Νέα τάση ευκαιρίας ανάπτυξης της βιομηχανίας μονάδων φόρτισης οχημάτων ενέργειας

1. Επισκόπηση της ανάπτυξης της βιομηχανίας μονάδων φόρτισης

Οι μονάδες φόρτισης αποτελούν τον πυρήνα των συσσωρευτών φόρτισης DC για οχήματα νέας ενέργειας. Καθώς ο ρυθμός διείσδυσης και η ιδιοκτησία οχημάτων νέας ενέργειας στην Κίνα συνεχίζουν να αυξάνονται, η ζήτηση για συσσωρευτές φόρτισης αυξάνεται. Η φόρτιση οχημάτων νέας ενέργειας χωρίζεται σε αργή φόρτιση AC και γρήγορη φόρτιση DC. Η γρήγορη φόρτιση DC έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής τάσης, υψηλής ισχύος και γρήγορης φόρτισης. Καθώς η αγορά επιδιώκει την αποδοτικότητα φόρτισης, η κλίμακα της αγοράς συσσωρευτών και μονάδων φόρτισης DC συνεχίζει να επεκτείνεται.

2. Τεχνικό επίπεδο και χαρακτηριστικά της βιομηχανίας μονάδων φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Η βιομηχανία μονάδων φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων νέας τεχνολογίας διαθέτει επί του παρόντος τεχνικά χαρακτηριστικά όπως υψηλή ισχύς μίας μονάδας, υψηλή συχνότητα, μικρογράφηση, υψηλή απόδοση μετατροπής και ευρύ φάσμα τάσης.

Όσον αφορά την ισχύ μίας μονάδας, η βιομηχανία νέων μονάδων φόρτισης ενέργειας με στοίβες φόρτισης έχει βιώσει την ανάπτυξη προϊόντων mainstream με ισχύ 7,5kW το 2014, σταθερό ρεύμα 20A και 15kW το 2015 και σταθερή ισχύ 25A και 15kW το 2016. Οι τρέχουσες μονάδες φόρτισης mainstream εφαρμογών είναι 20kW και 30kW. Λύσεις μίας μονάδας και μετατροπή σε νέες λύσεις τροφοδοσίας ενέργειας με στοίβες φόρτισης ενέργειας 40kW με μονές μονάδες. Οι μονάδες φόρτισης υψηλής ισχύος έχουν γίνει μια τάση ανάπτυξης της αγοράς στο μέλλον.

Όσον αφορά την τάση εξόδου, το Κρατικό Δίκτυο (State Grid) εξέδωσε την έκδοση του 2017 των «Προτύπων Επαλήθευσης Πιστοποίησης και Ικανότητας για Προμηθευτές Εξοπλισμού Φόρτισης Ηλεκτρικών Οχημάτων», αναφέροντας ότι το εύρος τάσης εξόδου των φορτιστών DC είναι 200-750V και η σταθερή τάση ισχύος καλύπτει τουλάχιστον τις περιοχές 400-500V και 600-750V. Επομένως, όλοι οι κατασκευαστές μονάδων σχεδιάζουν γενικά μονάδες για 200-750V και πληρούν τις απαιτήσεις σταθερής ισχύος. Με την αύξηση της εμβέλειας πλεύσης των ηλεκτρικών οχημάτων και τη ζήτηση των χρηστών νέων ενεργειακών οχημάτων για μείωση του χρόνου φόρτισης, η βιομηχανία έχει προτείνει μια αρχιτεκτονική υπερταχείας φόρτισης 800V και ορισμένες εταιρείες έχουν υλοποιήσει την προμήθεια μονάδων φόρτισης DC με μεγάλο εύρος τάσης εξόδου 200-1000V.

Όσον αφορά την υψηλή συχνότητα και τη σμίκρυνση των μονάδων φόρτισης, η ισχύς των μονάδων μίας μηχανής των νέων τροφοδοτικών συσσωρευτών φόρτισης ενέργειας έχει αυξηθεί, αλλά ο όγκος της δεν μπορεί να επεκταθεί αναλογικά. Επομένως, η αύξηση της συχνότητας μεταγωγής και η ενσωμάτωση μαγνητικών εξαρτημάτων έχουν γίνει σημαντικά μέσα για την αύξηση της πυκνότητας ισχύος.

Όσον αφορά την απόδοση της μονάδας φόρτισης, οι μεγάλες εταιρείες στον κλάδο των μονάδων φόρτισης νέας ενέργειας έχουν γενικά μέγιστη μέγιστη απόδοση 95%-96%. Στο μέλλον, με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών εξαρτημάτων όπως οι συσκευές ισχύος τρίτης γενιάς και τη διάδοση ηλεκτρικών οχημάτων με 800V ή και υψηλότερη τάση με πλατφόρμα υψηλής τάσης, η βιομηχανία αναμένεται να εισαγάγει προϊόντα με μέγιστη απόδοση άνω του 98%.

Καθώς αυξάνεται η πυκνότητα ισχύος των μονάδων φόρτισης, δημιουργούνται επίσης μεγαλύτερα προβλήματα απαγωγής θερμότητας. Όσον αφορά την απαγωγή θερμότητας των μονάδων φόρτισης, η τρέχουσα κύρια μέθοδος απαγωγής θερμότητας στον κλάδο είναι η ψύξη με εξαναγκασμένο αέρα, και υπάρχουν επίσης μέθοδοι όπως οι κλειστοί αγωγοί κρύου αέρα και η ψύξη με νερό. Η ψύξη με αέρα έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους και της απλής δομής. Ωστόσο, καθώς η πίεση απαγωγής θερμότητας αυξάνεται περαιτέρω, τα μειονεκτήματα της περιορισμένης ικανότητας απαγωγής θερμότητας της ψύξης με αέρα και του υψηλού θορύβου θα γίνουν περαιτέρω εμφανή. Ο εξοπλισμός της μονάδας φόρτισης και της γραμμής πιστολιού με υγρή ψύξη έχει γίνει μια σημαντική λύση. τεχνική κατεύθυνση.

3. Η τεχνολογική πρόοδος επιταχύνει τις ευκαιρίες ανάπτυξης νέας διείσδυσης στον ενεργειακό κλάδο

Τα τελευταία χρόνια, η νέα τεχνολογία στον ενεργειακό κλάδο συνεχίζει να σημειώνει πρόοδο και να σημειώνει σημαντικές ανακαλύψεις, και η αύξηση του ρυθμού διείσδυσης έχει προωθήσει τη συνεχή ανάπτυξη του κλάδου των μονάδων φόρτισης ανάντη. Η σημαντική αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών έχει λύσει το πρόβλημα της ανεπαρκούς εμβέλειας των οχημάτων νέας ενέργειας, και η εφαρμογή μονάδων φόρτισης υψηλής ισχύος έχει μειώσει σημαντικά τον χρόνο φόρτισης, επιταχύνοντας έτσι τη διείσδυση των οχημάτων νέας ενέργειας και την κατασκευή υποστηρικτικών πασσάλων φόρτισης. Στο μέλλον, η ενσωμάτωση και η εμβάθυνση της εφαρμογής τεχνολογιών όπως η οπτική αποθήκευση και ενσωμάτωση φόρτισης και η ενσωμάτωση δικτύων οχημάτων V2G αναμένεται να επιταχύνουν περαιτέρω τη διείσδυση των νέων ενεργειακών βιομηχανιών και τη διάδοση της κατανάλωσης.

4. Ανταγωνιστικό τοπίο στον κλάδο: Ο κλάδος των μονάδων φόρτισης είναι πλήρως ανταγωνιστικός και ο χώρος της αγοράς προϊόντων είναι μεγάλος.

Η μονάδα φόρτισης είναι το βασικό συστατικό των πασσάλων φόρτισης DC. Με την αύξηση του ποσοστού διείσδυσης των οχημάτων νέας ενέργειας σε όλο τον κόσμο, οι καταναλωτές ανησυχούν ολοένα και περισσότερο για την αυτονομία φόρτισης και την ευκολία φόρτισης. Η ζήτηση της αγοράς για πασσάλους φόρτισης DC γρήγορης φόρτισης έχει εκτοξευθεί και η εγχώρια αγορά λειτουργίας πασσάλων φόρτισης έχει αναπτυχθεί από τις αρχές του 2018. Στις πρώτες μέρες, το State Grid ήταν η κύρια δύναμη στην διαφοροποιημένη ανάπτυξη. Ένας αριθμός φορέων κοινωνικού κεφαλαίου με δυνατότητες κατασκευής και λειτουργίας εξοπλισμού πασσάλων φόρτισης εμφανίστηκε γρήγορα. Οι εγχώριοι κατασκευαστές μονάδων φόρτισης συνέχισαν να επεκτείνουν την παραγωγή και την κλίμακα πωλήσεών τους για την κατασκευή υποστηρικτικών πασσάλων φόρτισης και η συνολική ανταγωνιστικότητά τους συνέχισε να ενισχύεται.

Προς το παρόν, μετά από χρόνια επαναλήψεων προϊόντων και ανάπτυξης μονάδων φόρτισης, ο ανταγωνισμός στον κλάδο είναι επαρκής. Τα κύρια προϊόντα αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση της υψηλής τάσης και της υψηλής πυκνότητας ισχύος, και ο χώρος της αγοράς προϊόντων είναι μεγάλος. Οι επιχειρήσεις του κλάδου επιτυγχάνουν κυρίως υψηλότερο μερίδιο αγοράς και επίπεδα κέρδους βελτιώνοντας συνεχώς την τοπολογία των προϊόντων, τους αλγόριθμους ελέγχου, βελτιστοποιώντας το υλικό και τα συστήματα παραγωγής κ.λπ.

5. Τάσεις ανάπτυξης μονάδων φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Καθώς οι μονάδες φόρτισης δημιουργούν τεράστια ζήτηση στην αγορά, η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται προς υψηλή πυκνότητα ισχύος, ευρύ φάσμα τάσης και υψηλή απόδοση μετατροπής.

1) Μετατόπιση που βασίζεται στην πολιτική σε μετατόπιση που βασίζεται στη ζήτηση

Προκειμένου να υποστηριχθεί και να προωθηθεί η ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων, η κατασκευή πασσάλων φόρτισης καθοδηγήθηκε κυρίως από την κυβέρνηση σε αρχικό στάδιο και σταδιακά οδήγησε την ανάπτυξη του κλάδου προς ένα ενδογενές μοντέλο οδήγησης μέσω πολιτικής υποστήριξης. Από το 2021, η ραγδαία ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων έχει θέσει τεράστιες απαιτήσεις στην κατασκευή υποστηρικτικών εγκαταστάσεων και πασσάλων φόρτισης. Ο κλάδος των πασσάλων φόρτισης ολοκληρώνει τον μετασχηματισμό από καθοδηγούμενο από πολιτικές σε καθοδηγούμενο από τη ζήτηση.

Αντιμέτωποι με τον αυξανόμενο αριθμό νέων ενεργειακών οχημάτων, εκτός από την αύξηση της πυκνότητας της διάταξης των στοίβων φόρτισης, ο χρόνος φόρτισης πρέπει να μειωθεί περαιτέρω. Οι στοίβες φόρτισης DC έχουν μεγαλύτερες ταχύτητες φόρτισης και μικρότερους χρόνους φόρτισης, οι οποίοι είναι πιο κατάλληλοι για τις προσωρινές και έκτακτες ανάγκες φόρτισης των χρηστών ηλεκτρικών οχημάτων και μπορούν να λύσουν αποτελεσματικά τα προβλήματα του άγχους αυτονομίας και του άγχους φόρτισης των ηλεκτρικών οχημάτων. Ως εκ τούτου, τα τελευταία χρόνια, η κλίμακα της αγοράς γρήγορης φόρτισης DC σε νεόκτιστους στοίβες φόρτισης, ιδίως σε δημόσιους στοίβες φόρτισης, έχει αυξηθεί ραγδαία και έχει γίνει μια κυρίαρχη τάση σε πολλές μεγάλες πόλεις της Κίνας.

Συνοψίζοντας, αφενός, καθώς ο αριθμός των νέων ενεργειακών οχημάτων συνεχίζει να αυξάνεται, η υποστηρικτική κατασκευή των πασσάλων φόρτισης πρέπει να βελτιώνεται συνεχώς. Από την άλλη πλευρά, οι χρήστες ηλεκτρικών οχημάτων γενικά επιδιώκουν την ταχεία φόρτιση DC. Οι πασσάλοι φόρτισης DC έχουν γίνει η κυρίαρχη τάση και οι μονάδες φόρτισης έχουν επίσης εισέλθει στη ζήτηση. Ένα στάδιο ανάπτυξης στο οποίο η έλξη είναι η κύρια κινητήρια δύναμη.

(2) Υψηλή πυκνότητα ισχύος, ευρύ φάσμα τάσης, υψηλή απόδοση μετατροπής

Η λεγόμενη γρήγορη φόρτιση σημαίνει υψηλή ισχύ φόρτισης. Επομένως, υπό την αυξανόμενη ζήτηση για γρήγορη φόρτιση, οι μονάδες φόρτισης συνεχίζουν να αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση της υψηλής ισχύος. Η υψηλή ισχύς του σωρού φόρτισης επιτυγχάνεται με δύο τρόπους. Ο ένας είναι η παράλληλη σύνδεση πολλαπλών μονάδων φόρτισης για την επίτευξη υπέρθεσης ισχύος και ο άλλος είναι η αύξηση της μεμονωμένης ισχύος της μονάδας φόρτισης. Με βάση τις τεχνικές ανάγκες αύξησης της πυκνότητας ισχύος, μείωσης του χώρου και μείωσης της πολυπλοκότητας της ηλεκτρικής αρχιτεκτονικής, η αύξηση της ισχύος μιας μεμονωμένης μονάδας φόρτισης αποτελεί μια μακροπρόθεσμη τάση ανάπτυξης. Οι μονάδες φόρτισης της χώρας μου έχουν περάσει από τρεις γενιές ανάπτυξης, από την πρώτη γενιά 7,5kW έως τη δεύτερη γενιά 15/20kW, και τώρα βρίσκονται στην περίοδο μετατροπής από τη δεύτερη γενιά στην τρίτη γενιά 30/40kW. Οι μονάδες φόρτισης υψηλής ισχύος έχουν γίνει το κύριο ρεύμα της αγοράς. Ταυτόχρονα, με βάση την αρχή σχεδιασμού της σμίκρυνσης, η πυκνότητα ισχύος των μονάδων φόρτισης έχει επίσης αυξηθεί ταυτόχρονα με την αύξηση του επιπέδου ισχύος.

Υπάρχουν δύο τρόποι για να επιτευχθεί υψηλότερης ισχύος γρήγορη φόρτιση DC: η αύξηση της τάσης και η αύξηση του ρεύματος. Η λύση φόρτισης υψηλού ρεύματος υιοθετήθηκε για πρώτη φορά από την Tesla. Το πλεονέκτημα είναι ότι το κόστος βελτιστοποίησης των εξαρτημάτων είναι χαμηλότερο, αλλά το υψηλό ρεύμα θα φέρει μεγαλύτερη απώλεια θερμότητας και υψηλές απαιτήσεις για απαγωγή θερμότητας, ενώ τα παχύτερα καλώδια μειώνουν την ευκολία και την προωθούν σε μικρότερο βαθμό. Η λύση υψηλής τάσης είναι η αύξηση της μέγιστης τάσης λειτουργίας της μονάδας φόρτισης. Είναι επί του παρόντος ένα μοντέλο που χρησιμοποιείται συνήθως από τους κατασκευαστές αυτοκινήτων. Μπορεί να λάβει υπόψη τα πλεονεκτήματα της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας, της βελτίωσης της διάρκειας ζωής της μπαταρίας, της μείωσης του βάρους και της εξοικονόμησης χώρου. Η λύση υψηλής τάσης απαιτεί τα ηλεκτρικά οχήματα να είναι εξοπλισμένα με πλατφόρμα υψηλής τάσης για την υποστήριξη εφαρμογών γρήγορης φόρτισης. Επί του παρόντος, η λύση γρήγορης φόρτισης που χρησιμοποιείται συνήθως από τις αυτοκινητοβιομηχανίες είναι η πλατφόρμα υψηλής τάσης 400V. Με την έρευνα και την εφαρμογή της πλατφόρμας τάσης 800V, το επίπεδο τάσης της μονάδας φόρτισης θα βελτιωθεί περαιτέρω.

Η βελτίωση της απόδοσης μετατροπής είναι ένας τεχνικός δείκτης που επιδιώκουν πάντα οι μονάδες φόρτισης. Η βελτίωση της απόδοσης μετατροπής σημαίνει υψηλότερη απόδοση φόρτισης και χαμηλότερες απώλειες. Προς το παρόν, η μέγιστη μέγιστη απόδοση των μονάδων φόρτισης είναι γενικά 95%~96%. Στο μέλλον, με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών εξαρτημάτων όπως οι συσκευές ισχύος τρίτης γενιάς και την τάση εξόδου των μονάδων φόρτισης να κινείται προς τα 800V ή ακόμα και τα 1000V, η απόδοση μετατροπής θα βελτιωθεί περαιτέρω.

(3) Η αξία των μονάδων φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων αυξάνεται

Η μονάδα φόρτισης είναι το βασικό στοιχείο του σωρού φόρτισης DC, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 50% του κόστους υλικού του σωρού φόρτισης. Η βελτίωση της απόδοσης φόρτισης στο μέλλον εξαρτάται κυρίως από τη βελτίωση της απόδοσης των μονάδων φόρτισης. Αφενός, η σύνδεση περισσότερων μονάδων φόρτισης παράλληλα θα αυξήσει άμεσα την αξία της μονάδας φόρτισης. Αφετέρου, η βελτίωση του επιπέδου ισχύος και της πυκνότητας ισχύος της μεμονωμένης μονάδας φόρτισης εξαρτάται από τον βελτιστοποιημένο σχεδιασμό των κυκλωμάτων υλικού και του λογισμικού ελέγχου, καθώς και από την τεχνολογία των βασικών εξαρτημάτων. Οι καινοτομίες, αυτές είναι βασικές τεχνολογίες για τη βελτίωση της ισχύος ολόκληρου του σωρού φόρτισης, γεγονός που θα αυξήσει περαιτέρω την αξία της μονάδας φόρτισης.

6. Τεχνικά εμπόδια στον κλάδο των μονάδων φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων

Η τεχνολογία τροφοδοσίας είναι ένα διεπιστημονικό θέμα που ενσωματώνει την τεχνολογία τοπολογίας κυκλωμάτων, την ψηφιακή τεχνολογία, τη μαγνητική τεχνολογία, την τεχνολογία εξαρτημάτων, την τεχνολογία ημιαγωγών και την τεχνολογία θερμικού σχεδιασμού. Είναι μια βιομηχανία έντασης τεχνολογίας. Ως η καρδιά του σωρού φόρτισης DC, η μονάδα φόρτισης καθορίζει άμεσα την απόδοση φόρτισης, τη λειτουργική σταθερότητα, την ασφάλεια και την αξιοπιστία του σωρού φόρτισης, και η σημασία και η αξία της είναι εξαιρετικές. Ένα προϊόν απαιτεί μεγάλη επένδυση πόρων και επαγγελματιών, από την τεχνολογική έρευνα και ανάπτυξη έως την εφαρμογή τερματικών. Ο τρόπος επιλογής ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και διάταξης, η αναβάθμιση και η επανάληψη αλγορίθμων λογισμικού, η ακριβής κατανόηση των σεναρίων εφαρμογής και οι ώριμες δυνατότητες της πλατφόρμας ελέγχου ποιότητας και δοκιμών θα επηρεάσουν άμεσα την ποιότητα και τη σταθερότητα του προϊόντος. Είναι δύσκολο για τους νεοεισερχόμενους στον κλάδο να συσσωρεύσουν διάφορες τεχνολογίες, προσωπικό και δεδομένα σεναρίων εφαρμογών σε σύντομο χρονικό διάστημα και αντιμετωπίζουν υψηλά τεχνικά εμπόδια.