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华为:2024充电网络产业十大趋势白皮书(10页).pdf

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华为:2024充电网络产业十大趋势白皮书(10页).pdf

1、十大趋势2024充电网络产业2024年度新能源汽车发展超预期,汽车电动化已成不可逆趋势01充电网络是汽车电动化底座,未来10年充电量增长8倍02高质量发展趋势一05全面超充化趋势二06极致体验趋势三07安全可信趋势四08车网互动趋势五09功率池化趋势六10全液冷架构趋势七11慢充直流化趋势八12园区微电网趋势九13趋势十全面智能化14构建高质量充电网络15CONTENES目 录主编何波 刘大伟 王志武编委彭鹏 杨志亮 邓创 陈泓儒 杜贺港 连文峰 林全喜 王冲 丁恒让有路的地方就有高质量充电智能充电网络十大趋势白皮书智能充电网络十大趋势白皮书0102新能源汽车发展超预期,汽车电动化已成不可逆趋

2、势充电网络是汽车电动化底座,未来10年充电量增长8倍新能源汽车发展超预期,截至2023年底,中国新能源乘用车保有量1800多万辆,预测到2034年新能源乘用车保有量将达到1.8亿量,10年增长10倍。中国新能源商用车截至2023年底保有量244万辆,预计到2034年,保有量将达到2200多万辆,10年增长9倍,汽车电动化已成为不可逆的趋势。2023年全球充电量3000亿度,预测到2033年全球充电量将增长8倍,达到2.4万亿度,相当于全球社会用电量的10%。充电网络本质上是汽车电动化的底座,是未来新型城市的基础设施,但充电焦虑仍然是用户选择电动汽车的第一痛点,是影响汽车电动化发展的关键要素。建

3、好一张充电网络,可加速提高电动汽车的渗透率,从而繁荣本地产业和生态。充电网络本质是地盘和流量生意,投资要支持未来平滑演进,随着电动汽车数量持续增长,未来一定能够实现长期收益。乘用车:未来10年,从1800万辆到1.8亿辆商用车:未来10年,从244万增至2234万辆单位:万辆10年增长10倍20232025E2027E2029E2031E2033E2034E185139516296966013024163871806910年增长9倍20232025E2027E2029E2031E2033E2034E2442234全球充电量:10年增长8倍,0.3万亿2.4万亿充电网络是汽车电动化底座,新型城市

4、基础设施充电网络本质是地盘和流量生意,一次投资,长期收益20230.3万亿1万亿2.4万亿20252027202920312033单位:度充电建好一张网 电动车渗透率提升本地产业繁荣发展无缝覆盖地电流量虹吸用户流量电网互动功率流量高质量发展全面超充化极致体验安全可信车网互动功率池化全液冷架构慢充直流化园区微电网全面智能化充 电 网 络 十 大 趋 势智能充电网络十大趋势白皮书智能充电网络十大趋势白皮书0506电动汽车数量爆发式增长,现存充电基础设施的问题逐渐凸显。从宏观层面:第一,覆盖不全。当前高速公路还有10%的服务区未覆盖,乡村充电基础设施覆盖率小于5%。第二,结构不合理。99%的充电设施

5、还是快充和慢充,64%的公共直流充电桩仍是750V及以下的低压桩,无法支撑下一阶段800V及以上高压超快充的发展。从微观层面:第一,运维成本高昂。哑设备占比超过30%,数字化程度低,增加了运维管理的难度和成本。第二,传统风冷设备质量差。设备寿命只有3-5年,运营商还未收回投资,就面临更换。第三,服务质量差。僵尸桩占比达10%,无法充电,加剧了用户充电焦虑。近两年中国政府针对充电基础设施建设连续密集发文16次,其中12次强调“高质量发展”,高质量已成为全行业共识。在广州、深圳、重庆等领先城市,政府主导打造“充电一张网”,目标也是高质量发展。践行充电高质量发展,需要坚持四大路径:第一,要有顶层统一

6、规划和设计。第二,在技术层面,持续完善充电基础设施标准体系,提高准入门槛。第三,政府要建立统一的监管平台和充电基础设施的评价体系,牵引行业高品质发展。最后,要有统一的营维平台,全面提升服务质量效率,为用户持续打造极致的充电体验。全面超充化是未来必然的发展趋势。首先从技术角度来看,第三代半导体如以SiC、GaN为代表的功率半导体已经实现了规模量产,并支持商用。第三代半导体技术上的成熟,一是为电动汽车带来效率上的大幅提升,二是其耐高压能力,推动电动汽车架构向高压化演进。而高压化可以实现小电流大功率充电,进一步推动超充的发展。作为电动汽车的另一类核心部件,动力电池也迎来了升级换代。在动力电池系统中对

7、充电功率影响最大的便是电芯,4C大倍率的电芯从2023开始已经实现了规模量产,且价格在不断降低,趋近于普通电芯,使车企更有动力加快超充车型的开发步伐。两个因素作用下,超充化将是一个不可阻挡的趋势。2021年,支持超充的车型只有8款,到23年底的广州车展上,各大公布的超快充车型已达113款。从结构性上来看,超充车型正由高端向中低端快速渗透,超充车型数量将快速提升。超充化对于商用车的价值更加巨大,在时间就是金钱的商用车使用场景里,超充节省的补能时间意味着更低的运营成本和更高的营业收入。全面高压化,全面超充化,已成趋势,预计2028年,超充车型保有量将超过60%。新能源汽车快速增长,存量充电基础设施

8、矛盾凸显充电高质量发展是支撑国家新能汽车战略的关键路径第三代半导体、大倍率电池规模应用车企加速超充车型上市趋势一趋势二高质量发展全面超充化运维成本高30%哑设备占比设备质量差3-5年设备寿命短服务质量低10%僵尸桩占比覆盖不全60%未覆盖服务区10%乡村覆盖率5%结构不合理1000V3-5%20218款202222款2023113款超充车型从8款快速增加到113款,趋势不可阻挡从高端到中低端,从乘用车到商用车,2028年占比超60%2023蜂巢龙鳞甲电池202434C1.52C202556C5C宁德时代麒麟电池6C广汽埃安超倍速电池8C巨湾凤凰电池超充车型占比60%2028奥迪RS e-tro

9、n小鹏G9埃安V plus智能充电网络十大趋势白皮书智能充电网络十大趋势白皮书0708电动汽车加速普及,私家车主已超过运营车主成为主力,其占比达87%。充电需求从运营车主的成本优先,走向私家车主的体验优先。当前存量充电基础设施仍然存在充不上、充不好、充不安心等问题。多数充电设施一次充电成功率仍小于85%;风冷充电桩的高噪声非常影响车主的充电体验;仍有50%以上热失控事故发生在充电期间或充电后数小时内,加剧了用户选择电动汽车的顾虑。因此,很多车企诸如“蔚小理”等,均被迫下场自建充电网络,以打造用户更佳充电体验。据统计,车企自建充电场站数量不到社会公共充电站的5%,仅靠车企自建,显然无法实现大规模

10、广覆盖。面向未来,打造极致充电体验,一定需要全产业链伙伴一起努力,共同进行技术升级。极致的充电体验应有三大特征:第一,充电无忧。提供一键式服务,充电场站状态可视,智能导引。第二,充电无扰。充电过程超静音,一次充电成功不跳枪。第三:充电无虑。车桩云协同,防电磁干扰,保障人身健康和财产安全。趋势三趋势四极致体验安全可信随着新能源汽车渗透率不断提高,如何提升充电基础设施的安全可信能力成为行业迫切关注的问题。安全可信分为两个层面:第一层面,是对人、车、桩的强电安全防护。当前市面上新能源汽车种类繁多,动力电池质量参差不齐,使得充电隐患加剧,存量新能源汽车超过90%无有效的安全预警措施,在2023年就发生

11、了3000多次的自燃事故。因此,人车桩一体,端到端的强电安全防护非常重要,通过毫秒级的绝缘和漏电保护实现人身安全保护;通过多维采样高精检测,实现车辆100%安全体检;再通过短路保护快速切断,不伤车。另一层面,是对信息数据的网络安全防护。新能源车、充电桩、充电运营商等业务持续增长,带来了数据量指数级爆发,数据量每年翻番,网络安全挑战日益严峻。因此从检测、保护、分域隔离、响应,和恢复等五个方面,与节点层、传输层、架构层等三个层级加强防护,是实现网络安全的基石。未来安全可信将从强电安全和网络安全两个维度,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。私家车成绝对主力,带来充电行为和

12、需求巨大变化极致充电体验,是构筑用户流量与黏性的关键要素从成本优先到体验优先当前充电设施数字化程度低,不满足车主美好出行车企自建充电网络,提升自身车主充电体验,但无法广覆盖极致充电体验三大特征强电安全:车型多、电池参差不齐,充电安全隐患加剧人车桩一体,端到端强电安全防护五重防护机制,构建网络安全底座2023私家车占比成本优先体验优先2019运营车占比80%87%90dB充电噪音50%+热失控发生在充电中和充电后充不上充不好充不安心各车企自建充电场站数量占总公共场站比例缺乏有效安全预警自燃次数/年年均产生数据占比40%2030用电侧充电量占比0.3%2023-10%2033电网稳定性大幅降低,电

13、网融合需求迅速增长车网互动将经历三个重要阶段aFRRFCRFFR网充车高调节精度毫秒级低响应时延V2G等多向功率变换单向有序单向响应双向互动电网主导有序充电需求侧响应电力现货交易车网融合V2G、VPP10%市电利用率一体桩功率池化MAP不确定SOC不确定车型不确定闲忙不确定少充电车辆满足率低引电贵市电容量大演进难不演进超充功率共享超快一体市电增容体验好不挑车,99%满足率体积小、噪音低充电多翻台快多充电30%建站省市电省40%线缆省20%能演进快充超充光储演进智能充电网络十大趋势白皮书智能充电网络十大趋势白皮书1112充电场景在不断地延伸,工况日益复杂多样,如热带、海边、矿区等,带来高温、高湿

14、、高盐、多尘的恶劣工作环境,对充电设施的运行和维护带来极大挑战。传统充电设备采用风冷或半液冷散热模式,防护能力不足,充电模块中的电路板和功率器件与外界环境直接接触,湿尘和高温导致模块年失效率高达38%,甚至更高。充电设备使用寿命大幅降低,生命周期仅35年。机柜风扇和模块风扇属于机械部件易损坏,还需要经常清洁维护,一年至少需要4次人工上站进行清洁维护作业,极大地增加了场站运维成本。因此,充电设备的散热技术将由风冷或半液冷向全液冷转变,全液冷架构是指终端、模块、主机等都采用液冷散热。全液冷设备可达到IP55及以上的高防护等级,可彻底隔绝与外界腐蚀性物质的接触与交换,延长设备使用寿命。同时,在大电流

15、充电时,充电枪插接端口产生的高热会被液冷线缆带走并迅速降温,功率器件所产生的热量也能被液冷水道及时交换,系统还能根据散热需求智能调控流速,达到精准降温。全液冷架构带来以下三大价值:高质量,模块年失效率低于千分之五;长寿命,10年及以上生命周期;广覆盖,不挑部署场景,简化运维,极大地节约了运维成本。园区停充一体是车网互动核心场景。工作园区、商超、居住区等园区场景具备“停充一体”特征,挂网时间长,是实现车网互动的基础。目前,园区场景下普遍存在剩余电力零碎的问题,剩余容量以80-100kVA为主,已部署的充电设备99%以上为慢充交流桩,功率为3.5-7kW。交流桩存在两个大缺陷,一是无法实现电网互动

16、,仅能单向补能,不支持V2G演进;二是无法车桩协同,车桩之间缺乏数字化互联互通,信息不交互。2024年1月,国家发展改革委、国家能源局等多部门联合印发关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见,通过车网互动来充分发挥新能源汽车在电化学储能体系中的重要作用,巩固和扩大新能源汽车发展优势,支撑新型能源体系和新型电力系统构建。因此,随着车网互动要求的加速推进,针对园区场景的慢充直流化趋势也将随之加速。小功率直流方案相比传统交流桩,能更好地实现车网互动与数字化体验,带来三大价值:充电更快,不受OBC限制,充电速度提升3-5倍;长期演进,支持即插即充、积分结算,V2G等功能;海量部署,在相同电力条件下,

17、可达到3倍的覆盖率,提升50%市电利用。趋势七趋势八全液冷架构慢充直流化充电场景多样,环境严酷风冷/半液冷全液冷使用寿命3-5年模块年失效率38%人工上站4次除尘/年高防护高散热效率不积尘高温高湿高盐多尘高质量“0”失效,0.5%10年+不挑场景长寿命广覆盖园区停充一体,是车网互动核心场景交流桩小功率直流99%充电更快无OBC限制10kW-40kWV2G、VPP即插即充,积分结算相同电力,3倍覆盖市电利用率50%+长期演进海量部署工作园区4-8小时商超2-3小时小区8-10小时剩余电力零碎以80-100kVA为主无法电网互动单向补能不支持V2G无法车桩协同车桩无数字化互联互通信息不交互电网互动

18、V2G演进有序充电数字化体验车桩联动积分结算交流桩占比智能充电网络十大趋势白皮书智能充电网络十大趋势白皮书1314未来,大量的企业园区和工业园区将快速走向微电网架构。园区场景具备以下四大特点:园区的用电模型相对确定,不管是用电高峰还是用电低谷;园区的屋顶资源丰富,非常适合部署光伏设施。以中国为例,园区屋顶面积占地面面积的26%;电价成本高,以工业峰值电价为例,成本达到1.17元/度电,而使用自发绿电成本不到0.4元/度电;限电频繁,例如在深圳,用电紧张时期,25%负荷缺口的园区也要“开一停六”参与错峰用电。为实现经济收益的最大化,园区应迅速转向光储充车云一体化架构。通过云端的统一协调管理,可以

19、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。园区微电网将带来三重收益:电网友好,通过负荷的互补协同调度,大幅减少对电网的冲击;高收益,可实现光伏发电本地消纳,通过自发自用,可结合储能峰谷电价差套利,实现生命周期内的商业回报最大化;高可靠,在电网电力不足时,通过释放电动汽车内部的储能电量参与调度,满足应急用电需求,实现园区用电的高可靠性。当前存量充电网络,仍然广泛存在数字化孤岛效应,网络层、场站层、设备层、车辆层都存在数字化程度不充分,协同程度不够的问题。面向未来,实现全面智能化,需要实现“云站桩车”四层深度协同,带来三重价值。第一,更好地使能车桩协同。通过车机系

20、统实现车辆与充电桩的实时通信,根据车辆的电量、位置、目的地等信息,为车主提供最优的充电方案和导航路线。通过采用无线充电、自动插枪、自动驾驶等技术,简化充电操作步骤,实现充电过程自动化。采用区块链、人脸识别等技术,实现充电无感支付,提高充电支付安全性和便捷性。第二,更好地支撑电网协同,通过毫秒级需求响应,高精度智能调度,打造电网友好型充电网。能根据电力网的负荷、电价等信息,动态调整充电场站的运行策略,实现充电需求与电力供给的平衡和优化。第三,充电网的全数字化运维,通过云端管理、故障远程诊断、故障自恢复等技术,及时发现、定位和处理充电网的故障和异常,减少人工巡检和维修,提高充电网在线率和服务质量,

21、助力运营商更低成本运营、更广范围覆盖。趋势九趋势十园区微电网全面智能化园区场景4大特征“光储充荷车云”一体,低价发电高价充电电网友好“充荷”互补电网冲击小绿电自发自用低价发电、高价充电应急用电V2G高收益高可靠用电模型确定匹配用电行为屋顶资源丰富26%屋顶占地比电价成本高1.17元/度工业峰值电价限电频繁开一停六深圳25%园区光储系统 车辆充电生活负载数字化“孤岛”“云站桩车”四层协同车桩协同智能车桩引导充电无感支付AVP自动充电电网友好型充电毫秒级需求响应高精度智能调度电网协同多设备云端管理故障远程诊断故障自恢复全数字化营维网络孤岛场站孤岛设备孤岛车辆孤岛网络智能场站智能设备智能车辆智能云充电网电网车网4G/5GVPN/专线场站控制器智能充电网络十大趋势白皮书智能充电网络十大趋势白皮书1516为构建高质量充电网络,华为在行动!2023年,华为发布了创新架构的全液冷超/快充解决方案,“一秒一公里”已成为超充代名词。华为联合客户与伙伴,已在北京、深圳、重庆等50多个城市,加快构建“城市一张网”,并已启动超过20多条“高速一张网”建设,加速318川藏线“超充绿廊”全线贯通。构建高质量充电网络2024年建设10万桩有路的地方就有高质量充电,让车主出得了城、下得了乡50+城市超充样板20+条高速318超充绿廊

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