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充电1小时排队4小时,新能源车充电难如何破解?

发布时间:2022-08-05 00:00:00   来源:国内   阅读:

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今年上半年,中国电动汽车充电基础设施促进联盟信息部主任仝宗旗几乎每周都在出差。从东部沿海到中西部城市,参会各方都在谈“建设充电基础设施”,他真切地感受到,行业迎来了新的爆发期。

2020年两会后,充电桩被正式纳入新基建范畴。今年年初,国家发展改革委、国家能源局等十部门联合印发《国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》(以下简称《实施意见》),提出到“十四五”末,中国电动汽车充电保障能力进一步提升,要形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系,能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求。

开源证券7月19日的行业报告指出,在政策支持和市场需求双重作用下,中国电动汽车充电设施网络建设显著提速。随着新能源销量提升,叠加1:1车桩比目标,未来十年,中国充电桩建设仍然存在约6300万元的缺口,预计催生万亿级充电桩市场。

“配套支撑电动汽车充电需求、加快新能源汽车推广应用,需要构建完善、高效、开放的充电基础设施体系。”仝宗旗说,某种程度上,充电基础设施建设已经成为影响新能源汽车产业发展、促进能源结构升级和培育新兴消费市场的重要举措。

但现实和理想之间仍有不小的差距。国家发展改革委能源局相关负责人表示,在快速发展的同时,仍有许多突出问题不容忽视。例如,部分存量小区无法实现固定车位建桩,公共充电设施发展不均衡,充电路径规划、站桩导航功能不完善,用户找桩难、找桩慢,充电的便捷性仍需提升,节假日高速公路充电排队长。为此,有必要进一步加强顶层设计,推动解决充电基础设施建设运维中存在的问题,助力电动汽车行业高质量发展。

“里程焦虑”更多来自利用率不高

自从五年前买了新能源车,郑甲兔的手机里最多下载过十几款充电App。既是为了在电量耗尽前快速找到桩位,也是为了做市场调研,郑甲兔的另一个身份是中国电动汽车充电技术与产业联盟秘书长。

“现在一线城市基本不存在找不到充电桩的情况,问题在于找桩和充电的过程是否便捷。”郑甲兔对《中国新闻周刊》分析说,早年车主“找桩难”主要是因为充电桩数量不足,随着各家运营商“跑马圈地”,基本解决了用量难题,但遗留下“利用率不高”的新问题。

一位北京的网约车司机告诉《中国新闻周刊》,以北汽2017年推出的首款纯电车EC180为例,续航里程只有150~200公里,而网约车平均一天大约要跑300公里,出工半天就开始有“里程焦虑”。中途如果收到远距离订单,司机要先盘算车的电量够不够,不能把乘客扔在半路,而且目的地还得有充电场所,如果这两点无法满足,干脆不接单。现在电池技术提高,里程最高配置可达七八百公里,也能找到几处固定充电的公共场站,只是效率太低,“充电1小时,排队4小时”。

据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(简称中国充电联盟)最新统计,截至2022年6月,公共充电桩保有量为152.8万台,同比增长65.55%,紧跟新能源车销量增速。

工信部今年初发布的数据显示,2021年中国新能源汽车销售352.1万辆,同比增长1.6倍,连续7年位居全球第一。中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长付炳锋预测:2022年新能源汽车产销将达到500万辆,在这样的形势下,新能源汽车2025年占比达20%的规划目标很可能会提前实现。

在2015年发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》中,就提出按照适度超前原则,明确充电基础设施建设目标。当时计划到2020年新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个,以满足全国500万辆电动汽车充电需求。

此后,与充电桩相关的企业注册量出现爆发式增长。据企查查统计,到2017年,注册企业数突破1万家,约为2015年的2.7倍。

在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校博后工作期间主研V to G(车辆到电网)技术的胡博洋也看到了国内充电桩行业的发展机遇,2015年回国创业。“真正踏入这个千亿级市场,才发现处处是挑战。”中电电能科技(北京)有限公司创始人胡博洋感叹说。

“大城市的新能源车普及早,充电桩的经营回报表现较好,但布局三四线城市,至少两年沉默期,等待新能源车用户群体成长起来,这不是小公司能负担得起的。”胡博洋介绍说,中小城市的早期充电基建,大多依靠国家电网、南方电网等国有企业和几家头部民营公司拓荒。

据中国充电联盟统计,截至今年6月,在公共充电基础设施运营商中,特来电以28.7万台充电桩的运营量排名第一,星星充电紧随其后,运营量28.4万台,其后依次为国家电网、云快充和南方电网。前五大运营商管理着近七成公共充电桩。

充电桩行业前期投入大,回报周期长,小微企业面临巨大的资金压力。前三年研发,胡博洋投入了几千万元,为了活下去,公司不断优化成本,如今只留市场部在北京,核心研发团队从北京海淀搬到了产业链聚集地深圳,又因用人成本高再度搬迁至成都,工厂则最终落户在三线城市辽阳。考虑到前期基建和后期运营的高成本,胡博洋公司现在以销售充电桩为主营业务,仅为北京及周边地区的老客户做后期运维,为节省沟通成本,客户以企事业单位、科研院所等B端机构为主。

第一波行业爆发后遗留了大批“僵尸桩”。一位资深从业者指出,当时部门间的协同规划还没有形成,新能源汽车和充电桩分别归不同部门管理,各部门独立规划,导致一些地方有车无桩,另一些地区有桩无车。企业层面,早期市场竞争过程中,各家更看中速度,而非选址科学性和建设质量,“最极端的表现就是一些充电桩建到了苞米地里”。

在行业1.0时代,技术上也存在弊端,大量铺设的低成本交流充电桩是另一大遗留问题。据中国充电联盟统计,目前有86.3万台公共交流电桩,占比超过5成。在各家运营商中,星星充电的交流电桩数量最多,约19.85万台,占该公司运营总量近70%;特来电排在第二位,约有11.12万台交流电桩。由于充电速度慢、安全系数低,交流电桩的有效使用率低,在未来被主流市场所淘汰几乎已成为行业共识。

“‘十三五’期间,充电桩行业主要解决的是从零到一的问题,各家运营商都作出了很大贡献。”仝宗旗说,行业有了发展基础,再谈升级迭代和优化的问题,这也是发展的正常路径。

“未来每一个车位上都会装一个充电终端,一个终端约有30个控制点,这种融合了数据网、储能网的新型充电网将形成最大的工业互联网。”特来电相关部门负责人对《中国新闻周刊》说,车联网的数据收集有赖于直流电桩,交流电无法实现这一功能,因此在早期布局市场时就投入了更多成本,现在特来电的直流电桩占比超过六成。

目前特来电的充电设施运营终端覆盖了全国350多个城市,充电总量近120亿度。但根据特来电母公司特锐德2022年3月发布的公报,特来电自2016年至今累计亏损已超过5亿元。

运营商的主要营收来自服务费,而单桩利用率是服务费收入的关键因素。仝宗旗算了一笔账,通常车辆电量平衡目标值(SOC)剩50%时就要充电,平均一辆车充25.2度电,各地服务费标准不一,按0.35~0.5元/kWh计算,充一次电的服务费为8.82~12.6元。北京市区的私家车平均单日里程约40公里,加上空调电耗,三四天充电一次,如果车桩比为1:1,单桩的月服务费最低收入仅有70~120元。交流电桩投入使用两年多才能回本,直流电桩的回本周期更长。

现实中,据艾瑞咨询推算,目前单桩每日利用率仅为5.2%左右。“充电桩盈利的最低利用率约为30%,也就是说一个充电桩一天至少有8小时在使用中。”郑甲兔说。

充电桩能否盈利与建设位置关系密切,现阶段,各家企业布局充电桩的行为也更为理性。而在早期阶段,建设所在地政府能否提供较为科学的规划方案,也是重要影响因素。以山西太原为例,2013年底获批成为国家第一批新能源汽车推广应用城市后,太原市政府统筹规划,从使用源头上更换电动出租车,同时牵头建设和改造电网配套设施、规划充换电场地等等,将充电桩集中建设在城市高架桥下,有效提高了充电便利性和利用率。

“欧美国家的电动车车桩比甚至在4:1,提高充电桩利用率的压力也不宜都放在运营商身上,更应该鼓励土地使用者建设运营,比如酒店、餐饮、超市更有建设动力,未来充电可以像WiFi那样普及,成为营业场所的增值服务。”郑甲兔指出,伴随私家电动车的普及,未来的主要补能场景将集中在住宅、公司和大型商场。目前看来,相比于公共充电桩利用率提高的问题,私人充电桩进入社区的难度更大。

私充难题越来越突出

“目前国内车桩比约3:1,未来一段时间基本还会保持这个比例。”郑甲兔说。此前《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》曾计划,到2020年新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万,其中公共桩50万、私人桩430万台。现实情况是,到2019年底,公共充电桩建设量已经完成,但私人桩完成率不足20%。一组可供对比的数据是,美国私人充电桩占市场近八成。

郑甲兔分析,这主要因为国内外居民的家庭住所结构不同。美国家庭大多为独栋房屋,自建私人充电桩条件便利,而国内新能源车的主流市场在人口密集的大城市,住房大多为商品房,尽管车主在夜间给新能源车充电的需求很大,但在社区建设私人桩的阻碍重重,导致国内私人桩比例一直难以提升。

从新能源车消费市场来看,仝宗旗指出,从2020年下半年开始,消费主体逐渐从B端向C端倾斜。“对于越来越多的私人消费者来说,最方便的方式就是在家充电,这也是为什么现在私人充电问题越来越突出。”仝宗旗说。

私人充电桩一般随新能源汽车附送或购买,供应量不成问题。公开信息显示,私人充电桩市场份额前五均为车企,比亚迪一家独大。截至2022年5月,比亚迪随车配建私人充电桩最多达136.7万台,占比超过六成,其次是北汽、上汽、理想和蔚来。

但在私人桩的建设上,物业成了充电桩进入小区的最大拦路虎。郑甲兔通过日常调研发现,私人桩进社区难的症结在于资金,即前期建桩的钱谁出,以及建设完成后,当物业与小区签约到期,运营服务费归谁。这些症结的表现则是“存量小区固定车位电气化改造投资大、协调难”。

在电网企业直供电小区,用户报装后,主要由电网企业进行电气改造和提供接入服务。由于预留接入条件有限,车主往往要从电网接入点拉出数十米、上百米电线,才能连到自家停车位,这样施工成本高,且存在一定安全风险。而在非电网企业直供电小区,大多由物业完成改造和服务工作,碍于上述资金难题,和后续服务过程中显著提高的消防需求,物业常常以“消防安全和电力容量”为理由搪塞,建桩积极性不高。

一位主营市场在北京的充电桩企业负责人告诉《中国新闻周刊》,“电容”确实是进入社区后面临的主要挑战。北京城区土地利用率高、结构复杂,住宅区附近往往还分布着商场、产业园、高校、医院、部队或机关单位等场所,受区域电网电容限制,必须保证接入的充电桩不会引发断电等极端情况,避免对周边单位造成财产或安全损失,这需要与相关部门多次协调,并改进充电桩技术,增加了建设成本。

针对安全问题,特来电提出了“城市运营商”模式,来解决充电功率大、安装审批流程长、小区内停车密度高、距离居民楼近、充电无序等一系列问题。特来电相关部门负责人介绍说,在城市运营商模式下,特来电可以对一个小区的充电设备集中管控。同时,充电运营商也担当了政府管理居民小区安全充电的抓手。当出现充电安全事故后,政府可以直接问责运营商。目前,特来电这一模式已经在青岛、成都、天津等城市试行。

不过,上述特来电相关部门负责人也承认,这一模式得以运行的前提是小区有可供建设的空余用地,而现实问题是,大量老旧小区连最基本的停车位都十分紧张。

中国汽车工程学会和清华四川能源互联网研究院联合发布的《中国电动汽车充电基础设施发展战略与路线图研究(2021-2035)》分析,目前新能源车占比偏低,在小区公共停车位建设公共充电桩,车位利用率低,容易引起大部分燃油车主的反对,油车占位、充电挪车等问题容易激化车主之间的矛盾,增加物业管理的难度。

“统建统管”是其中一个可行的解决方案。仝宗旗介绍说,房地产商在规划建设时,提前规划出一片车位,统一建设充电桩,包括配备配电表、线路等,进行统一管理。“在小区内安装私桩并不是解决居民区充电的唯一路径。”

7月7日,国务院政策例行吹风会上,住房和城乡建设部建筑节能与科技司负责人张雁在表示,在居住社区里加装充电设施建设方面,修订、发布了《城市居住区规划设计标准》 《完整居住社区建设标准》 《电动汽车分散充电设施工程技术标准》等一系列标准规范,明确了“新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件”的规定,制定了充电设施的规划选址、供电系统、配套设施、竣工验收等方面标准,进一步完善顶层设计,为地方工作提供了指引和依据。

不过,从中国充电联盟调研数据来看,目前纯电动汽车车主私桩安装成功的比例约为50%,即便到2025年,这一比例提高到百分之六七十,仍有三四成车主因各种原因无法在小区安装充电桩。

“解决社区充电难已经提上日程,但政策真正发挥作用可能还需要一段时间。政策落实还要靠地方政府的指导,甚至需要地方政府出台落地细则。”仝宗旗说,车企和车主也要同步转变思路,车企应更主动地帮助车主解决私庄安装问题,如与运营商合作提供服务。消费者也要养成新的消费习惯,从前购买燃油车时,往往只关心车辆性能,不考虑去哪加油,随着新能源车使用的普及,够买新能源车之前,要先考虑充电问题如何解决。

技术路线之争是“伪命题”?

国家发展改革委等十部门在《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》中,不仅提出了满足超过2000万辆电动汽车充电需求的目标,还给出了加快换电模式推广应用的场景。《实施意见》提出,加快车电分离模式探索和推广。

换电,即通过直接更换电池的方式来完成电能补充工作。目前主要有底盘换电、侧方换电和分箱换电三种方式,以底盘换电为主流。相比于另外两种模式,底盘换电可实现全自动化,换电速度更快,平均时长3~5分钟,且换电后不改变车体前后轴重量,安全性保障更高。

换电的最大优势就是快,解决了充电时间长、充电排队时间更长的补能痛点问题。作为国内最早关注换电领域的商业化服务平台,奥动新能源在国内已经布局了400多座换电站。奥动新能源联席董事长张建平此前接受媒体采访时表示,计划2025年达成1万座换电站规模。2020年11月,奥动新能源推出“20秒极速换电”的4.0版换电站。将一次换电的时间从10分钟缩短到3分钟,再到20秒。

“针对更换下来的电池出现凹陷、破损、鼓包等问题,给车主带来潜在安全风险和换电站主体资产损失的情况,我们可以通过技术提供解决方案。”安徽绿舟科技联合创始人万琳向《中国新闻周刊》介绍,该公司的核心业务之一便是为换电站提供智能系统平台服务,站控平台可监测换电站中备用电池的电量和充电情况,在换电的三五分钟里,通过视觉扫描功能,可对换下来的每一块电池进行“快速检测”,不断优化换电站的运营效率和安全管控。

目前,绿舟科技的换电站站控系统已经在全国铺设了超过200座。不过万琳也表示,绿舟科技在未来一段时间内仍会以平台级产品销售和技术服务的方式开拓市场,暂时不会持有建设方面的重资产。

建设成本高是换电模式的主要短板之一。换电站占地面积较大,单个换电站通常需要3~4个标准车位,同时要储备1.5倍于服务车数量的电池,例如日常服务100辆车,则要准备约150块电池,其中50块用于流转。业内对换电站成本的共识是,是建设同等体量充电站的1~3倍。

张建平也曾表示过,奥动新能源首个换电站的建站成本在600万元。假设单个换电站可服务100辆车,那么每辆车便承担了6万元的成本,通过不断改良,目前充电站分摊到每辆车的成本单价已降到1万元左右。

“车电分离模式能降低用户的购车成本。”蔚来汽车相关部门工作人员介绍。2020年8月,由北汽新能源、蔚来、中汽中心等单位牵头起草的GB/T《电动汽车换电安全要求》推荐性国家标准通过审查,蔚来先行一步实现了车电分离。在“蔚来电池租用服务”模式下,用户购买纯电动汽车时,不必承担电池部分的成本,而是从电池银行租赁,租金可按揭支付方式,从而让消费者以更低的“首付”开走新车。

但这种模式下,车主每次使用的都是陌生电池,由于不了解电池属性,衍生出了新的“补能焦虑”。上述资深从业者指出,有的电池由于循环次数多,可能剩余50%时就要补电,有的电池在20%的电量下还能支撑很久,每次租用的电池都不同,到什么程度该换电,车主很难把握。另外,汽车作为一种运输工具属于固定资产,汽车电池毕竟不是共享充电宝,车主还是习惯“拥有”,而非“租用”,“哪怕是分期,谁愿意最终全款买块旧电池呢?”

艾瑞咨询的数据显示,2021年中国换电站保有量达1406座,同比增长1.5倍,主要由蔚来、奥动新能源、杭州伯坦科技三家参与建设,总占比超90%。其中蔚来和奥动新能源在数量上占据绝对优势,分别运营着有789座和402座换电站,合计占比超过8成。

今年1月,电池制造商宁德时代入局,推出换电服务品牌EVOGO,以及由“换电块、换电站、App”三大产品构成的组合换电整体解决方案。其中最大的亮点为“巧克力换电块”,将一个大号电池包拆分成多个小型电池包,解决不同车型、不同品牌的换电需求。

“宁德时代这种体量的动力电池企业加入,对换电产业来说肯定是个利好。”仝宗旗表示,目前换电推进比较困难的其中一个原因就是标准化,不同车企之间、同一车企的不同系列产品,其电池标准都不完全相同。电池包(Pack)和电池管理系统(BMS)等环节是整车差异化的基础,由此形成汽车在性能上的差异,来吸引不同消费者。

如果汽车底盘越来越趋同、结构越来越趋同,控制、信息都将慢慢同质化。7月初的第十四届中国汽车蓝皮书论坛上,上海交通大学教授、上海智能网联汽车技术中心董事长殷承良在演讲中表示,这将打破“整车为王”的逻辑,形成以电池为核心的“汽车界英特尔”或智能化平台上的“汽车界微软”。殷承良在论坛上给汽车人提出了灵魂拷问:汽车界需要IBM吗?真的做好准备了吗?

而在提升补能效率方面,充电巨头也纷纷推出了“超充”模式。特来电的液冷超充,实现了充电5分钟续航300公里的目标。但特来电相关部门负责人也表示,超充技术理论上是随着电动汽车的规模化发展,在充电基础设施不完善的情况下出现的一个过渡性方案。由于大量使用超充桩,会给汽车电力系统与电网带来压力和挑战,公司没有将大规模超充视为未来的主流发展方向。

“从长期来看,换电只是在特定的场景和区域中应用,但不会成为主流模式。最重要的是根据不同场景配置不同性质的补能方式,从而提高效率。”仝宗旗表示举例说,社区可以采用直流小功率慢充与智能充电服务结合的模式,超市、商场等消费场所可以搭配建设慢充桩和快充桩,而在高速公路和加油站等使用场景,可采用换电和超充,满足车辆快速补能的需求。

如果说“十三五”期间,充电桩基础设施建设处于从无到有的超前投建状态,那么在“十四五”时期,各家必然要从“跑马圈地”向精细化的运营服务转变。“不论哪种技术路线,服务能力将是充电基础设施行业未来竞争的核心。”仝宗旗说。 

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