樁柜一體的優(yōu)點(diǎn)充電機(jī)柜體積較小，搬運(yùn)方便，只要電容量足夠接電就能工作。

缺點(diǎn)是受限于功率模塊跟散熱，充電功率上限不高。

并且造型要為充電功率妥協(xié)，皆采取又長(zhǎng)又寬像大冰箱一樣，這樣安裝跟運(yùn)輸才方便。

02

椿柜分體式

顧名思義是將充電機(jī)柜與充電樁分體設(shè)置。

將高壓電經(jīng)箱式變電箱(箱變)輸入充電機(jī)柜，根據(jù)充電槍需求配置充電功率，能在云端監(jiān)控充電樁狀態(tài)，維護(hù)較方便。

充電機(jī)柜可以根據(jù)場(chǎng)地電容量與占地面積，決定需要多少充電功率，配置多少功率模塊，并且跟充電樁的距離能靈活變化。

優(yōu)點(diǎn)是充電功率能做到很大，大功率的功率模塊放在機(jī)柜內(nèi)，機(jī)柜能遠(yuǎn)離充電樁、車(chē)跟人，不受限于機(jī)柜，能自由擴(kuò)充。

由于充電樁不受充電機(jī)柜限制，充電樁造型能自由變化，不用一定要用大冰箱造型，各家自建補(bǔ)能體系的車(chē)企都有其獨(dú)特造型，可以一眼分辯出來(lái)是哪家車(chē)企的充電樁。

缺點(diǎn)是機(jī)柜要獨(dú)立放置，需要使用場(chǎng)地較大。

大功率超充大多使用樁柜分體式。

大功率超充需要許多功率模塊，當(dāng)放置在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)，加上散熱需求，體積會(huì)很大，有時(shí)會(huì)大到一個(gè)貨柜，不適合用樁柜一體式。

03

光儲(chǔ)充

與樁柜分體式結(jié)構(gòu)基本一致，額外增加儲(chǔ)能柜，如果條件允許，可以再配上光伏和V2G充電樁，光儲(chǔ)充是充電樁行業(yè)的新趨勢(shì)。

由于大功率超充在高功率輸出瞬間對(duì)電網(wǎng)的沖擊很大，平時(shí)又會(huì)有許多電容量閑置浪費(fèi)，對(duì)電網(wǎng)很不友善，因此需要配置儲(chǔ)能柜，減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

光儲(chǔ)充目前有幾種方案：

儲(chǔ)充

通常大功率充電樁需要配置儲(chǔ)能柜，以降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

以美國(guó)的 Electrify America(大眾集團(tuán)在柴油門(mén)事件后，與美國(guó)政府和解條件其中一項(xiàng)，需要推進(jìn)電動(dòng)車(chē)發(fā)展，廣設(shè)充電站是計(jì)劃之一)為例。

擁有 350 kW 大功率超充樁的站點(diǎn)，配置一套特斯拉 350 度、功率為 210 kW 的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

由于美國(guó)的電價(jià)市場(chǎng)化，峰谷電價(jià)差距很大，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)在電價(jià)低時(shí)存儲(chǔ)電力，在高點(diǎn)輸出電力，能最大限度減少對(duì)電網(wǎng)的影響并緩解需求激增。

況且美國(guó)的電價(jià)除了一般電費(fèi)，還采取 Demand Charges(需求費(fèi)用)。

消耗相同電量的客戶端，會(huì)因耗電方式的不同，收到不同的電費(fèi)賬單。

何謂需求費(fèi)用？

電力公司會(huì)截取一天中用電的最高峰值(通常是 15 分鐘)，收取處罰性的電費(fèi)。

一般電費(fèi)是用多少度收多少錢(qián)(度*電價(jià))，峰谷用電只是乘的電價(jià)不同。

需求費(fèi)用則是單位時(shí)間內(nèi)的最大使用功率 * 需求費(fèi)用(kW * 需求費(fèi)用)，而且需求費(fèi)用帶有處罰性質(zhì)，是普通電價(jià)的數(shù)十倍到上百倍，有時(shí)需求費(fèi)用會(huì)占電費(fèi)超過(guò)一半。

也就是美國(guó)的電力公司，希望用電客戶最好用電曲線很平緩，不要忽高忽低，峰值越極端，電費(fèi)越離譜。

充電樁正好就是電力公司最討厭的忽高忽低用戶，尤其大功率充電樁的峰值往往極高，會(huì)被需求費(fèi)用重重處罰。

因此，美國(guó)的充電服務(wù)公司有很強(qiáng)的動(dòng)機(jī)設(shè)置儲(chǔ)能，畢竟電費(fèi)賬單上的數(shù)字不容小覷，如果場(chǎng)地條件允許，可以再加裝光伏，這就是第二種形式─光儲(chǔ)充。

光儲(chǔ)充

這方面最有名當(dāng)屬特斯拉。

2019 年在拉斯韋加斯建造的 V3 超充，當(dāng)時(shí)鋪天蓋地的宣傳，光伏加儲(chǔ)能，可為充電站提供源源不絕的電力，不再對(duì)電網(wǎng)過(guò)度依賴云云。

理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感

光充儲(chǔ)一體站目前大多是利用停車(chē)棚來(lái)布置光伏，能鋪開(kāi)的面積有限。

受鋪設(shè)的面積、當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r與設(shè)置的充電樁數(shù)量影響，光伏發(fā)電約占充電總電量 5% 到 10% 之間，距離要擺脫電網(wǎng)，還遠(yuǎn)的很。

像特斯拉在上海首座光儲(chǔ)充一體站，宣傳寫(xiě)著「光儲(chǔ)充一體化解決方案，自然能源循環(huán)利用的「魔法」，再度點(diǎn)亮上海?！?/p>

結(jié)果一看，光伏鋪設(shè)約 200 平方米，以上海的條件，平圴一天能發(fā)約 130 度電。

此站有 2 組 V3 機(jī)柜 6 根超充樁、1 根目的地充電樁，130 度電還不夠 6 根超充樁充 1 小時(shí)呢。

儲(chǔ)能就更小了，只有 4 個(gè) Powerwall，1 個(gè) Powerwall 能存 13.5 度電，4 個(gè)不過(guò)才 54 度電，充滿一臺(tái) Model 3/Y 就沒(méi)電了。

可見(jiàn)此站主要是宣傳用途，不論光伏或儲(chǔ)能占充電的比例都很小。

所以，光伏鋪設(shè)面積不大的光儲(chǔ)充一體站，光伏只有輔助充電的作用，更大的意義在于展示綠色能源的概念。

這也是為什么特斯拉很早就提出「光儲(chǔ)充」的口號(hào)，落地卻很少。

但在「光伏整縣推進(jìn)」的情境里，意義完全不同。

隨著整縣推進(jìn)光伏政策的出臺(tái)，中國(guó)分布式光伏迎來(lái)新一輪發(fā)展熱潮。

然而建筑屋頂種類(lèi)繁多、資源分散且單體規(guī)模不一，以及配電網(wǎng)可接納容量受限，可能引發(fā)潮流方向改變、電壓越限與誤觸繼電保護(hù)等不利影響，希望光伏發(fā)電能就地消納。

為此推出的解方就是「光儲(chǔ)充」。

將附近屋頂和停車(chē)棚的光伏發(fā)電匯流，利用云端EMS管理，做到「自發(fā)自用、余電存儲(chǔ)」。

實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與負(fù)荷平?jīng)_、緩解配電網(wǎng)容量壓力、節(jié)省增容費(fèi)用、提高客戶端供電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，構(gòu)筑智能微電網(wǎng)。

使電動(dòng)車(chē)成為光伏就地消納的幫手，而不是電網(wǎng)的新負(fù)擔(dān)。

不過(guò)這需要大量與各部門(mén)的溝通協(xié)調(diào)工作，不是件容易的事。

V2G + 光儲(chǔ)充

更進(jìn)一步，不止將電動(dòng)車(chē)當(dāng)做負(fù)荷，更是儲(chǔ)能的一員，能充能放，這是理想的終極型態(tài)。

上汽飛凡有跟特來(lái)電合作設(shè)立一個(gè)示范站，裝設(shè)：

40 kWp 光伏車(chē)棚

210 kWh 儲(chǔ)能

9 臺(tái)合計(jì) 150 kW 的直流充放電樁、1 臺(tái) 45 kW 的充電樁

這里的儲(chǔ)能用的是電動(dòng)車(chē)的退役電池，是電池梯次利用的一環(huán)。

在 2021年北京大紅門(mén)儲(chǔ)能電站火災(zāi)后，能源局新版的《防止電力事故各種要求》，已經(jīng)明確寫(xiě)到「中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動(dòng)力電池。」

很多人以為是不是不能用退役電池做儲(chǔ)能了？

依然可以，只是不能做大。

動(dòng)輒 MWh 的鐵定不行，幾百kWh的要嚴(yán)格選用一致性高且能溯源的退役動(dòng)力電池，像此站就是直接把動(dòng)力電池整包拆下，不進(jìn)行拆分。

V2G 的充電樁為了保護(hù)動(dòng)力電池，功率都不會(huì)很大，此站的充放功率 16.6 kW，大多數(shù)的 V2G 充電樁功率跟此相近，在 15 kW 到 17 kW 之間。

除了平面停車(chē)場(chǎng)，國(guó)網(wǎng)還有另一種立體停車(chē)場(chǎng)形式的 V2G + 光儲(chǔ)充。

在南京的江北極客空間，裝設(shè)：

200 kWp 光伏頂棚

3 MWh 儲(chǔ)能

243 快充樁、147 慢充樁，總功率 12000 kW

是座地下兩層、地上 8 層的復(fù)合停車(chē)場(chǎng)，在一樓的服務(wù)體驗(yàn)區(qū)，可供電動(dòng)車(chē)企做車(chē)型展示，并設(shè)有餐飲區(qū)，提供餐點(diǎn)與飲料服務(wù)。

這需要很大的成本投入，國(guó)網(wǎng)也只做了幾個(gè)試點(diǎn)。

阻礙 V2G 發(fā)展最大的問(wèn)題是車(chē)主對(duì)電池衰減的焦慮。

電池包身為電動(dòng)車(chē)最貴的部件，很多車(chē)主非常害怕電池衰減，電池只要有充放，就有損耗，差別只是不同的電池體系，損耗的程度不一。

V2G 要充放電，才能達(dá)到削峰填谷，要削峰就放電、要填谷就充電，不管如何，一定會(huì)加速電池的老化。

跟電池的損耗相比，V2G 那一點(diǎn)點(diǎn)電費(fèi)顯得微不足道，要說(shuō)服車(chē)主別擔(dān)心電池的衰減，現(xiàn)在電池的循環(huán)壽命已經(jīng)很長(zhǎng)，無(wú)疑癡人說(shuō)夢(mèng)。

光充換

利用換電站天生帶儲(chǔ)能屬性，將光充儲(chǔ)的儲(chǔ)能換成換電站。

這方面走的最快是蔚來(lái)。

在專(zhuān)利 CN215663038U 中，已經(jīng)將光伏與換電站結(jié)合。

前面提到，在車(chē)棚布置光伏的發(fā)電量不夠多，頂多起到輔助充電的作用，在專(zhuān)利也證明這點(diǎn)。

光伏發(fā)電在此有三種利用方式：

由電網(wǎng)與光伏共同供電充電樁

蔚來(lái)很清楚，只靠光伏不足以支撐充電樁的充電需求，還是需要電網(wǎng)供電，從側(cè)面證明車(chē)棚光伏的發(fā)電量并不多。

光伏供電換電站(余電存儲(chǔ))

如同一般儲(chǔ)能站可以儲(chǔ)存光伏的電能，換電站也能在充電樁沒(méi)人充電時(shí)，儲(chǔ)存光伏發(fā)電的電能。

光伏并網(wǎng)(余電上網(wǎng))

在充電樁與換電站皆不需多余電能時(shí)，將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)從電力系統(tǒng)獲得供電收入。

跟一般儲(chǔ)能不同的地方，在于換電站通常不會(huì)執(zhí)行從換電站向電網(wǎng)放電。

主要原因是電網(wǎng)有調(diào)峰需求時(shí)，通常也是換電高峰期，換電站無(wú)法同時(shí)兼顧，要優(yōu)先照顧車(chē)主的需求。

沈斐在 2022 年的 NIO Power Day 中提到：「中午可能是大家吃飯休息的時(shí)間，很多用戶去換電，那時(shí)往往是電價(jià)最貴的時(shí)候。

我們就會(huì)提前預(yù)測(cè)，那個(gè)小時(shí)大概有多少用戶來(lái)?yè)Q電，提前在平電的價(jià)格沒(méi)那么貴的時(shí)候，把電充到滿，盡量避免在最貴的那段時(shí)間充電，又不能耽誤下個(gè)時(shí)間點(diǎn)用戶來(lái)?yè)Q電?！?/p>

他也提到目前蔚來(lái)有在試雙向換電站，就是向電網(wǎng)放電，說(shuō)到對(duì)電網(wǎng)在秒級(jí)、分鐘級(jí)接受指令互動(dòng)。

這不就跟上面寫(xiě)到的「換電站通常不會(huì)執(zhí)行從換電站向電網(wǎng)放電」沖突嗎？

沈斐講到的是調(diào)頻需求，才會(huì)需要秒級(jí)、分鐘級(jí)的響應(yīng)。

調(diào)峰是透過(guò)改變用電量(削峰填谷)，平衡用電負(fù)荷；調(diào)頻是指電力系統(tǒng)頻率中國(guó)是 50Hz 偏離時(shí)，穩(wěn)定用電頻率。

調(diào)頻需要跟電網(wǎng)的自動(dòng)發(fā)電控制 AGC 配合，跟隨電力調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的指令，按照調(diào)節(jié)速率實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電用功率，滿足電力系統(tǒng)頻率要求。

調(diào)頻的性能指針，由響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速率和響應(yīng)精度三個(gè)指針加權(quán)平均，此指針是調(diào)頻調(diào)度補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)，將直接影響收益。

鋰電池儲(chǔ)能在這方面比起火電，能做到快速響應(yīng)、精淮調(diào)節(jié)，很適合頻調(diào)輔助服務(wù)。

因此，蔚來(lái)?yè)Q電站切入的是頻調(diào)，而不是調(diào)峰。
編輯：黃飛

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