近年來，我國充電基礎設施快速發展，已建成世界上數量最多、服務範圍最廣、品種類型最全的充電基礎設施體系。着眼未來，充電基礎設施仍存在佈局不夠完善、結構不夠合理等問題，充電速度備受新能源汽車用戶關注。
《國務院辦公廳關於進一步構建高質量充電基礎設施體系的指導意見》中明確，結合電動汽車發展趨勢，適度超前安排充電基礎設施建設。今年以來，多地相繼出臺政策進行探索，競相建設超充站。超充站是什麼樣的？新能源車主的充電體驗如何？新能源汽車進入“超充階段”還要多久？過程中要解決哪些難題？經濟日報記者在廣東省深圳市展開調查。
在位於深圳會展中心（福田）地面停車場的全液冷超充運營示範站裡，小鵬新能源車G9車主李嘉灝正通過手機APP進行一鍵充電，手機界面上實時顯示着充電進度，15分鐘後便完成了充電。“喝一杯咖啡的時間就能充好電，不僅節約時間，還緩解了新能源車主的里程焦慮。”李嘉灝邊將充電槍歸位邊介紹。
“一杯咖啡，滿電出發。”深圳通過佈局採用大功率充電主機和大功率充電終端的超充站，最快能讓新能源車主在10多分鐘內完成補能，這將有效破解當前“電車好用、充電不易”的問題。今年，深圳宣佈啓動“超充之城”建設，到2025年，將建設300個超充站，實現超充站和加油站數量比達到1∶1，初步建成世界一流的“超充之城”。
充電像加油一樣快
走在深圳街頭，車流中隨處可見新能源大巴、出租車和私家車。作爲最早發展新能源產業的城市之一，深圳的公交、出租車、網約車電動化率是100%，公共交通領域電動化水平居全國第一；今年1月至10月，新能源汽車滲透率達66.6%，深圳新能源車總量達93.4萬輛。預測到2025年底，深圳新能源汽車規模將達到130萬輛。
新能源汽車快速“奔跑”，與之匹配的充電基礎設施建設也需提速駛入“快車道”。深圳在充換電基礎設施建設方面佈局較早，已累計建成各類充電樁20餘萬個，“十四五”期末將力爭達到60萬個。但是，對廣大新能源車主來說，充電等待時間過長仍是一大困擾。中國（深圳）綜合開發研究院數字戰略與經濟研究所所長曹鍾雄說：“很多新能源車主不敢開車上高速、不敢跨省，補能焦慮需要通過技術進步及基礎設施佈局來化解。”
目前，充電樁根據不同的充電速度分爲慢充、快充、超充（即超級快充）3類。慢充主要是以交流形式充電，而快充、超充則是基於直流充電技術的高壓快速充電方式，快充一般採用自然冷散熱，通常終端的充電功率小於或等於250千瓦。對於超充，目前國內尚沒有明確的標準定義，一般指可實現像加油一樣快的充電速度，即達到480千瓦以上的充電功率。
“想讓充電像加油一樣快捷，可以通過華爲全液冷超充來實現。”華爲數字能源技術有限公司副總裁何波說，深圳會展中心全液冷超充站是由華爲數字能源和南方電網深圳供電局聯合建設。該技術採用充電主機和終端解耦方式，輸出電壓範圍爲200伏至1000伏，超充終端最大輸出電流爲600安，最大輸出功率是600千瓦，最快能以“一秒一公里”的速度充電。
何波表示：“全液冷的設計使超充樁具有重量更輕、噪音更低、使用壽命更長等優勢，現已成爲充電技術領域新標杆，助力打造高質量、可持續發展的充電基礎設施，實現充電產業升級，加速汽車產業電動化。”
有了超充樁，還需要能夠支持超充的新能源車。“充電功率直接關乎充電速度，而充電功率又與充電電流和系統電壓相關。電流增大會提高對電池本身熱管理的要求，所以目前整車所能承受的最大電流有限，大部分車企採用的是增大充電電壓從而提高充電速度的方案，即業界所說的800伏高壓快充平臺。”小鵬汽車公司深圳區域培訓師張圳說，目前比亞迪、小鵬、廣汽埃安、吉利極氪、理想、北汽極狐等車企均已佈局高壓平臺車型，其中小鵬G9和G6兩款搭載800伏高壓快充平臺的車型已經落地，其搭載的碳化硅控制模塊可加快車輛電控系統散熱效率，從而確保高功率充電過程中車輛性能的穩定性和安全性。
截至目前，深圳已建成47座超充站，記者在超充站現場走訪時注意到，大部分來充電的出租車和私家車尚不能支持超充。不過，與幾年前需要1.5小時才能充滿電的老款出租車相比，深圳新款出租車在餘有20%電量的情況下，可以在40分鐘內充滿電。“以前，我們一個白班要充2次電，現在只需要充1次就行。”在深圳開了20年出租車的陳文師傅說，希望在不久的將來能開上支持超充的新車。
“建設超充站相當於爲新能源汽車提供寬闊的高速公路。在‘先有車還是先有路’的問題上，我們考慮的是並行前進。”深圳市發展和改革委員會能源處副處長龔香京表示，今年6月，《國務院辦公廳關於進一步構建高質量充電基礎設施體系的指導意見》提出了科學佈局、適度超前、創新融合、安全便捷的基本原則，深圳打造“超充之城”便是在適度超前地進行創新探索。“雖然目前大部分新能源車還不支持超充，但實現像加油一樣方便的充電體驗是共同的期待，也是新能源汽車產業未來發展的必然走向。”
超充站對於不支持超充的新能源車來說,是不是造成閒置浪費？“因爲採用功率池化模式，所以充電樁終端可以根據車輛功率自動調節單槍輸出功率。”南方電網深圳供電局新興產業部業務拓展專責邱凱翔解釋說，超充槍給180千瓦的車輛充電時輸出功率就變爲180千瓦，匹配60千瓦的車輛則輸出功率爲60千瓦。
南方電網全液冷超充運營示範站的啓用吸引了衆多車主前來充電“打卡”。南方電網電動汽車服務有限公司充電運營經理畢穎智介紹，從7月1日對外開放以來，超充站由改造前每日不到100千瓦時的充電量激增到單日最高8800千瓦時。從7月1日到11月20日，已累計充電56.50萬千瓦時，服務新能源車主充電超2萬次。
打造超充產業生態
建設“超充之城”需要產業鏈上下游協同，推動車、樁、網深度融合，共同打造大功率高壓快充產業生態。在這方面，深圳可以說是“優等生”。
深圳以製造業立市，產業發展基礎雄厚，既是最早發展新能源產業的城市之一，也是全球範圍內新能源汽車產業鏈最完善的城市之一。
目前，深圳有2.4萬家新能源和數字能源企業，基本形成從正負極材料、電解液、電池隔膜到動力電池成品製造，從新能源汽車電機、電控、電動總成、配套充電設施到整車製造，集研發、生產及銷售於一體的全產業鏈生態。僅在充電樁產業鏈條上就有20家上市公司，佈局在充電模塊技術研發及製造、充電樁生產及運營等領域。
充電模塊是充電樁的核心部件,包括變壓器、整流器、濾波器、電容器等組件。“深圳的充電樁技術全國領先，英飛源、中興通訊、華爲、優優綠能、盛弘等本土企業充電模塊在全國市場佔有率合計超過70％。”龔香京表示，在充電設備終端領域，奧特迅、科陸電子、科士達等企業同樣居全國前列，盛弘股份Interstellar交流樁通過歐標認證，成爲首批進入英國石油集團（BP）的中國樁企供應商。深圳充電設施運營企業也超過百家。
爲破除“充電焦慮”，深圳各相關科技企業已在各細分領域深耕多年，完全具備建設超充網絡的技術條件。“早在2015年，大多數運營商還在使用單槍20/40/60千瓦的充電設備建站時，奧特迅就自主研發了1080千瓦矩陣式柔性充電堆。將充電站內兆瓦級的充電模塊集中安裝統一管理，做到兆瓦級功率共享，按需求動態分配，實現整站能量流動，可自適應地同時爲多輛不同功率需求的新能源車充電。”深圳奧特迅電力設備股份有限公司董事長廖曉霞表示。
奧特迅擁有應用於集約式公共超充站的電動汽車柔性充電堆和大功率充電（HPC）技術，於2018年推出充電電纜及槍頭採用液冷技術的新能源汽車液冷超充系統，並應用於對外運營的充電站，使單充電口的最大輸出功率提升到600千瓦，奧迪、戴姆勒、東風、日產、北汽、廣汽等大功率超充車型均在超充站進行過實車超充測試。
“通過搭載動態功率分配功能的智能化、集成化充電系統，系統額定功率超過兆瓦級，即1000千瓦以上，遠高於當前深圳建設‘超充之城’提出的600千瓦標準。”廖曉霞介紹，目前該系統已在深圳、上海、廣州等城市近50座集約式公共超充站上線，並在全國範圍內建成了超過200兆瓦的集約式公共超充網絡，全網可同時爲400多輛超充車型提供極速充電服務。
“全液冷充電樁具有充電快、噪聲低、壽命長的明顯優勢，是液冷超充的發展方向，目前充電樁頭部企業都在重點佈局這個領域。”深圳英飛源技術有限公司副總裁韓濤介紹，英飛源具有自主研發、生產液冷充電模塊和全液冷充電系統的能力。2019年起，全液冷充電系統就在歐洲批量使用。目前，英飛源在國內已與多家車廠合作建設幾十個超充應用站點，充電核心產品國內市場佔有率達到40%，海外市場超過20%。“公司自2014年成立以來就專注開展電能變換核心技術和產品研發，年研發投入佔比超過10%，研發團隊佔比達到50%，目前已申請電能變換相關專利300多項。”
“創新型企業的領先技術和先行探索，產業鏈的高度配套，上下游的高效協作，構成了深圳打造‘超充之城’的核心競爭力和底氣。”曹鍾雄說，當前，深圳不僅有超充，還有快充、雙槍快充等多種技術路徑和設施配套佈局，產業發展迎來百花齊放態勢，建設“超充之城”將讓產業創新邁入新層級，產業生態將更具活力和創造力。
構建新型電力系統
未來，隨着大量超充站的建設和投運，新能源汽車等大規模波動式能源消費出現，使得電力系統在隨機波動的電源和負荷需求之間難以實現供需平衡。因此，電力系統的結構、形態、運行控制方式以及規劃建設管理都將發生變革。通過多元互補、源網協同、供需互動、靈活智能的方式促進源網荷儲多要素智能協同，從而構建新型電力系統至關重要。
如何將儲能和充電兩個場景更好地結合在一起，緩解因“超充”用電功率大幅上升對電網側帶來的衝擊？韓濤表示，英飛源提出“儲能+充電”解決方案，以自主研發的創新技術，通過“能源路由器”把光伏、電網、儲能電池和車的能量轉換集成在一套系統裡，通過雙向充電、光儲充一體化等解決方案，助力實現車、樁、網互動融合，從而形成大的電能蓄水池，進而實現有序合理的電能調配。
車網雙向互動指新能源汽車不僅可以充電，還可以將車載電能返送回電網，實現再利用。據統計，一輛續航600公里的電動汽車停放時向電網返送的電量，可同時滿足5個家庭1天的用電需求。目前，深圳已累計建成20座基於車網雙向電能流動的V2G示範場站，其中，南方電網在深圳龍華區民興苑小區投運的粵港澳大灣區首個車網雙向互動示範項目可以實現汽車返送電。
“投運該項目讓停放的新能源汽車電能有了盤活利用的可能，這是南方電網落實‘雙碳’目標，構建新型電力系統的又一成果。”南方電網深圳供電局產業規劃部高級經理樑曉峰表示，新能源汽車從傳統的交通工具變爲移動“充電寶”，不僅能有效利用電池冗餘的循環壽命，實現能源利用最大化，還能在用電高峰期有效緩解電網壓力。隨着充電市場機制日益成熟，新能源汽車車主和充電樁運營商還將通過返送電獲取一定收益，實現“車、樁、網”三方共贏。樑曉峰表示：“下一步，深圳供電局將持續推進深圳充電網絡建設佈局和模式創新，探索規模化新能源汽車與電網互動關鍵技術研究與應用，助力打造深圳綠色交通先行示範。”
深圳還通過打造國際領先的虛擬電廠管理平臺，加快電力充儲放一張網建設，以多元用戶的廣泛參與及電力市場體制機制的建立，驅動產業鏈協同優化，有力支撐深圳綠色能源發展。
“虛擬電廠通過能源互聯網技術，將閒散在終端用戶的充電樁、空調、分佈式光伏等電力負荷資源聚合起來優化控制，形成互聯網和源網荷儲一體化的數字化能源管理系統。”深圳虛擬電廠管理中心技術專家李江南表示，通過打通電網調度的實時互動壁壘，實現資源接入、運行監視、調令分解、調度系統交互功能，實現對負荷側資源全拓撲路徑檢索、精準削峰、電碳數據實時監測和多元異構能源高效互動。
目前，深圳區域的虛擬電廠已常態化參與電網調節業務，幫助電網在負荷尖峰時段“減輕負擔”，進一步提升用電可靠性和穩定性。
到2025年，深圳計劃建成具備100萬千瓦級可調節能力的虛擬電廠，形成年度最大負荷5%左右的穩定調節能力，引導規模化可調節用戶資源主動參與系統調節，每年可減排溫室氣體約54萬噸，有力支撐新型能源體系建設和綠色低碳產業發展。
同時，在深圳市政府推動下，基於全市域級、全自主可控、精細建模的統一時空信息平臺，深圳率先打造了國內首個“電力充儲放一張網”，以數字孿生、全景可控的形式，全量接入分佈式資源，融合多源異構數據，包括18萬個充電樁、5100個5G儲能基站、6000個電動自行車充換電櫃、1200個光伏站、15個儲能示範站、13個車網互動站、46個換電站及大型數據中心等資源，並與虛擬電廠管理平臺協同，實現分佈式資源可觀、可測、可控，全過程科學化、智能化、精細化管理。
“以前，充電設施等電力充儲放資源零星分散，缺乏統一管理，資源價值沒有得到有效發揮。現在有了‘一張網’，將各類分佈式資源聚合起來，形成規模化的整體性資源，對深圳的電力削峰填谷、能源保障和能源安全將產生實際作用，提升城市能源安全韌性。”南方電網深圳供電局新興產業部總經理馮悅波說。
曹鍾雄認爲，對深圳而言，按照統一規劃、統一標準、統一平臺、統一深圳標識的工作思路，加快建設世界一流“超充之城”，將加速構建人、車、樁、網深度融合的新型基礎設施，推動新能源汽車產業迎來新的跨越式發展，同時也吹響了建設新能源高質量發展高地和全球數字能源先鋒城市的號角，深圳構建綠色低碳發展格局，成爲助力實現“雙碳”目標的一劑高效推進劑。
龔香京表示，接下來，深圳還將通過出臺“建設高質量充電設施體系工作方案”等舉措，研究制定超級充電站建設、超充設備分級評價等地方標準，積極推廣新技術和新解決方案，加快重點區域充電基礎設施建設，助力建設運維、產品創新、互聯互通迭代更新。
