在实现2030年碳达峰和2060年碳中和的国家双碳战略背景下,我国正加速推进绿色低碳、可持续发展进程。发展新能源汽车,作为推动交通行业电动化、低碳化的主要方向,已成为我国汽车产业高质量发展的战略选择。习近平总书记多次强调,发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。今年2月29日,中共中央政治局集体学习上,总书记再次强调“加快构建充电基础设施网络体系,支撑新能源汽车快速发展”。3月5日,十四届全国人大二次会议政府工作报告上,李强总理强调“扎实推进乡村全面振兴工作,加强农村地区充电桩基础设施建设”。
　　
　　2023年我国新能源汽车销量达949.5万辆,渗透率达到31.6%,保有量已超2260万辆,2025年保有量将超过5000万辆。在新能源汽车快速发展的推动下,我国充电基础设施正加速向高质量可持续方向发展。2023年,国务院发布《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》,提出“到2030年基本建成覆盖广泛、规模适度、结构合理、功能完善的高质量充电基础设施体系,支撑新能源汽车产业发展,满足群众充电需求”。当前,补能焦虑和里程焦虑,仍是影响用户选择新能源汽车代替燃油汽车的首要因素。现有充电基础设施还存在一系列问题:布局不合理、设备故障多、寿命短、不支持演进、用户体验差、充电慢、土地和电力资源浪费,以及严重安全隐患,已成为当前制约电动汽车普及的关键因素,亟需更新补齐。为推进新能源汽车与充电基础设施的协同高质量发展,需要两端协同实现超快充,共同解决用户的补能难题和续航焦虑。
　　
　　一、全面超快充,提升用户体验,加速交通行业电动化转型
　　
　　在当前新能源汽车发展阶段,用户对于续航能力不足、充电时间过长和充电不便利的顾虑,成为制约购买新能源汽车的主要因素。业内普遍认为,800V高压超快充技术是缓解电动汽车车主里程焦虑的有效解决方案之一。在2023年广州国际车展上,多家车企展出了配备800V高压超快充平台的纯电动车型,这一趋势标志着电动汽车行业向全面超充化转型。这种技术进步不仅提升了新能源汽车的续航和充电效率,也促进了新能源汽车与充电基础设施的高质量协同发展。
　　
　　1.2023年新能源汽车超快充车型呈现爆发式增长
　　
　　2023年广州国际车展中,共有近35家汽车企业展出了50余款支持800V高压平台的新能源车型。据统计,2023年搭载800V高压快充平台的车型数量已超过60款。预计到2025年,该类车型将超过150款,且2026年销量占比有望超过50%。
　　
　　2.高倍率动力电池和功率半导体关键技术商用成熟化
　　
　　随着电芯和功率半导体关键技术的成熟,新能源汽车的800V高压超充技术已步入规模化应用阶段。在第三代半导体碳化硅功率器件生产工艺领域,我国新能源汽车产业链已实现重大突破。碳化硅技术的耐高压、低导通电阻、耐高频和耐高温特性,有效解决了高压超充的绝缘性和耐热性问题,推动了超充车型的普及。
　　
　　一些动力电池厂家与新能源车企在高倍率动力电池技术的开发和应用上正在加速迭代,2024年已有不少搭载4C倍率电池的超充车型将量产。头部动力电池厂家宣布6C-8C的高倍率电池已研发成功。随着电池充电功率的提升和超快充网络布局完善,超快充体验接近传统加油的可能性日渐增大,交通电动化将加速实现。
　　
　　3.超充车型将从B+级车走向A级车及商用车,提升电动汽车竞争力,加速电动化进程
　　
　　2023年广州车展显示具备超充能力的车型已从豪华车市场下探至16万元左右的市场。随着第三代半导体的规模化应用、高倍率电池技术的持续迭代和充电基础设施的完善,超充化将加速向A级乘用车和商用车延伸,超快充技术的不断成熟正在改变电动汽车行业的发展路径。
　　
　　二、当前充电基础设施代际滞后，需加速向“超充际”升级
　　
　　1.现有充电网络满足不了私家车主的充电体验
　　
　　截至2023年12月底,全国公共充电桩数量仅为272万台,其中152万台为交流慢充桩。在高速公路服务区、城市公共场所等关键场景,大功率充电桩的数量不足,布局不均衡问题突出。目前,新能源汽车的平均充电时长多在1小时及以上,充电速度较慢,特别是在节假日,充电排队现象明显,这些问题成为制约用户购买新能源汽车的首要因素。此外,当前充电柱还存在车桩兼容性差,一次充电成功率低于70%;充电噪音大于75dB,对环境和人体不友好;枪线重量超过25kg,用户操作困难等问题,也反映出当前充电基础设施难以满足车主对于美好出行体验的期望。
　　
　　2.传统设备寿命短、运维难、演进难,导致运营商难以盈利
　　
　　充电基础设施建设早期,为解决覆盖不足问题,充电运营商以“跑马圈地”形式大量布局充电场站,导致充电设备质量参差不齐,普遍寿命仅3-5年,核心部件充电模块年失效率达到3-8%,场站运维成本高,在充电场站运营3-5年后,因设备故障比例高,需批量更新充电设备,进一步压缩运营商利润空间,影响盈利。
　　
　　目前传统的一体式充电桩之间功率无法共享,导致电力资源利用率低下,普遍不足70%,造成了大量资源的浪费。随着电动汽车向高电压、大功率充电方向的发展,大量充电场站的设备充电功率不足,无法满足新型电动汽车的充电需求,面临设备大规模升级改造问题,但由于传统充电桩不支持未来技术演进,会造成运营商重复投资。
　　
　　3.没有统一标准和退出机制,政府难以监管
　　
　　目前,充电网络建设缺少政府统一规划,布局不合理;没有统一标准,监管不完善,建设不均衡,运营不规范。导致场站充电时间利用率低,经常出现闲时无车充电、忙时充电难的现象。此外,现有场站充斥着大量质量差、功率低的充电设备,无法满足电动汽车车主快速补能的需求,造成宝贵的土地和电力资源的浪费。
　　
　　尤其是居民小区的私家桩充电场景,处于“三不管”状态,没有准入标准,设备质量参差不齐、消防条件不健全,居民小区充电发生火灾事故的潜在风险极大,严重影响人民群众的生命财产安全。发展以居民区等驻地场景为主的充电基础设施,将极大地增加政府管理难点。
　　
　　三、加速以超、快充为主的高质量充电基础设施目标网建设,车桩网协同发展
　　
　　综合考虑用户的充电行为和充电基础设施建设场所,充电场景可分为四类:城际出行充电场景、专用场站充电场景、城市公共充电场景,和驻地充电场景。对于城际出行充电场景(如高速服务区、国道、省干道服务站),需要规模化部署高可靠、大功率充电设备,实现充电场站100%覆盖超快充;在城市公共充电场景推进车桩位一体化模式,落实1公里超充服务圈建设,确保各类停车场景全部署超快充设备;在专用场站场景中普及兆瓦级充电设备,提升商用车充
　　
　　电效率,加快场站车辆周转,减少车辆区充电而闲置的时间;对于驻地充电场景(居民区和办公区),需要提升充电车位的覆盖率,探索有序充电以及小功率直流慢充新技术,减轻充电网络密集建设对电网的影响。未来,高质量充电网络将形成综合立体的充电服务体系,更好满足人民群众购置和使用新能源汽车需要,助推交通运输绿色低碳转型与现代化基础设施体系建设。
　　
　　面向未来的高质量充电基础设施目标网,将存在四大重要发展趋势:
　　
　　1.超充需求从单场景向多场景渗透
　　
　　目前在城市公共、城际高速等超充的需求非常明确,2024年国家正在加速推进公共领域汽车全面电动化,包括公务用车、城市公交、出租、环卫、快递、物流配送、机场等领域用车。随着超充技术的不断延伸,相对应的超充车型均会进入公交、重卡、物流、园区等应用场景。超充技术的引入将极大地提高这些生产工具的作业效率,实现电力、土地资源的高度集约和高效利用。
　　
　　2.日益强化的极致安全可靠需求
　　
　　新能源汽车的普及,存量车型众多,电池质量参差不齐,充电的安全隐患加剧,目前90%充电桩和车缺乏有效的安全预警,电动汽车自燃事故时有发生。充电的安全始终是一个巨大的挑战和需求。另一方面,充电桩、新能源车、运营商的数据指数级增长,网络安全也是一个很重要的挑战。未来,充电的安全可信将需要从强电安全和网络安全两个维度,去打造“四不”:隐私不泄露、车主不触电、车辆不起火,和运营不崩溃。
　　
　　3.光储充融合,构筑电网友好型充电网络
　　
　　未来,大量的企业园区和工业园区将快速走向微电网架构。充电网络的用电需求持续增长,取电难成为核心痛点。为实现经济收益的最大化,光储充微电网将是构建电网友好型超充网络最佳方案。通过云端的统一协调管理,可以实现电网、光伏、储能、车辆及生活负荷的高效协同,让园区用电达到最佳经济效益。传统工商业储能更多是通过峰谷价差产生收益,在充电场景下,用电需求明确,电价差叠加服务费,可实现更高的售电价格,有效提升投资收益率。微电网架构将带来四重商业价值:电力增容,延缓配网改造;峰谷套利,需求侧响应;绿电自发自用,低价发电,高价卖电;电网协同,V2G等。
　　
　　4.车、桩、网融合发展,充电网络迈入全面智能化
　　
　　在新能源和电动汽车大发展的背景下,10年后,在源(新能源发电、储)侧,新能源占比将接近60%。在荷(新能源汽车、储等)侧,电动汽车充电量需求将接近全社会用电10%,源和荷呈多样性、随机性、时空异质性,这将加剧电网供需平衡难度,并给配电网带来挑战,车网融合、规模互动成为必然趋势。以欧洲为例,将超过4TWh电网调度需求。以充电网为桥梁和管道,通过Bit管理Watt,构建安全、高效、智能、经济的车网互动底座,将成为未来发展趋势。技术上:负荷时空建模和预测、功率高精度调节、毫秒级低时延响应、V2G双向功率变换、隐私和网络安全技术等将加速孵化成熟。产业生态上:车网互动并非一蹴而就,需要考虑商业模式、各类聚合平台和标准建设、技术准备度等。因此,车网互动将分场景、分阶段实现:从单向有序,到单向响应,最终实现双向互动,逐步实现多方共赢、可持续发展。
　　
　　四、联合客户、伙伴打造覆盖全国的超充网络,联合车企构建超充联盟,更好地服务更多车主
　　
　　1.华为全液冷超充诞生,引领充电网络向高质量发展
　　
　　2023年4月,华为发布首款全液冷超充,短短1年时间以来,获得了行业客户的认可。已经覆盖了全国31个省份,不仅在北京、上海、深圳这些一线城市成功商业部署,也包括在海南高温盐雾,呼伦贝尔极端严寒,最美318国道高海拔等区域。在让更多的新能源汽车用户都能够体验到优质的充电服务的同时,也通过这些复杂的场景验证,充分体现出产品的可靠性和高质量。
　　
　　2023年“一秒一公里”的口号,深入人心,并得到了各级政府及充电运营商同行们的广泛关注,包括中央媒体、省级媒体、自媒体,甚至国外媒体。各地方政府纷纷发布了“超充之城”的建设规划,诸如广州、深圳、武汉、重庆、东莞等等。深圳市在政府工作报告中提出来,24年要力争建成1000座超充场站,北京还单独提出了这个针对超充进行特殊的补贴。
　　
　　2.华为全液冷超快充设备“虹吸效应”明显,有效提升充电场站综合收益
　　
　　2022年11月,广东揭博高速瓦溪服务区对其充电设施进行了升级,采用了华为全液冷超充设备,新建了1个超充桩和6个快充桩。该服务区位于济广高速G35揭博段,是大湾区“一核一带一区”发展战略的重要通道,过往高压快充车型电动汽车较多。2023年9月15日至10月8日期间,华为充电桩由于其优越的充电体验,实现了每日单枪充电量为489kWh,比非华为充电桩高19%,为服务区带来了更多利润,详见图1所示。
　　
　　在国庆假期期间,得益于华为全液冷超快充设备的高充电功率和功率共享功能,华为充电桩每日单枪充电量达到693kWh,比非华为充电桩高23%,有效缓解了节假日高速充电排队拥堵的情况。此外,华为充电桩单个订单的平均充电量为30kWh,高于非华为充电桩11%,单订单平均充电时长低于其他充电桩4分钟,显示出华为设备能在更短时间内服务更多车辆,提升场站的车辆翻台率。同时,由于华为设备的高可靠性和一次充电成功率,异常订单量相比其他充电桩降低22%,增加了场站的综合收益。据测算,该充电场站的投资回收期预计在1年左右。截至目前,该场站已稳定运行1年多,实现零故障,帮助运营商节省场站运维费用90%。在2024年春节期间,该场站华为超快充平均充电量已超过1000kWh,持续刷新着各项运营记录,详见图2所示。
　　
　　2023年6月29日,深圳市皇岗公园充电站经过升级改造,投入使用华为全液冷超快充设备,建设了2个超充桩和8个快充桩。该站位于城市核心区域,靠近皇岗口岸和福田金融中心,车流量较大,详见图3所示。运营一个月后,由于华为全液冷超快充设备的功率共享功能,充电站日均电力利用率从26.78%提升至40.5%,有效减少了电力资源的浪费。7月至10月间,场站日均充电量达到7117kWh,相比6月增加了39%。华为充电桩的单个订单平均充电量为24kWh,比非华为充电桩高20%,异常订单率低于非华为充电桩13%,展现出其高可靠性和基于大功率输出的快速充电能力。据测算,使用华为全液冷超快充设备的该充电场站,运营期内净利润提升1倍,投资回收期预计在2年左右,详见图4所示。

　　
　　3.华为持续技术创新,联合车企及运营商,打造极致体验的超快充网络
　　
　　2024年4月份北京车展,超充联盟将会正式成立,现已有十家车企,还包括一些电池企业和运营商,都纷纷报名加入,届时将向全社会、全行业宣布“超充新纪元”的到来。华为将会跟车企、电池厂家等产业链企业一起联合设计和规划一系列超充车型。
　　
　　华为还将通过云云对接的技术手段,实现跨运营平台、跨地域、跨车机系统的互联互通,插枪自动识别车辆身份,鉴权为超充联盟的车型,在条件允许情况下,车主将获得更多用户权益,包括:智能车桩导引;让找桩更简单,配合未来无人驾驶,甚至可以实现自动寻桩充电。车企超充联动，以往只能在车企专用场站才能实现的超充功能,在华为的充电桩上亦可实现。插枪极速启动，用户省去扫码过程,优化启动进程等等。让所有的新能源车主，不论在何时何地，都能享受到最极致充电体验的、连续覆盖的高质量超充网络，将把新能源汽车产业推向更高潮。
　　
　　构建“规-建-营-维-优”端到端能力,让运营更省心,设备高可靠,服务多元化。华为除了提供技术和设备解决方案,更要构建一个产业生态,帮助客户打造可长期高效运营的充电场站。华为将联合产业生态伙伴推出全生命周期专业服务,包括从规划、运维端到端的能力,从选址热力图分析到建站指引,长期的运营引流,让客户“买的有价值、运营更省心,设备高可靠,服务多元化”。
　　
　　2024年华为希望携手客户与伙伴，将华为全液冷超充覆盖到340+城市，2800+区县,将会有超过10万根超快充枪部署。华为将持续专注于产品解决方案，及其技术创新开发与赋能，与每一位合作客户与伙伴共同迎接这个伟大的时代和美好的明天。
　　
　　作者简介
　　
　　何波,2001年加入华为,历任西欧数字能源业务总裁、数据中心能源领域总裁、充电网络领域总裁、网络能源全球行销部总裁等,现任华为数字能源公司副总裁、数据中心能源及关键供电产品线总裁。
　　
　　何波2001年毕业于华中科技大学应用电子技术专业,并获得工学学士学位。是数字能源行业的高级工程师,拥有丰富的数字能源行业全球业务成功管理经验,是华为UPS及模块化数据中心、组串式逆变器业务奠基者、液冷超充业务的先驱者,曾带领欧洲数字能源业务高速成长。
　　
　　编辑：Harris