換電及大功率充電有望提升電動(dòng)車補(bǔ)能效率。2020年新能源汽車占汽車銷售總量5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能源汽車步入快速發(fā)展階段。截至2021年年底我國(guó)新能源汽車保有量784萬(wàn)輛（公安部數(shù)據(jù)），充電樁保有量達(dá)到261.7萬(wàn)臺(tái)（中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟EVCIPA數(shù)據(jù)），車樁比3:1。根據(jù)EVCIPA發(fā)布的《2021中國(guó)電動(dòng)汽車用戶充電行為白皮書》統(tǒng)計(jì)，由于目前充電樁一樁難求，等待時(shí)間長(zhǎng)且難以預(yù)測(cè)，并且快充樁暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)充電全過(guò)程的高功率覆蓋，實(shí)際中充50%電的時(shí)間往往遠(yuǎn)大于半小時(shí)，影響用戶補(bǔ)能效率。解決方法除了增設(shè)充電樁外，還需提升補(bǔ)能速度。我們認(rèn)為換電和大功率充電是兩種有效解決路徑，新能源汽車廠家為提升用戶使用體驗(yàn)，紛紛布局公共換電及大功率充電設(shè)施。
（一）新能源汽車與充電樁的比例為 3:1
新能源汽車市場(chǎng)高速發(fā)展。2021年中國(guó)新能源汽車銷售352.1萬(wàn)輛，同比 +157.57%，2022年1-6月新能源汽車銷售260萬(wàn)輛，同比+115.6%。新能源汽車產(chǎn) 業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）指出要深入實(shí)施發(fā)展新能源汽車國(guó)家戰(zhàn)略，以融合創(chuàng) 新為重點(diǎn)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快 建設(shè)汽車強(qiáng)國(guó)。2022年3月國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源 體系規(guī)劃》中提到，至2025年，新能源汽車銷量占比達(dá)到20%左右。2020年新能源 汽車占汽車銷售總量的5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能 源汽車步入快速發(fā)展階段。
充電補(bǔ)能面臨一樁難求的困局。根據(jù)中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟 （EVCIPA）數(shù)據(jù)，截至2021年底全國(guó)充電樁保有量達(dá)到261.7萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)50% 以上。其中公共充電樁114.7萬(wàn)臺(tái)，同比+42%，私人充電樁47萬(wàn)臺(tái)，同比+68%， 充電站建設(shè)快速推進(jìn)。根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2021年年底我國(guó)新能源汽車保有量784萬(wàn)輛，而充電樁保有量?jī)H為261.7萬(wàn)臺(tái)，車樁比約3:1，距離車樁比1:1仍然有不小差 距。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局在《關(guān)于進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障 能力的實(shí)施意見(jiàn)》中指出充電基礎(chǔ)設(shè)施體系要“適度超前、布局均衡、智能高效”， 到“十四五”末，能夠滿足超2000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車充電需求。EVCIPA預(yù)測(cè)，2022年 將新增190萬(wàn)臺(tái)車隨車配建充電樁，隨車配建充電樁保有量達(dá)到337萬(wàn)臺(tái)，新增公共 充電樁54.3萬(wàn)臺(tái)。
（二）核心痛點(diǎn)在于補(bǔ)能慢：充電 50%時(shí)間遠(yuǎn)大于半小時(shí)
充電慢是補(bǔ)能核心痛點(diǎn)。目前的充電方式主要有交流慢充和直流快充。交流慢 充充電設(shè)備內(nèi)不配備功率轉(zhuǎn)換器，充電時(shí)間在6-8小時(shí)左右。慢充雖然一定程度降低 電池?fù)p耗，但是超長(zhǎng)的充電時(shí)間與營(yíng)運(yùn)車和商用車的重時(shí)間特性相矛盾，因此多用 于私家充電樁場(chǎng)景。目前多數(shù)的公共充電樁已采用快充模式，直流充電樁內(nèi)置功率 轉(zhuǎn)換模塊。根據(jù)EVCIPA發(fā)布的《2021中國(guó)電動(dòng)汽車用戶充電行為白皮書》統(tǒng)計(jì)， 快充樁是99.3%的用戶首選，超87%用戶傾向選擇120kW及以上大功率充電樁。但 是由于目前充電樁一樁難求，等待時(shí)間長(zhǎng)且難以預(yù)測(cè)，并且快充樁無(wú)法實(shí)現(xiàn)充電全 過(guò)程的高功率覆蓋，實(shí)際中充50%電的時(shí)間往往遠(yuǎn)大于半小時(shí)。而正常情況下，一 輛汽油車的補(bǔ)能時(shí)間約為5分鐘，對(duì)比之下，用戶補(bǔ)能效率有所影響。解決方法除了 增設(shè)充電樁外，充電速度也需要得到質(zhì)的提升。目前針對(duì)充電慢有兩種解決路徑：換電和大功率充電。
（一）大電流超充面臨散熱挑戰(zhàn)，高電壓需車端樁端略有改動(dòng)
充電樁P（充電功率）=I（電流）×U（電壓），要減少充電時(shí)間，提升充電功 率，只需保障電壓和電流其中一項(xiàng)不變，增加另一項(xiàng)即可。由此實(shí)現(xiàn)大功率超充有 兩種路線：大電流和高電壓。在衡量電池充電快慢時(shí)，常使用充電倍率（C）表示，指電池在規(guī)定時(shí)間充電至 其額定容量時(shí)所需要的電流值，數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)，即充電倍率（C）=充 電電流/電池額定容量。例如3C代表在給定電流強(qiáng)度下，1小時(shí)充電300%，即20分 鐘充電100%。電池的負(fù)荷則使用SOC衡量，數(shù)值上定義為剩余容量占電池容量的比 值，當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=1時(shí)表示電池完全充滿。大電流超充面臨散熱挑戰(zhàn)。特斯拉、極氪等采用的都是400V+大電流模式實(shí)現(xiàn) 超充，即保持電壓不變，通過(guò)增加電流提升充電效率。在此模式下，電流提升1倍， 散熱增加4倍，大電流使得電路部件容易產(chǎn)生較高熱損失，為熱管理系統(tǒng)帶來(lái)較大負(fù) 擔(dān)。特斯拉V3使用水冷散熱，極氪極充樁則裝備全系統(tǒng)液冷散熱技術(shù)。大電流高功率充電并不能實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程全覆蓋。根據(jù)42號(hào)車庫(kù)測(cè)試的特斯拉V3 結(jié)果，其僅能在10%~30%左右的SOC情況下實(shí)現(xiàn)200kW以上的充電功率，超過(guò)30% 后直線下滑。
高電壓的實(shí)現(xiàn)相較大電流更為容易。800V平臺(tái)系統(tǒng)保持電流不變，電壓加倍， 實(shí)現(xiàn)兩倍能量輸入車輛，充電速度更快。相較于大電流，高電壓架構(gòu)電流更少，電纜和電線可以做得更小更輕；同時(shí)，高電壓模式下熱量損失更少，也不需要復(fù)雜的 熱管理系統(tǒng)為電池提供最佳溫度，性能和續(xù)航里程都將改善。在車端若按照高壓架 構(gòu)平臺(tái)，電動(dòng)車的電池包、電驅(qū)動(dòng)、空調(diào)等均需重新適配；樁端的改造只需把原本 低壓的部分換成耐高壓模塊，整體改動(dòng)較少，成本相對(duì)可控?？傮w來(lái)看，電動(dòng)車800V 平臺(tái)是目前車企實(shí)現(xiàn)超充的主流選擇。
（二）新勢(shì)力推出 800-1000V 高壓平臺(tái)車型
1、小鵬G9:800V高壓SiC平臺(tái)+480kW快充樁
電驅(qū)、散熱、電池及落地情況：2021年11月小鵬G9在廣州車展首次亮相，具有 X-EEA3.0電子電氣架構(gòu)，搭載XPower 3.0動(dòng)力系統(tǒng)，益于高壓SiC技術(shù)、電機(jī)磁場(chǎng) 及減速器優(yōu)化，電驅(qū)系統(tǒng)最高效率可達(dá)95%以上，G9可以支持最高480kW的超級(jí)快 充。同等電池容量下，續(xù)航相比400V平臺(tái)車型提升5%以上。該車采用充電槍液冷 散熱技術(shù)，IP65級(jí)密封等級(jí)與內(nèi)置安全監(jiān)測(cè)芯片可共同保障安全。小鵬G9新車將搭 載容量為98kWh的三元鋰電池，提供兩種版本續(xù)航，CLTC工況續(xù)航分別為702km 和650km。超充樁與超充網(wǎng)絡(luò)：據(jù)小鵬超級(jí)補(bǔ)能發(fā)布會(huì)，截至2022年8月15日，小鵬自營(yíng) 超充站上線799座，目的地充電站上線201座，覆蓋全國(guó)所有地級(jí)行政區(qū)。公司將在 2022年下半年開(kāi)啟全新一代超級(jí)充電樁布局，逐步構(gòu)建800V/480kW超充網(wǎng)絡(luò)。480kW高壓超充樁的充電槍采用液冷散熱技術(shù)，通流能力可達(dá)670A+，5分鐘可充 200公里，12分鐘可從10%充到80%。小鵬全新一代超級(jí)充電樁落地并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 布局后，充電速度與加油幾乎相近，用戶體驗(yàn)得到大幅度改善。
2、廣汽埃安：800V高壓平臺(tái)+6C充電倍率+480kW超充樁
電池系統(tǒng)包含3C、6C兩個(gè)版本：據(jù)2021年4月廣汽科技日，廣汽集團(tuán)展示其超 級(jí)快充電池技術(shù)，分為3C和6C兩個(gè)版本電池系統(tǒng)。①3C超級(jí)快充電池系統(tǒng)：續(xù)航 超過(guò)500km，0%-80%電量充電時(shí)間16分鐘，30%-80%電量充電時(shí)間10分鐘，采用 新型液冷系統(tǒng)，散熱效率提升1倍。②6C超級(jí)快充電池系統(tǒng)：最大電壓可達(dá)900V， 最大充電電流超過(guò)500A，可實(shí)現(xiàn)0%-80%電量充電時(shí)間8分鐘，30%-80%電量充電 時(shí)間5分鐘，車輛常溫6C快充循環(huán)可達(dá)100萬(wàn)公里。
高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：埃安在高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用了基于多層扁銅線繞組電機(jī)技 術(shù)、多媒介電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)、高速旋轉(zhuǎn)元件的壽命與可靠性研究、高功率密度新型繞 組結(jié)構(gòu)電機(jī)單元等技術(shù)，采用廣汽高速高功率密度電機(jī)設(shè)計(jì)方法，突破了高速電機(jī) 設(shè)計(jì)瓶頸。
超充車型及落地：廣汽2021年9月推出的AION V Plus70，采用3C高倍率快充 技術(shù)，搭載400V常規(guī)電壓平臺(tái)，峰值充電功率超過(guò)200kW，30%-80%充電時(shí)間為 10分鐘。AION V Plus 6C車型配備最高900V電壓平臺(tái)，搭載超倍速電池，實(shí)現(xiàn)6C 超級(jí)快充，具有702km超長(zhǎng)續(xù)航，搭載埃安自主研發(fā)的高效高壓電驅(qū)動(dòng)總成，該總 成采SiC技術(shù)應(yīng)用、E-Drive智能控制算法、X-Pin電機(jī)技術(shù)和NVH等優(yōu)化技術(shù)。
超充樁及超充網(wǎng)絡(luò)：廣汽埃安A480超充樁，通過(guò)先進(jìn)液冷技術(shù)，嚴(yán)格控制發(fā)熱， 實(shí)現(xiàn)480kW充電功率（峰值1000V/600A），可根據(jù)電池BMS、電網(wǎng)和充電環(huán)境通 過(guò)云端智能調(diào)度搭配柔性充電，搶線采用輕量化液冷線纜，更靈活輕便。2022年4 月，廣汽埃安位于廣州南大干線的首個(gè)超級(jí)充換電中心正式落成，其中配備A480超 充樁，廣汽埃安計(jì)劃2022年內(nèi)在廣州市轄區(qū)內(nèi)建成220座充電站，到2025年增加至 1000座，實(shí)現(xiàn)1.5km半徑覆蓋。廣汽埃安計(jì)劃未來(lái)將超級(jí)充電站拓展到全國(guó)約300 個(gè)城市，基本實(shí)現(xiàn)對(duì)地級(jí)及以上城市的全覆蓋。
3、嵐圖800V高壓平臺(tái)+4C電芯+360kW超充樁
800V高壓及超級(jí)快充技術(shù)：據(jù)東風(fēng)汽車2021年9月品牌秋季發(fā)布會(huì)，嵐圖汽車 現(xiàn)場(chǎng)展示自研800V高電壓平臺(tái)及超級(jí)快充技術(shù)。嵐圖800V高壓超充技術(shù)系統(tǒng)的動(dòng)力 電池和電力設(shè)備均為800V，包括超級(jí)快充系統(tǒng)、超低系統(tǒng)能耗、高性能電池、SiC 電驅(qū)總成等部分，無(wú)冗余升壓裝置并支持無(wú)線充電。整車高性能電池搭載4C電芯， 在360kW超級(jí)充電樁的加持下，可做到充電10分鐘，續(xù)航400公里充電速率可提升 125%。同時(shí)，該系統(tǒng)憑借 SiC電驅(qū)三合一應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同電量下續(xù)航5%的提升。該技術(shù)還支持800V 11kW無(wú)線快充，充電效率高達(dá)92.3%。
4、理想：計(jì)劃于2023年推出Whale和Shark兩個(gè)純電平臺(tái)
據(jù)理想汽車2020Q3財(cái)報(bào)會(huì)議，在400kW快充技術(shù)成熟前，理想汽車不會(huì)推出純 電車型。理想汽車目前在研發(fā)高壓快充技術(shù)，計(jì)劃純電平臺(tái)和高壓純電動(dòng)車型同年推出。據(jù)2022中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇，理想汽車提到480kW超充平臺(tái)+850V高壓 平臺(tái)+4C電池以及車-樁-云閉環(huán)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。理想汽車計(jì)劃到2025年在全國(guó)建成超過(guò) 3000個(gè)超級(jí)快充站，形成“十縱十橫”高速公路快充網(wǎng)絡(luò)，接入36條國(guó)家級(jí)高速公 路，實(shí)現(xiàn)90%高速公路里程覆蓋。計(jì)劃于2023年推出Whale和Shark兩個(gè)純電平臺(tái)。
三、海外大功率充電樁發(fā)展快于中國(guó)
目前中國(guó)各家800V高壓平臺(tái)車型量產(chǎn)仍未落地，配套的大功率超充樁網(wǎng)絡(luò)還處 在建設(shè)過(guò)程中。對(duì)比來(lái)看，海外Ionity和Electrify America已經(jīng)分別在歐洲和北美鋪 開(kāi)。
（一）歐洲 Ionity2025 年實(shí)現(xiàn) 350kW 大功率充電樁 7000 個(gè)
Ionity成立于2017年，是歐洲的一家超充網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，起初由寶馬、福特、奔馳 等合資，之后現(xiàn)代和起亞加入。Ionity的成立源于歐洲本地充電運(yùn)營(yíng)商較少，迫使車 企建立自己的充電網(wǎng)。在Ionity之前只有特斯拉完善快充網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，其超充樁為用戶 專享。2018年4月Ionity的首個(gè)超快速充電站啟用，其充電樁通過(guò)聯(lián)合充電系統(tǒng)（CCS） 進(jìn)行充電，充電功率可達(dá)到350kW。隨著超充網(wǎng)絡(luò)的不斷布局，Ionity已經(jīng)擁有多個(gè)800V、350kW的高速公路充電 站，在350kW的充電樁上充電5~7分鐘可續(xù)航100公里。截至2021年11月，Ionity網(wǎng) 覆蓋歐洲24個(gè)國(guó)家和地區(qū), 有386個(gè)充電站點(diǎn)和1538根充電樁。2021年11月Ionity 宣布其現(xiàn)有股東和新進(jìn)的第一個(gè)非車企股東貝萊德將向其投資7億歐元，該筆投資致 力擴(kuò)充Ionity在歐洲的充電網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)到2025年實(shí)現(xiàn)350kW大功率充電樁的數(shù)量增加 三倍多，達(dá)到7000個(gè)。
（二）Electrify America 計(jì)劃到 2026 年安裝 1 萬(wàn)個(gè) DC 快充樁
EA由大眾在2017年成立，大眾在柴油門事件后計(jì)劃在10年內(nèi)通過(guò)對(duì)EA在電動(dòng) 汽車基礎(chǔ)設(shè)施和意識(shí)教育方面投資20億美元，作為與EPA和解的一部分。在10年間， EA的網(wǎng)絡(luò)須向其他車企保持中立，站點(diǎn)配備CCS（150kW和350kW）和CHAdeMO （50kW）兩種充電接口。2018年EA在美國(guó)加州建成首個(gè)充電功率為350kW的超快 速充電站, 充電10分鐘續(xù)航約200英里。充電樁組件包括9個(gè)CCS插頭和一個(gè) CCS-CHAdeMO充電插頭，其中大多數(shù)充電插頭的充電功率已達(dá)150 kW，有兩個(gè) CCS插頭可以進(jìn)行超快速充電，功率達(dá)350kW。美國(guó)能源部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年6月EA在美國(guó)和加拿大共有807個(gè)充電站， 充電樁數(shù)量超過(guò)了3500根。2022年6月，大眾宣布與德國(guó)工業(yè)巨頭西門子合作，大眾將EA少數(shù)股權(quán)出售給西門子，EA預(yù)計(jì)獲得4.5億美元注資。本次對(duì)EA的投資加碼， 是為發(fā)展北美地區(qū)充電和能源業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)北美地區(qū)充電基礎(chǔ)設(shè)施增加1倍以上。EA 計(jì)劃到2026年在美國(guó)和加拿大安裝超1800個(gè)充電站，并且包含1萬(wàn)個(gè)DC快速充電樁。
四、密集大功率充電樁的建設(shè)或?qū)?guó)內(nèi)配電網(wǎng)帶來(lái)壓力
國(guó)內(nèi)800V超充相較國(guó)外發(fā)展較慢，一方面是從400V到800V的升級(jí)過(guò)程需要零 部件和元器件的全面升級(jí)，另一方面由于配電網(wǎng)短期內(nèi)無(wú)法負(fù)擔(dān)密集的超充建設(shè)。電動(dòng)汽車缺乏采用互動(dòng)充電模式的動(dòng)力，總體上表現(xiàn)出無(wú)序充電特性。電動(dòng)車 的無(wú)序充電行為往往與電網(wǎng)日常負(fù)荷曲線高度重合，充電負(fù)荷和配電網(wǎng)原始負(fù)荷早 晚疊加形成負(fù)荷雙高峰。相較普通充電樁，大功率充電樁造成的負(fù)荷峰值進(jìn)一步增 加、峰谷差進(jìn)一步加??；電壓偏移問(wèn)題更加明顯，諧波污染依舊存在。
（一）用電負(fù)荷峰值增加，峰谷差加劇
各類充電基礎(chǔ)設(shè)施在用戶行為特性和設(shè)施用電特性上都有顯著差異。用戶行為 特性的差異主要體現(xiàn)在：充電時(shí)間分布和充電速率等方面；設(shè)施用電特性差異主要 體現(xiàn)在：用電可引導(dǎo)性、容量需求、電壓等級(jí)和負(fù)荷特性等方面。集中式專用充電 站和城際快充站接入10kV電壓等級(jí)；而城市公共基礎(chǔ)設(shè)施和分散式專用充電樁接入 0.4kV電壓等級(jí)，同時(shí)其充電負(fù)荷容易與周圍商區(qū)或居民區(qū)正常用電負(fù)荷時(shí)間段重合， 疊加增峰。
負(fù)荷峰值增加。電動(dòng)車的無(wú)序充電行為往往與電網(wǎng)日常負(fù)荷曲線高度重合，充 電負(fù)荷和配電網(wǎng)原始負(fù)荷早晚疊加形成負(fù)荷雙高峰。據(jù)國(guó)網(wǎng)能源研究院及NRDC聯(lián) 合發(fā)布的《電動(dòng)汽車發(fā)展對(duì)配電網(wǎng)影響及效益分析》，在無(wú)序充電情形下，預(yù)計(jì)到 2030年，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域峰值負(fù)荷將增加1.53億千瓦大功率。充電真正的服 務(wù)對(duì)象更加偏向私人消費(fèi)者，運(yùn)行商布點(diǎn)充電設(shè)施時(shí)，更多考慮的是市場(chǎng)訴求而非 電網(wǎng)狀況，因而大功率的充電樁將會(huì)更多布局在居民區(qū)、辦公區(qū)、工業(yè)區(qū)和消費(fèi)區(qū) 等高需求地區(qū)，充電負(fù)荷更容易與這些地區(qū)正常用電高峰時(shí)段疊加，沖擊工商居民 等用電穩(wěn)定性。
（二）輸電堵塞造成電壓偏離、電壓越限等問(wèn)題
若電網(wǎng)中的負(fù)荷峰值超出配電系統(tǒng)額定容量，將會(huì)導(dǎo)致變壓器和線路過(guò)載運(yùn)行， 即電氣設(shè)備或?qū)Ь€的功率或電流值超過(guò)其額定值。在電氣線路中，短時(shí)間的少量過(guò) 載運(yùn)行是被允許的，但是長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載運(yùn)行，線路電流過(guò)大，導(dǎo)線溫度不斷升高， 電氣回路內(nèi)的絕緣材料、導(dǎo)體接頭等也會(huì)因升溫而造成損害，嚴(yán)重的過(guò)載負(fù)荷在短 時(shí)間內(nèi)可能直接短路甚至引發(fā)火災(zāi)。充電樁充電的瞬間，電網(wǎng)的瞬時(shí)功率很大，電壓偏移會(huì)加大，甚至超過(guò)限定值， 產(chǎn)生電壓越限。電壓偏移是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。供電系統(tǒng)的負(fù)荷在不斷發(fā)生 變化，各系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓也會(huì)隨之起伏，偏離額定電壓，發(fā)生電壓偏移。電壓偏移即 為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，某個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與額定電壓的差值占額定電壓的比例。配網(wǎng)中的不同負(fù)荷都要在允許的額定電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。電壓偏移會(huì)干擾感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 的正常運(yùn)作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12325-2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》中對(duì)系統(tǒng)的供電 電壓偏移標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，20kV及以下三相供電電壓允許偏 差的范圍是額定電壓的±7%（0.93pu到1.07pu之間）。據(jù)《電動(dòng)汽車充電負(fù)荷時(shí)空 分布及其對(duì)配電網(wǎng)的影響》，電動(dòng)汽車滲透率為50%時(shí)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓可能降至最低偏移標(biāo)準(zhǔn)0.93pu以下，或影響配電網(wǎng)的運(yùn)行安全。
按照IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，額定電壓和實(shí)際電壓的差值為±5%以內(nèi)時(shí)，可以 正常輸出額定功率。當(dāng)電壓發(fā)生較大偏移時(shí)，若電壓降到臨界值以下，電動(dòng)機(jī)難以 啟動(dòng)或產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)將燒毀電機(jī)；若電壓上升到臨界值以上，電動(dòng)機(jī)將過(guò)熱，降低使用 壽命。在用電高峰時(shí)，負(fù)荷增多，電路中總電阻減小，干路電流增大，由于輸電線 本身具有電阻，輸電線上的電壓損失增大，負(fù)荷端得到的電壓降低。反之，在低谷 時(shí)，電壓較高。電壓偏移影響變壓器空載損耗（鐵損）和電阻損耗（銅損）。變壓 器電壓高于額定值時(shí)，變壓器鐵心進(jìn)入飽和區(qū)，勵(lì)磁電流劇增，變壓器鐵損明顯增 大，銅損降低。通常10kV變壓器損耗占全網(wǎng)線損70%，變壓器損耗中的70%-80%又 為鐵損。變壓器鐵損降低，則銅損會(huì)增加，因此會(huì)有電壓的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍。電容器 的功率流量和壽命也會(huì)受到電壓偏移影響。比較常見(jiàn)的情況是，電壓過(guò)高時(shí)，電容 器會(huì)因保護(hù)動(dòng)作而退出運(yùn)行，電網(wǎng)損耗進(jìn)一步增大。
（三）充電為非線性負(fù)荷帶來(lái)諧波污染
電動(dòng)汽車蓄電池充電屬非線性負(fù)荷，工作電流和電壓不成正比，在充電過(guò)程中 容易產(chǎn)生諧波，帶來(lái)諧波污染。諧波會(huì)影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在成熟的電力 網(wǎng)絡(luò)中，靈敏準(zhǔn)確的保護(hù)系統(tǒng)能夠在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)切斷，保障網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，主要進(jìn)行測(cè)量電壓和電流的幅度和波形的是繼電器，低諧波含 量對(duì)繼電器影響較小，諧波含量40%及以上時(shí)，繼電器會(huì)因接收到的錯(cuò)誤信息而產(chǎn) 生誤動(dòng)，輕則影響其服務(wù)區(qū)域，重則波及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，致使癱瘓。諧波會(huì)干擾配網(wǎng)中電力設(shè)備的正常運(yùn)行。一般廠家在設(shè)計(jì)電氣和用電設(shè)備時(shí)， 會(huì)考慮到在一定諧波環(huán)境下運(yùn)行，但諧波含量過(guò)大會(huì)引起正常工作點(diǎn)的偏移，造成 設(shè)備損壞。整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)之中，最重要的是變配電設(shè)備。當(dāng)諧波電流經(jīng)過(guò)變壓器繞 組時(shí)，會(huì)帶來(lái)額外銅耗，部分破損處過(guò)熱，整個(gè)配電變壓器振動(dòng)。同時(shí)，變壓器開(kāi) 閘瞬間會(huì)產(chǎn)生大量勵(lì)磁涌流，雖然變壓器設(shè)計(jì)之初會(huì)考慮該問(wèn)題，但當(dāng)諧波含量很 高時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)生諧振，威脅變壓器穩(wěn)定。諧波會(huì)干擾測(cè)量精度。電網(wǎng)中的測(cè)量 工具可分為電磁型、感應(yīng)型和磁電型，其中磁電型對(duì)諧波感應(yīng)靈敏，易受諧波影響， 而電表多采用的是磁電型，大量的諧波干擾容易造成電表數(shù)據(jù)失真。充電樁接入數(shù)量的增加可使諧波含量有所下降，進(jìn)而減小變壓器損耗，從而提 高電能利用效率?？焖俪潆姌秲?nèi)部含有整流裝置，其作用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電， 為電動(dòng)汽車的車載蓄電池充電，充電樁產(chǎn)生諧波的根源便是其中的整流裝置，使用 800V超充情況下，諧波污染依舊存在。
五、換電模式有效解決電網(wǎng)容量問(wèn)題，降低車端成本
換電和大功率充電的核心目的都是使電動(dòng)汽車能源補(bǔ)給體驗(yàn)無(wú)限趨近燃油供給， 目前制約換電大規(guī)模推廣的原因在于換電標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一、投資成本大。僅建設(shè)超充站 的成本一般會(huì)比換電站稍低，但在現(xiàn)有電力容量不足情形下，達(dá)到超充站理想功率 需配置儲(chǔ)能，隨充電向高功率方向發(fā)展，充電站整體建設(shè)也逐漸重資產(chǎn)化，超充+ 儲(chǔ)能成本或超過(guò)換電。
（一）單個(gè)大功率充電站投資達(dá)百萬(wàn)級(jí)
充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁。交流充電樁是慢充樁，交流電進(jìn)，交流電出，受車載充電機(jī)功率限制，一般功率較小，多是3.3kW以及7kW，價(jià)格較低。直流充電樁，即常說(shuō)的快充樁，通過(guò)內(nèi)部AC-DC充電模塊，將交流電轉(zhuǎn)換成直流， 為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池進(jìn)行充電，功率通常在30kW以上，價(jià)格較高。直流充電樁內(nèi) 部電氣結(jié)構(gòu)包括：充電模塊、主控制器、絕緣檢測(cè)模塊等，800V高壓快充則是通過(guò) 直流充電模式實(shí)現(xiàn)補(bǔ)能。
單電壓提高，充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)需升級(jí)?，F(xiàn)有多數(shù)的快充是依托400V電壓平臺(tái)， 如果僅是單電壓提高，現(xiàn)有的充電樁和技術(shù)就可以達(dá)到，隨著車型的發(fā)展，充電模 塊的電壓平臺(tái)現(xiàn)在最寬已經(jīng)可以做到250-1000V全兼容電壓平臺(tái)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不需要 進(jìn)行較多的升級(jí)。
實(shí)現(xiàn)大功率超充需改變充電樁構(gòu)造。從傳統(tǒng)充電樁到實(shí)現(xiàn)800V、1000V以及 500kW以上的大功率充電樁，電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變動(dòng)。①目前主流充電樁多為 一體機(jī)，高電壓大功率平臺(tái)需要分體機(jī)。一體式充電樁優(yōu)點(diǎn)在于將充電柜、充電樁 和配電系統(tǒng)高度集成，安裝便捷，占用空間小，成本低，缺點(diǎn)在于其模塊只能自身 使用，不能夠共享給場(chǎng)站內(nèi)的其他終端，后期功率升級(jí)的空間較小。分體式充電樁 供電模塊、控制模塊和充電接口分體設(shè)置，復(fù)雜場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)，安全性高，可靈活配置充電接口和充電模式。超充樁在電壓和功率升級(jí)之后，模塊太多，出現(xiàn)散熱、 線束分布等問(wèn)題，大功率充電對(duì)散熱要求也會(huì)更高，分體機(jī)是更適合的選擇。②根 據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，IGBT模塊作為直流充電樁的核心器件，占充電樁成本約20%。在800V超充的高壓下，IGBT損耗過(guò)高，需要更換為耐壓性、耐熱性和散熱性更好 的SiC。③散熱方式液冷化轉(zhuǎn)變。800V 超充功率在480kW時(shí)，電流會(huì)達(dá)到600A， 充電樁傳統(tǒng)散熱方式風(fēng)冷不再適用，風(fēng)冷可靠性差，模塊故障風(fēng)險(xiǎn)高。液冷散熱能 力較風(fēng)冷低10~20℃，具備更高等級(jí)防護(hù)和使用壽命，但液冷對(duì)電纜的密閉性要求 極高，液冷電纜都需要通過(guò)耐高溫、耐低溫、耐腐蝕等多項(xiàng)測(cè)試。
參考公開(kāi)資料，以120kW快充直流充電樁為例，主流做法是使用4 個(gè)30kW的模塊進(jìn)行組合，單個(gè)模塊價(jià)格約2000元，5m長(zhǎng)充電槍線價(jià)格約5000元， 主控板約1500元，加上觸摸屏、互聯(lián)網(wǎng)模塊、殼體、線束、繼電器等，一個(gè)充電樁 成本在300元/kW左右。根據(jù)芯TIP公眾號(hào)數(shù)據(jù)，800V大功率充電樁成本是普通充電 樁的至少2倍，甚至可達(dá)到2-3倍，超充充電樁采購(gòu)成本會(huì)在600元/kW-900元/kW左 右。
據(jù)悉，廣汽埃安在廣州落地的全球首個(gè)智能超充站，該站采用一拖五模 式，配置一個(gè)480kW和4個(gè)180kW的充電終端。以該類超充站為例進(jìn)行成本估算， 假設(shè)①480kW充電樁成本為700元/kW，180kW充電樁成本300元/kW；②充電站無(wú) 需擴(kuò)容、不建設(shè)儲(chǔ)能。③充電樁成本占整個(gè)充電站建設(shè)成本的50%。則充電樁建設(shè) 成本約為55.2萬(wàn)元；超充站建設(shè)成本約為110.4萬(wàn)元。根據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)新聞，2021 年12月巨灣技研與天樞能源達(dá)成協(xié)議，計(jì)劃總投資額超10億元，聯(lián)合共建1000座超 充站，平均每座超充站成本在100萬(wàn)元左右，與估算結(jié)果較為一致。
（二）乘用車換電站建設(shè)成本約 150 萬(wàn)元，重卡換電站對(duì)應(yīng)約 500 萬(wàn)元
換電站的成本包括投資成本和運(yùn)營(yíng)成本兩部分。換電站投資成本由換電站的設(shè)備、線路投資和電池投資等組成，電池成本是換電站相較充電站發(fā)生的額外成本， 在車電分離和車電不分離情形下電池成本有所不同。車電不分離情形下，車主電池 和車輛一同購(gòu)置，電池成本為備用電池成本；車電分離情形下，電池產(chǎn)權(quán)只歸屬于 電池管理公司，客戶只購(gòu)買整車，租賃使用動(dòng)力電池，電池成本為備用電池成本和 車載電池投資。換電站運(yùn)營(yíng)成本包括場(chǎng)地租金、購(gòu)電成本、人工費(fèi)用等。
根據(jù)協(xié)鑫能科2022年5月發(fā)布的《新能源汽車換電站建設(shè)項(xiàng)目可行性分析報(bào)告 （修訂稿）》中的概算：①車電不分離情形下，在項(xiàng)目建設(shè)投資中，換電站投資占 比最高。單個(gè)乘用車換電站設(shè)計(jì)產(chǎn)能服務(wù)120輛車/天，項(xiàng)目建設(shè)投資490.72萬(wàn)元， 其中換電站投資260.72萬(wàn)元，占比53%；單個(gè)重卡換電站設(shè)計(jì)產(chǎn)能服務(wù)40輛車/天， 項(xiàng)目建設(shè)投資914.14萬(wàn)元，其中換電站投資420.14萬(wàn)元，占比46%。②車電分離情 形下，在項(xiàng)目建設(shè)投資中，車載電池投資占比最高。單個(gè)乘用車換電站設(shè)計(jì)每天為 120輛車提供電池租賃服務(wù)，項(xiàng)目建設(shè)投資1090.72萬(wàn)元，其中車載電池投資600萬(wàn) 元，占比55%；單個(gè)重卡換電站設(shè)計(jì)每天為40輛車提供電池租賃服務(wù)，項(xiàng)目建設(shè)投 資2314.14萬(wàn)元，其中車載電池投資420.14萬(wàn)元，占比61%。根據(jù)和訊網(wǎng)數(shù)據(jù)，蔚來(lái)一代換電站成本約300萬(wàn)元，二代換電站成本在150萬(wàn)元 左右，蔚來(lái)?yè)Q電主要面向私家車領(lǐng)域。根據(jù)前文估算，在不考慮擴(kuò)容和儲(chǔ)能的情形下，超充站約110萬(wàn)元的建設(shè)成本，低于換電站建設(shè)成本。
（三）考慮電網(wǎng)擴(kuò)容或配儲(chǔ)，大功率充電站成本或高于換電站
超充站大功率直流快充，一般普通場(chǎng)地不會(huì)預(yù)留較多滿足充電站建設(shè)的電力容 量，選址場(chǎng)地的電力容量不足時(shí)，需向當(dāng)?shù)赜秒姴块T申請(qǐng)?jiān)鋈?。變壓器擴(kuò)容成本根 據(jù)擴(kuò)容多少和地區(qū)情況而定，例如2022年3月深圳灣科技生態(tài)園商鋪公開(kāi)招租中提 到，增容費(fèi)為1200元/KVA。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，很難有足夠的電容，擴(kuò)容難度增大帶 來(lái)的擴(kuò)容費(fèi)用往往會(huì)增加幾倍。擴(kuò)容涉及多個(gè)部門，同時(shí)擴(kuò)容地情況制約，企業(yè)在 整個(gè)過(guò)程中缺乏自主權(quán)。為應(yīng)對(duì)上述情況，超充站配置儲(chǔ)能是一種可行方案，該種模式下企業(yè)擁有更大 自主權(quán)。儲(chǔ)能可以為電力負(fù)荷提供緩沖，超充樁不直接通過(guò)電網(wǎng)造成功率負(fù)荷，從 儲(chǔ)能中直接獲取電能，同時(shí)儲(chǔ)能還可利用峰谷電價(jià)差，夜晚谷電期間將儲(chǔ)能電池充 滿電，白天高峰時(shí)段進(jìn)行放電，降低用電成本。據(jù)北極星儲(chǔ)能網(wǎng)，2022年1-6月廣東共67個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)行備案，其中有38個(gè)項(xiàng) 目在用戶側(cè)，總投資4.1億，儲(chǔ)能規(guī)模超69.45MW/175.464MWh，用戶側(cè)儲(chǔ)能投資 單價(jià)大約為2.37元/Wh。據(jù)小鵬汽車科技日，小鵬自研的儲(chǔ)能充電技術(shù)一次儲(chǔ)能可滿 足30臺(tái)車不間斷充電。小鵬汽車即將推出的中大型純電動(dòng)SUV G9車型，宣傳搭載 容量98kWh的三元鋰電池，支持480kW超充，12分鐘能將電池從10%充到80%。以小鵬G9為例，電池98kWh，充電區(qū)間從10%充到80%則需要98kWh* （80%-10%）=68.6kWh；30臺(tái)不間斷充電，需要2058kWh，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能集裝箱容量 在2MWh左右；假設(shè)單位儲(chǔ)能成本2.37元/Wh，則1000KW/2MWh的儲(chǔ)能成本為474 萬(wàn)元。前文已測(cè)算超充站建設(shè)成本約110萬(wàn)元，加上儲(chǔ)能成本，總成本將超過(guò)500萬(wàn) 元，遠(yuǎn)大于蔚來(lái)二代換電站成本。
（四）換電模式下，車端三電技術(shù)及功率器件無(wú)需升級(jí)適配 800V
國(guó)內(nèi)發(fā)展800V大功率超充節(jié)奏較慢，除了配電網(wǎng)端的負(fù)擔(dān)外，還受限于車端三 電技術(shù)以及功率器件需升級(jí)適配800V高壓平臺(tái)?，F(xiàn)有的充電站大多基于400V系統(tǒng)， 直流快充基礎(chǔ)設(shè)施是為400V汽車服務(wù)，但800V架構(gòu)的車型需要基于800V的充電設(shè) 施才能充分利用，需要將現(xiàn)有的部件升級(jí)成與800V匹配的狀態(tài)，升級(jí)主要涉及核心 三電技術(shù)以及功率器件的耐壓、損耗、抗熱。
1、電機(jī)方面，軸承防腐蝕要求增加，800V電機(jī)內(nèi)部的絕緣/EMC防護(hù)等級(jí)要求提升。由于電機(jī)供電為變頻電源，在電機(jī)回路上容易產(chǎn)生高頻電流，無(wú)法避免地在電 機(jī)兩端形成軸電壓。當(dāng)軸電壓過(guò)高時(shí)，油膜容易被擊穿，形成回路，導(dǎo)致軸承被腐 蝕。而應(yīng)用SiC的800V逆變器，電壓頻率變化更明顯，對(duì)防腐和絕緣提出更高要求。
2、電控方面，車樁功率半導(dǎo)體將從Si基轉(zhuǎn)向SiC。在傳統(tǒng)Si基情況下，450V下其耐壓為650V，當(dāng)電氣架構(gòu)升級(jí)至800V時(shí)，對(duì)應(yīng) 半導(dǎo)體耐壓等級(jí)需升至1200V。高電壓下Si-IGBT的開(kāi)關(guān)損耗迅速增加，經(jīng)濟(jì)和性能便不再匹配。SiC功率器件具備高功率、高密度、耐高溫高壓，成本優(yōu)化等優(yōu)勢(shì)，不 僅可用在電氣架構(gòu)上，還可在車載充電器和充電樁等部分應(yīng)用，兼容可靠，有效提升800V驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體的電控效率。價(jià)格與技術(shù)限制SiC的應(yīng)用。在IGBT使用的高壓大電流芯片技術(shù)含量高，7代之后技術(shù)被英飛凌、ABB、三菱等國(guó)外廠商壟斷，其中電動(dòng)汽車領(lǐng)域的高端IGBT市場(chǎng)幾乎被英飛凌壟斷。中國(guó)是全球最大的IGBT消費(fèi)市場(chǎng)，但是自主研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)度較國(guó)外發(fā)展緩慢，自主生產(chǎn)能力只達(dá)到IGBT的第4-5代。IGBT的下一代SiC技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始在美國(guó)、歐洲、日本等進(jìn)行全國(guó)普及，根據(jù)中國(guó)SiC的實(shí)測(cè)結(jié)果，中國(guó)技術(shù)成熟度仍與歐美等國(guó)家差距兩代。中國(guó)SiC受制于國(guó)外市場(chǎng)，目前價(jià)格較高，而實(shí)現(xiàn)從國(guó)外采購(gòu)轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)自制仍需很長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。雖然從400V到800V平臺(tái)面臨著技術(shù)和價(jià)格等因素的制約，但部件升級(jí)并非800V落地核心因素，配網(wǎng)端的問(wèn)題才是800V能否順利落地的關(guān)鍵。
3、在電池方面，電池負(fù)極快充性能需提升。負(fù)極是動(dòng)力電池快充性能的關(guān)鍵，一方面，鋰離子受石墨材料層狀結(jié)構(gòu)的制約，只能從斷面進(jìn)入，傳輸路徑長(zhǎng)。另一方面，石墨電極在高倍率快充情況下，電極極化大，電位容易降到0V以下從而產(chǎn)生析鋰。
4、其他功率器件方面也需改進(jìn)。平臺(tái)架構(gòu)升級(jí)到800V，連接器需要重新選型，快充接口增加，連接器數(shù)量也需同步增加；線纜的耐壓性需提高，體積減??；由于升級(jí)后，濾波系統(tǒng)EMC輻射量會(huì)變化， 因此基于400V平臺(tái)的濾波系統(tǒng)需要重新設(shè)計(jì)；現(xiàn)有的部分不能兼容高壓的繼電器也需要升級(jí)。
未來(lái)智庫(kù)
交流樁