劉昱池《蔚來換電實踐助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)》

 

集“展覽展示+主論壇+三場分論壇+新品發(fā)布+品牌評選”為一體。大會共邀請到200+演講嘉賓，匯聚了2000+來自政府部門、專家學(xué)者和充換電產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)高層，一同見證充換電產(chǎn)業(yè)的無限機(jī)遇，共話充換電產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展之路。

 

8月14日，蔚來換電產(chǎn)品管理部負(fù)責(zé)人 產(chǎn)品專家 劉昱池以《蔚來換電實踐助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)》為主題進(jìn)行演講。

 

演講整理

 

 

蔚來換電產(chǎn)品管理部負(fù)責(zé)人

 

產(chǎn)品專家 劉昱池

 

01

 

第四代換電站

 

我匯報一下未來換電技術(shù)最新的科技成果！我們在今年6月13號在廣州和合肥兩地發(fā)布了第四代換電站，它是一個第四代換電站，同時發(fā)布了640千瓦的液冷超快充。

這是我們的換電歷程，賈總2018年就頻繁指導(dǎo)我們的第一換電站，到了2024年已經(jīng)是第四代了。

這是第四代換電站，特點是速度更快，最快速度到了2分24秒，當(dāng)然在業(yè)內(nèi)不是特別快的快速，因為我們是螺栓式的結(jié)構(gòu)。它的日最大服務(wù)次數(shù)會達(dá)到480次。

第四代換電站有一個特點，使用了最新的隔離型雙相電源模塊，它的最大效率可以達(dá)到98.2%，在行業(yè)里水平領(lǐng)先水平。按這個效率，按換電站每天訂單量，每年可以節(jié)省32000度電，是個高效節(jié)能技術(shù)。同時換電站跟蔚來車型的研發(fā)有密切合作，我們共用了車型最新的超算平臺，這些技術(shù)的應(yīng)用為我們今后換電聯(lián)盟兼容各家主機(jī)廠的車型所做的準(zhǔn)備，我們的算力高達(dá)1016。

同時我們有6顆超光教激光雷達(dá)，有4顆車規(guī)級800萬像素。這個體系為了實現(xiàn)廠端的自動泊車。我們的廠端能力足夠強(qiáng)，它的感知可以輔助到各個品牌和主機(jī)廠的倒車入站。

第四代換電站已經(jīng)具備共享換電換電站了，這是蔚來即將發(fā)布的子品牌，就是樂道品牌的首款SUV車型L60。它的電池包和架構(gòu)，跟以前蔚來各個平臺和體系車型相比已經(jīng)不一樣了，我們的第四代換電站已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，對全行業(yè)進(jìn)行開放。

樂道品牌是900V的高壓電氣平臺，既具備換電能力，又具備高壓快充的能力。第四代換電站有這樣的兼容能力。

這是已經(jīng)跟業(yè)內(nèi)主機(jī)廠和國有能源集團(tuán)的合作，非常感謝大家的支持。我們跟其中幾家主機(jī)廠有具體的項目，在未來的兩三年會看到其他品牌的車型，除了樂道外，在我們換電站進(jìn)行換電，也是我們的一個重要推動。

只有換電不夠，蔚來的補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)，也能看到李斌總不斷對外傳播，確實取得了小小成就。目前在主機(jī)廠里面，具有全國最強(qiáng)的補(bǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。這是我們的高速網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)實現(xiàn)了7縱6橫11大城市群的高速換電網(wǎng)絡(luò)，這是城市群的省級高速和國家級高速，我們已經(jīng)通過換電站大蔥了。

我們希望2025年做到9縱9橫19大城市群全面貫通。這張圖是蔚來能源的全國換電網(wǎng)絡(luò)的布局，目前換電站2464座，其中高速公路換電站825座。蔚來不僅有換電站，也有充電場站，目前已經(jīng)實現(xiàn)了3926座，有22927根充電樁，其中超過1萬根是蔚來的快充樁和超快充樁。

我們之所以能夠取得這些成就，從我們國家2020年開始，政策和財政不斷支持分不開。時間來到了2024年，發(fā)改委明確提出要加強(qiáng)新能源汽車與車網(wǎng)、電網(wǎng)融合互動的經(jīng)驗，里面明確提到了新能源車通過供電網(wǎng)絡(luò)，需要構(gòu)建車和網(wǎng)絡(luò)的能量流、信息流的雙向互動體系，助力發(fā)揮動力電池作為移動負(fù)載的調(diào)節(jié)能力，給新型電力系統(tǒng)提供重要的支撐。在這樣的契機(jī)下，蔚來愿意在新電網(wǎng)方面和能源方面進(jìn)行探索。今年5月份我們獲得了來自武漢產(chǎn)業(yè)基金的15億元的戰(zhàn)略投資。

02

 

換電跟車網(wǎng)互動的天然優(yōu)勢

 

接下來講講我們在換電跟車網(wǎng)互動的天然優(yōu)勢。首先我們是車電分離系統(tǒng)，用戶不擔(dān)心電池衰減。我們也發(fā)布了長壽命電池，不管是用戶端還是電池資產(chǎn)方，不會擔(dān)心電池的壽命受到損傷，這是我們先天的優(yōu)勢之一。

我們的換電站相對于充電站來說，容量利用率更高，3倍是特定條件下計算出的數(shù)值。

在車網(wǎng)互動上，目前我們已經(jīng)探索了光儲充換放綜合一體站，幫助削峰填谷，改善電網(wǎng)功率不平衡，消納更多的光伏風(fēng)電。這些探索取得了一些初步成績。我們開創(chuàng)性實踐了車、樁、站、云、多網(wǎng)融合綜合解決方案，下面給大家看一下，什么是多網(wǎng)融合的解決方案。

這個解決方案有車、有站、有樁、有云，這四個是基礎(chǔ)設(shè)施作為基底，構(gòu)建起來的系統(tǒng)。第一個是蔚來的體系，有樂道品牌，有一個獨創(chuàng)的車電分離技術(shù)，包括車端的縮致技術(shù)、底盤技術(shù)、電池、軟件定義引見的兼容技術(shù)，我們能實現(xiàn)跨車型、跨平臺、多種車型電池互換、車電分離，這在業(yè)內(nèi)也屬于很有挑戰(zhàn)的點。這在商用車領(lǐng)域可能不是特別重要，但是在乘用車上動力電池有很多要求。

在樁的體系里，我們采用的是20千瓦的V2G充電樁，它的主要特點，它比普通的交流樁更快，可以接受云端平臺的功率的智能分配。用戶側(cè)可以通過微信掃碼進(jìn)行充電和放電操作，這個雙向樁也是我們一個重要的產(chǎn)品。

這是第三代的儲能式換電站，這個方案我們用三代站設(shè)計的，第四代換電站剛剛推出，還沒融合進(jìn)去。我們應(yīng)用了雙向電源功率模塊，是我們自研的產(chǎn)品，98.2%的效率，我們采用了全部的碳化硅的功率元器件，同時有自研的控制技術(shù)，這是一個非常領(lǐng)先的水平。這個換電站是首家采用全液冷系統(tǒng)的換電體系，這個液冷系統(tǒng)又給外面的充電堆液冷系統(tǒng)實現(xiàn)了完全打通，所以它的能效控制非常智能。

第三，我們還應(yīng)用了電池自動充電，電池之間的通信的柔性充電技術(shù)，這個技術(shù)可以減少首次投資的功率要求。通過雙向模塊的復(fù)用，這個換電站可以搭配四根充電樁。如果單獨建設(shè)換電站和充電樁的話，功率要上到1250千伏安，如果用柔性功率分配技術(shù)，只需要一半的容量就可以實現(xiàn)高效的功率利用率。我們的換電站可以響應(yīng)電網(wǎng)需求，滿足電網(wǎng)的調(diào)峰的需求，能實現(xiàn)雙向功率和能量的調(diào)用。這些特點結(jié)合起來，就形成了車樁站云的重要環(huán)節(jié)。

這是剛剛我們講的車、樁和站，這是我們的基礎(chǔ)設(shè)施。我們的云平臺目前是融合這三個基礎(chǔ)設(shè)施的大佬，這是云平臺的基本架構(gòu)，它從基建到通用服務(wù)這一層，分為了各個服務(wù)的端口。到接入層，保證了通信安全，到應(yīng)用層，可以看到連接充電地圖、家充平臺、充放電管理、互聯(lián)互通，整個體系最終可以實現(xiàn)未來虛擬電廠的整套技術(shù)。未來虛擬電廠通過云平臺把分布式充電樁和換電站等等，還有蔚來用戶的電動車，把這些資源進(jìn)行聚合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化，參與電力市場和電網(wǎng)協(xié)調(diào)管理，輔助提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，給電網(wǎng)和用戶帶來一定的服務(wù)和收益。

這個平臺上端連接電網(wǎng)接口，包括調(diào)度系統(tǒng)、交易中心、三方平臺。另一端連接的是用戶，通過NIO APP，把我們的用戶有序集合起來，引導(dǎo)他們有序充換電。中間配算法，告訴客戶什么時候有調(diào)頻需求，什么時候有錯峰充電的需求，用戶可以通過手機(jī)APP自動控制自己的車輛什么時候去充電，什么時候去放電，這樣形成一個有機(jī)整體。一方面連接設(shè)施、連接電網(wǎng)、連接用戶，這樣整個車樁站云的多網(wǎng)融合的解決方案就形成了。

我們怎么掙錢呢？大家覺得蔚來做了很多事情并不掙錢，但我們也有商業(yè)考慮。我們有了這套方案，場景1是收服務(wù)費(fèi)，充電可以收，放電可以分成，也可以收服務(wù)費(fèi)。場景2是很多省份都容量補(bǔ)償補(bǔ)貼，也有容量租賃補(bǔ)償。換電體系天然具有儲能體系，可以通過區(qū)域功率容量進(jìn)行盈利。場景3是基于光儲充放融合本地的EMS管理，進(jìn)行電費(fèi)優(yōu)化，我們肯定可以消納光伏，在電費(fèi)上節(jié)省。削峰填谷晚上、夜間，谷電時充，在光伏時段充滿，在尖峰時刻給客戶服務(wù)，一進(jìn)一出，有一定的差價收益。第三，可以作為動態(tài)的增容和備電，我們可以增加臺區(qū)625千瓦的容量，也可以減少臺區(qū)備電的投資。

第四個場景，參與電網(wǎng)的調(diào)頻調(diào)峰的輔助服務(wù)，已經(jīng)有案例了。我們在上海1月份，一個站的收益達(dá)到了14萬。調(diào)頻的話，在歐洲有非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在丹麥、挪威、瑞典這些應(yīng)用了很多風(fēng)電的國家。我們在丹麥的換電站，4月份常態(tài)參加調(diào)頻SCRD的收益達(dá)到13000歐元，這是一個月的收益。我們可以介紹電力系統(tǒng)的投資。

這是目前為止我們在車網(wǎng)互動領(lǐng)域做到的成績，我們曾經(jīng)有參與了錯風(fēng)充電，一共有25000個樁，私人的樁月參與了調(diào)峰。填谷的電量是2674萬次。

這是湖北支江服務(wù)區(qū)的光儲充放的示范案例。這個站既有光伏，也裝了充電樁，兩個160千瓦的雙槍充電樁，也有換電站。我們可以進(jìn)行光伏消納，同時有條件的動態(tài)增容，保證本地服務(wù)區(qū)了負(fù)荷平衡和動態(tài)增容，錯峰充電，節(jié)省業(yè)主的成本，同時提供了一個云端平臺。

這是在當(dāng)?shù)氐木唧w實踐模式，比如早6點到晚上6點，優(yōu)先消納光伏，不足時再向電網(wǎng)取電，充分發(fā)揮了換電站的儲能價值。到了晚上8點到10點，可以最大提供百千瓦，給到廠家的充電樁使用。這時換電用戶少了，因為開放給社會公眾，這時充電的負(fù)荷就起來了，我們可以供給充電樁使用。在離網(wǎng)模式下，我們也可以提供60千瓦的應(yīng)急備電，動態(tài)增容提供625千瓦。

 

03

 

高效雙向的充換電系統(tǒng)

 

最后有一個高效雙向的充換電系統(tǒng)，比常規(guī)充電系統(tǒng)的效率更高，可以節(jié)省每度電2分。這是枝江西雙向換電站的應(yīng)用，最后希望多網(wǎng)融合的這套系統(tǒng)，在全國各地開展更多的實踐。

第二個案例是2022年參與華能浙江分公司的虛擬電廠的1號機(jī)組的城市投運(yùn)。當(dāng)時有110座換電站參與投運(yùn)，實現(xiàn)了秒級功率實時控制。我們?yōu)殡娋W(wǎng)提供實時的調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)，所以這是一個有標(biāo)志性的事件，是國內(nèi)首個用戶側(cè)開展二次調(diào)頻規(guī)模化驗證的虛擬電廠項目。

我今天所有的內(nèi)容就是這些，希望各位專家多跟我們交流和指導(dǎo)。目前我們換電站還有一個趨勢會走向無人化、自動化，就像武漢的蘿卜快跑的應(yīng)用，蔚來自動化和無人化的換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營上，我們有很豐富的經(jīng)驗。如果大家想交流，可以聯(lián)系我們，一起去探索這個方向。