新能源汽車換電及大功率充電行業(yè)專題

一、提升電動(dòng)車補(bǔ)能效率：換電及大功率充電

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機(jī)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年年底中國新能源汽車保有

量784萬輛（公安部數(shù)據(jù)），充電樁保有量達(dá)到261.7萬臺(tái)（中國電

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)間長且難以預(yù)測(cè)，并且快充樁暫時(shí)無法實(shí)現(xiàn)

充電全過程的高功率覆蓋，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

新能源汽車市場高速發(fā)展。2021年中國新能源汽車銷售352.1萬

輛，同比+157.57%,2022年1-6月新能源汽車銷售260萬輛，同比

+115.6%o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)中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設(shè)汽車強(qiáng)國。

2022年3月國家發(fā)改委、國家能源局印發(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年底全國充電樁保有量達(dá)到

261.7萬臺(tái)，同比增長50%以上。其中公共充電樁114.7萬臺(tái)，同比

+42%,私人充電樁47萬臺(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年年底中國新能源汽車保有量784萬輛，而充電

樁保有量僅為261.7萬臺(tái)，車樁比約3:1,距離車樁比1:1仍然有不小

差距。國家發(fā)改委、國家能源局在關(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2000萬輛電動(dòng)

汽車充電需求。EVCIPA預(yù)測(cè)，2022年將新增190萬臺(tái)車隨車配建充電

樁，隨車配建充電樁保有量達(dá)到337萬臺(tái)，新增公共充電樁54.3萬臺(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，但是超長的充電時(shí)間與營運(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)間長且難以預(yù)測(cè)，并且快

充樁無法實(shí)現(xiàn)充電全過程的高功率覆蓋，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。

二、實(shí)現(xiàn)大功率充電：大電流和高電壓

（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）=1（電流）xu（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）

二充電電流/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機(jī)電池的負(fù)荷則使用S0C衡量，數(shù)值上

定義為剩余容量占電池容量的比值，當(dāng)SOOO時(shí)表示電池放電完全，

當(dāng)S0C=l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、

極氮等采用的都是400V+大電流模式實(shí)現(xiàn)超充，即保持電壓不變，通過

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)帶來較大負(fù)

擔(dān)。特斯拉V3使用水冷散熱，極氟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)充電過程全覆蓋。根據(jù)42號(hào)車庫測(cè)試的

特斯拉V3結(jié)果，其僅能在10%~30%左右的S0C情況下實(shí)現(xiàn)200kW以上

的充電功率，超過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

壓的部分換成耐高區(qū)模塊，整體改動(dòng)較少，成本相對(duì)可控。總體來看，

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）特斯拉V4峰值電流近900A、極氮001峰值電流550A+

1、特斯拉

特斯拉是大電流超充模式的代表企業(yè)。特斯拉于2012年開始布局

超充，最早高壓供應(yīng)鏈尚不完善，特斯拉選擇大電流直流實(shí)現(xiàn)超充。

據(jù)特斯拉中國充電團(tuán)隊(duì)官微，特斯拉于2021年在國內(nèi)推出大電流超級(jí)

充電樁V3,充電15分鐘最高實(shí)現(xiàn)250km續(xù)航。V3采用液冷技術(shù)，相

比V2對(duì)線纜部件進(jìn)行了針對(duì)性升級(jí)，全新的電子元器件可實(shí)現(xiàn)多車型

同時(shí)充電且不分流。相比來看，充電區(qū)間20%、80樂V3、V2所需時(shí)間

分別為22分鐘、32分鐘，V3提速明顯。同時(shí)，特斯拉推出在途電池

預(yù)熱功能，在用戶使用車載導(dǎo)航至超級(jí)充電站時(shí)，其車輛會(huì)智能提前

加熱電池，以確保在到達(dá)充電站時(shí)車輛電池溫度達(dá)到最適合充電范圍,

進(jìn)一步縮短平均充電時(shí)間。從第一代超級(jí)充電樁VI至第三代超級(jí)充電

樁V3,峰值電流增至600A+,最大功率從90kW提升至250kW,充電效

率保持行業(yè)前列。

特斯拉V4或?qū)⑼瞥?。ElonMusk曾在2021年6月透露，充電樁輸

出功率目標(biāo)是350k肌如果V4可以通過大電流路徑實(shí)現(xiàn)最高功率

350kW,那么在400v電壓下，峰值電流將接近900A,未來特斯拉或?qū)?/p>

推出更高性能的充電樁。

2、極氯

極氮2021年推出的極氮001采用400V電壓架構(gòu)，搭載具有液冷溫

控管理系統(tǒng)的“極芯”電池包，最高能實(shí)現(xiàn)2.2C的高充電倍率，峰

值充電功率220kW以上，峰值電流550A+。極氮在Z-Talk補(bǔ)能專題活

動(dòng)中透露，2021年9月極氟能源第一批自建充電站在杭州落成，截至

2022年7月31日，充電網(wǎng)絡(luò)累計(jì)已覆蓋全國64城396站（不含專用

場站），包括極充站、超充站、輕充站三種不同功率滿足用戶不同場

景需求的充電站。其中，極充站配備的240-360kW超大功率極充樁：

采用全系統(tǒng)液冷技術(shù)，電流輸出比同規(guī)格液冷槍線增大30版搶線更輕,

用戶操作更加方便，極充樁液冷槍線設(shè)計(jì)相比普通國標(biāo)槍線使用重量

減少35%；支持即插即充和無感支付。在極充站內(nèi)補(bǔ)能，極氮001可實(shí)

現(xiàn)30分鐘S0C從10%到80%,其中超長續(xù)航單電機(jī)WE版車型可實(shí)現(xiàn)充

電5分鐘，NEDC續(xù)航增加120km。超充站配備單槍60T20kW超充樁，

可柔性分配功率并適配多種車型。

（三）新勢(shì)力推出800T000V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XPower3.0動(dòng)力系統(tǒng)，

益于高壓SiC技術(shù)、電機(jī)磁場及減速器優(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)，1P65

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，小鵬自營超充站上線799座，目的地充電站上線

201座，覆蓋全國所有地級(jí)行政區(qū)。公司將在2022年下半年開啟全新

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500A,可實(shí)現(xiàn)0180%電量充電時(shí)間8分鐘，30180%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AI0NVPlus70,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200kW,

30%-80%充電時(shí)間為10分鐘。AI0NVPlus6C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)劃未來將超級(jí)充電站拓展

到全國約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，無冗余升

壓裝置并支持無線充電。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800VllkW無線快充，充電效率高達(dá)92.3機(jī)

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中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論好，

理想汽車提到480kMi超充平臺(tái)+850V高壓平臺(tái)+式電池以及車-樁-云閉

環(huán)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。理想汽車計(jì)劃到2025年在全國建成超過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

目前中國各家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)過程中。對(duì)比來看，海外lonity和

ElectrifyAmerica已經(jīng)分別在歐洲和北美鋪開。

（一）歐洲Ionity2025年實(shí)現(xiàn)350kW大功率充電樁7000個(gè)

Tonity成立于2017年，是歐洲的一家超充網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，起初由寶

馬、福特、奔馳等合資，之后現(xiàn)代和起亞加入。lonity的成立源于歐

洲本地充電運(yùn)營商較少，迫使車企建立自己的充電網(wǎng)。在lonity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

lonity的首個(gè)超快速充電站啟用，其充電柩通過聯(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，lonity

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，lonity網(wǎng)覆蓋歐

洲24個(gè)國家和地區(qū)，有386個(gè)充電站點(diǎn)和1538根充電樁。2021年11

月lonity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lonily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)ElectrifyAmerica計(jì)劃到2026年安裝1萬個(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)150kW,有兩

個(gè)CCS插頭可以進(jìn)行超快速充電，功率達(dá)350kW。美國能源部數(shù)據(jù)顯示,

截至2022年6月EA在美國和加拿大共有807個(gè)充電站，充電樁數(shù)量

超過了3500根。2022年6月，大眾宣布與德國工業(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年在美國和加拿大安裝超

1800個(gè)充電站，并且包含1萬個(gè)DC快速充電樁。

四、密集大功率充電樁的建設(shè)或?qū)鴥?nèi)配電網(wǎng)帶來壓力

國內(nèi)800V超充相較國外發(fā)展較慢，一方面是從400V到800V的升

級(jí)過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)出無序充電特性。電動(dòng)車的無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電反等

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

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，在無序充電情形下，預(yù)計(jì)到2030年，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(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

路過載運(yùn)行，即電氣設(shè)備或?qū)Ь€的功率或電流值超過其額定值。在電

氣線路中，短時(shí)間的少量過載運(yùn)行是被允許的，但是長時(shí)間的過載運(yùn)

行，線路電流過大，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7096,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。比較常見的情況是，電壓過高時(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

充電過程中容易產(chǎn)生諧波，帶來諧波污染。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，最重要的是變配電沒備。

當(dāng)諧波電流經(jīng)過變壓器繞組時(shí)，會(huì)帶來額外銅耗，部分破損處過熱，

整個(gè)配電變壓器振動(dòng)。同時(shí)，變壓器開閘瞬間會(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

換電。

（一）單個(gè)大功率充電站投資達(dá)百萬級(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)珞較低。直流充電樁，即常說的快充樁，通過內(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，安裝哽捷,

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%o在800V超充的高壓下,

IGBT損耗過高，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i0~2(rc,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耐高溫、耐低溫、

耐腐蝕等多項(xiàng)測(cè)試。

參考電子發(fā)燒友公眾號(hào)數(shù)據(jù)，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/kN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，超充充電樁采購成本會(huì)在600元/kW-900元

/kW左右。

根據(jù)OFweek,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%/kW,

180kW充電樁成本300元/kW；②充電站無需擴(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

萬元；超充站建設(shè)成本約為110.4萬元。根據(jù)中國經(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150萬元，重卡換電站對(duì)應(yīng)約500

萬元

換電站的成本包括投資成本和運(yùn)營成本兩部分。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)營成本包括場地租金、購電成本、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490.72萬元，其中換電站投資260.72萬元，

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

914.14萬元，其中換電站投資420.14萬元，占比46機(jī)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

元，其中車載電池投資600萬元，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2314.14萬元，其中車載

電池投資420.14萬元，占比61%。根據(jù)和訊網(wǎng)數(shù)據(jù)，蔚來一代換電站

成本約300萬元，二代換電站成本在150萬元左右，蔚來換電主要面

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，選址場地的電力容量不足時(shí)，需向當(dāng)?shù)赜秒姴块T申請(qǐng)

增容。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/W'h。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)

SUVG9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虬以小鵬G9為例，電池98kWh,充電區(qū)間

從10%充