Ný þróunartækifæri í hleðslueiningum fyrir orkugjafa

1. Yfirlit yfir þróun hleðslueiningaiðnaðarins

Hleðslueiningar eru kjarninn í jafnstraumshleðslustöðvum fyrir nýorkuökutæki. Þar sem útbreiðsla og eignarhald nýrra orkuökutækja í Kína heldur áfram að aukast, eykst eftirspurn eftir hleðslustöðvum. Hleðsla nýrra orkuökutækja skiptist í AC hæghleðslu og DC hraðhleðslu. DC hraðhleðsla hefur einkenni háspennu, mikils afls og hraðhleðslu. Þar sem markaðurinn sækist eftir skilvirkni hleðslu heldur markaðsstærð DC hraðhleðslustöðva og hleðslueininga áfram að stækka.

2. Tæknilegt stig og einkenni hleðslueininga fyrir rafbíla

Nýja iðnaðurinn fyrir hleðslutæki fyrir rafmagnsbíla hefur nú tæknilega eiginleika eins og mikla afköst, háa tíðni, smækkun, mikla umbreytingarnýtni og breitt spennubil.

Hvað varðar aflgjafa fyrir eina einingu, þá hefur nýr iðnaður fyrir hleðslueiningar fyrir orkugjafa þróað almennar vörur upp á 7,5 kW árið 2014, fastan straum 20 A og 15 kW árið 2015 og fastan afl 25 A og 15 kW árið 2016. Núverandi almennu hleðslueiningar eru 20 kW og 30 kW. Einfaldar lausnir og umbreyting í 40 kW nýjar lausnir fyrir hleðslueiningar fyrir orkugjafa með einni einingu. Hleðslueiningar með miklum afli hafa orðið markaðsþróun í framtíðinni.

Hvað varðar útgangsspennu gaf Ríkisnetið út útgáfuna frá árinu 2017 af „Hæfnis- og hæfnisstaðla fyrir birgja hleðslubúnaðar fyrir rafknúin ökutæki“ þar sem fram kemur að útgangsspennusvið jafnstraumshleðslutækja sé 200-750V og að fasta aflspennan nái að minnsta kosti yfir sviðin 400-500V og 600-750V. Þess vegna hanna allir framleiðendur eininga almennt einingar fyrir 200-750V og uppfylla kröfur um fasta afl. Með aukinni akstursdrægni rafknúinna ökutækja og eftirspurn nýrra orkunotenda eftir að stytta hleðslutíma hefur iðnaðurinn lagt til 800V ofurhraðhleðsluarkitektúr og sum fyrirtæki hafa áttað sig á framboði á jafnstraumshleðslueiningum með breitt útgangsspennusvið frá 200-1000V.

Hvað varðar hátíðni og smækkun hleðslueininga hefur afl einnota eininga í nýjum orkuhleðslustöðvum aukist, en ekki er hægt að auka rúmmál þeirra í hlutfalli við það. Þess vegna hefur aukning á rofatíðni og samþætting segulmagnaðra íhluta orðið mikilvæg leið til að auka aflþéttleika.

Hvað varðar skilvirkni hleðslueininga, þá hafa helstu fyrirtæki í nýjum hleðslueiningaiðnaði fyrir orkugjafa almennt hámarksnýtni upp á 95%-96%. Í framtíðinni, með þróun rafeindabúnaðar eins og þriðju kynslóðar aflgjafa og vinsældum rafknúinna ökutækja með 800V eða jafnvel hærri háspennupalli, er gert ráð fyrir að iðnaðurinn muni kynna vörur með hámarksnýtni upp á meira en 98%.

Þegar aflþéttleiki hleðslueininga eykst, hefur það einnig í för með sér meiri vandamál varðandi varmadreifingu. Hvað varðar varmadreifingu hleðslueininga, þá er núverandi aðferð við varmadreifingu í greininni þvinguð loftkæling, og það eru einnig til aðferðir eins og lokaðar kæliloftrásir og vatnskæling. Loftkæling hefur kosti lágs kostnaðar og einfaldrar uppbyggingar. Hins vegar, þegar þrýstingurinn á varmadreifingu eykst enn frekar, munu ókostirnir sem fylgja takmörkuðum varmadreifingargetu loftkælingar og miklum hávaða koma enn frekar í ljós. Að útbúa hleðslueininguna og byssuleiðsluna með vökvakælingu hefur orðið mikilvæg lausn í tæknilegri átt.

3. Tækniframfarir flýta fyrir þróunartækifærum nýrra orkuiðnaðargeirans

Á undanförnum árum hefur ný tækni í orkuiðnaðinum haldið áfram að ná árangri og gera byltingarkenndar framfarir, og aukin útbreiðsluhraði hefur stuðlað að áframhaldandi þróun hleðslueiningaiðnaðarins. Mikil aukning á orkuþéttleika rafhlöðunnar hefur leyst vandamálið með ófullnægjandi drægni nýrra orkutækja, og notkun háaflshleðslueininga hefur stytt hleðslutíma til muna, sem flýtir fyrir útbreiðslu nýrra orkutækja og smíði stuðningshleðslustaura. Í framtíðinni er gert ráð fyrir að samþætting og dýpkun notkunar tækni eins og ljósgeymsla og hleðslusamþætting og V2G ökutækjanets muni flýta enn frekar fyrir útbreiðslu nýrra orkuiðnaðar og vinsældum neyslu.

4. Samkeppnislandslag í greininni: Hleðslueiningaiðnaðurinn er fullkomlega samkeppnishæfur og vörumarkaðurinn er stór.

Hleðslueiningin er kjarninn í jafnstraumshleðslustaurum. Með aukinni útbreiðslu nýrra orkugjafa um allan heim eru neytendur sífellt áhyggjufyllri varðandi hleðsludrægni og þægindi við hleðslu. Eftirspurn eftir jafnstraumshleðslustaurum fyrir hraðhleðslu hefur aukist gríðarlega og markaðurinn fyrir rekstur hleðslustaura innanlands hefur vaxið frá ... Í upphafi var ríkisnetið aðalaflið í fjölbreyttri þróun. Fjöldi rekstraraðila í félagslegu fjármagni með bæði framleiðslu- og rekstrargetu fyrir hleðslustaura kom hratt fram. Innlendir framleiðendur hleðslueininga héldu áfram að auka framleiðslu- og söluumfang sitt fyrir smíði stuðningshleðslustaura og samkeppnishæfni þeirra hélt áfram að styrkjast.

Eftir áralanga vöruþróun og þróun hleðslueininga er samkeppnin í greininni nægileg. Algengar vörur eru að þróast í átt að háspennu og mikilli aflþéttleika og vörumarkaðurinn er stór. Fyrirtæki í greininni ná aðallega hærri markaðshlutdeild og hagnaði með því að bæta stöðugt vöruþróun, stjórnunaralgrím, fínstilla vélbúnað og framleiðslukerfi o.s.frv.

5. Þróunarþróun hleðslueininga fyrir rafbíla

Þar sem hleðslueiningar auka mikla eftirspurn á markaði heldur tæknin áfram að þróast í átt að mikilli aflþéttleika, breiðu spennubili og mikilli umbreytingarnýtni.

1) Stefnumótunardrifin breyting yfir í eftirspurnardrifin

Til að styðja við og efla þróun nýrra orkutækja var smíði hleðslustaura aðallega undir forystu stjórnvalda á fyrstu stigum og stýrði smám saman þróun iðnaðarins í átt að innrænu aksturslíkani með stefnumótandi stuðningi. Frá árinu 2021 hefur hröð þróun nýrra orkutækja sett miklar kröfur um smíði stuðningsaðstöðu og hleðslustaura. Hleðslustauraiðnaðurinn er að ljúka umbreytingunni frá stefnudrifin yfir í eftirspurnardrifin.

Í ljósi vaxandi fjölda nýrra orkugjafa, auk þess að auka þéttleika hleðslustauranna, verður að stytta hleðslutímann enn frekar. Jafnstraumshleðslustaurar hafa hraðari hleðsluhraða og styttri hleðslutíma, sem hentar betur fyrir tímabundnar og neyðarhleðsluþarfir notenda rafbíla og geta á áhrifaríkan hátt leyst vandamál varðandi drægni og hleðslukvíða rafbíla. Þess vegna hefur markaðsumfang jafnstraumshleðslu í nýbyggðum hleðslustaurum, sérstaklega opinberum hleðslustaurum, vaxið hratt á undanförnum árum og orðið aðalstraumur í mörgum kjarnaborgum Kína.

Í stuttu máli má segja að annars vegar, þar sem fjöldi nýrra orkugjafa heldur áfram að aukast, þarf stöðugt að bæta stuðningsuppbyggingu hleðslustaura. Hins vegar sækjast notendur rafknúinna ökutækja almennt eftir hraðhleðslu með jafnstraumi. Jafnstraumshleðslustaurar eru orðnir aðalstraumur og eftirspurn eftir hleðslueiningum hefur einnig aukist. Þetta er þróunarstig þar sem aðal drifkrafturinn er aðalkrafturinn.

(2) Mikil aflþéttleiki, breitt spennusvið, mikil umbreytingarnýtni

Svokölluð hraðhleðsla þýðir mikla hleðsluorku. Þess vegna, vegna vaxandi eftirspurnar eftir hraðhleðslu, halda hleðslueiningar áfram að þróast í átt að mikilli orku. Mikil orku hleðsluhrúgunnar er náð á tvo vegu. Annars vegar er að tengja margar hleðslueiningar samsíða til að ná fram orkuöflun; hins vegar er að auka orku einstakra hleðslueininga. Byggt á tæknilegum þörfum til að auka orkuþéttleika, minnka pláss og draga úr flækjustigi rafmagnsarkitektúrs, er aukning á orku einnar hleðslueiningar langtímaþróunarþróun. Hleðslueiningar landsins hafa gengið í gegnum þrjár kynslóðir þróunar, frá fyrstu kynslóð 7,5 kW til annarrar kynslóðar 15/20 kW, og eru nú í umbreytingartímabilinu frá annarri kynslóð til þriðju kynslóðar 30/40 kW. Háorkuhleðslueiningar hafa orðið aðalstraumur markaðarins. Á sama tíma, byggt á hönnunarreglunni um smækkun, hefur orkuþéttleiki hleðslueininga einnig aukist samhliða aukningu á orkustigi.

Tvær leiðir eru til að ná fram hraðhleðslu með hærra aflstigi jafnstraums: að auka spennuna og að auka strauminn. Tesla tók fyrst upp hástraumshleðslulausnina. Kosturinn er að kostnaður við íhlutabestun er lægri, en mikill straumur leiðir til meiri hitataps og mikilla krafna um varmadreifingu, og þykkari vírar draga úr þægindum og stuðla að minna álagi. Háspennulausnin er til að auka hámarks rekstrarspennu hleðslueiningarinnar. Þetta er nú algeng gerð hjá bílaframleiðendum. Hún getur tekið tillit til kostanna við að draga úr orkunotkun, bæta endingu rafhlöðunnar, draga úr þyngd og spara pláss. Háspennulausnin krefst þess að rafknúin ökutæki séu búin háspennupalli til að styðja við hraðhleðsluforrit. Eins og er er hraðhleðslulausnin sem bílaframleiðendur nota almennt 400V háspennupallurinn. Með rannsóknum og notkun 800V spennupallsins verður spennustig hleðslueiningarinnar bætt enn frekar.

Að bæta umbreytingarhagkvæmni er tæknilegur mælikvarði sem hleðslueiningar stefna alltaf að. Að bæta umbreytingarhagkvæmni þýðir meiri hleðsluhagkvæmni og minni tap. Eins og er er hámarksnýtni hleðslueininga almennt 95% ~ 96%. Í framtíðinni, með þróun rafeindabúnaðar eins og þriðju kynslóðar aflgjafa og útgangsspennu hleðslueininga sem færist í átt að 800V eða jafnvel 1000V, mun umbreytingarhagkvæmni batna enn frekar.

(3) Virði hleðslueininga fyrir rafbíla eykst

Hleðslueiningin er kjarninn í jafnstraumshleðslustöðinni og nemur um 50% af vélbúnaðarkostnaði hleðslustöðvarinnar. Aukin hleðslunýtni í framtíðinni veltur aðallega á afköstum hleðslueininganna. Annars vegar munu fleiri hleðslueiningar tengdar samsíða auka verðmæti hleðslueiningarinnar beint; hins vegar veltur aukning á aflstigi og aflþéttleika einstakra hleðslueininga á bjartsýni hönnun vélbúnaðarrása og stjórnhugbúnaðar sem og tækni lykilíhluta. Þetta eru byltingarkenndar tækni til að bæta afl alls hleðslustöðvarinnar, sem mun auka verðmæti hleðslueiningarinnar enn frekar.

6. Tæknilegar hindranir í iðnaði hleðslueininga fyrir rafbíla

Aflgjafatækni er þverfaglegt viðfangsefni sem samþættir rafrásartækni, stafræna tækni, segultækni, íhlutatækni, hálfleiðaratækni og hitahönnunartækni. Þetta er tæknifrek iðnaður. Sem hjarta jafnstraumshleðslustöðvarinnar hefur hleðslueiningin bein áhrif á hleðsluhagkvæmni, rekstrarstöðugleika, öryggi og áreiðanleika hleðslustöðvarinnar og mikilvægi hennar og gildi er einstakt. Vara krefst mikillar fjárfestingar í auðlindum og fagfólki, allt frá tæknirannsóknum og þróun til notkunar á tengipunktum. Hvernig á að velja rafræna íhluti og uppsetningu, uppfærslur og endurtekningar á hugbúnaðaralgrímum, nákvæm skilningur á notkunarsviðsmyndum og þroskaður gæðaeftirlits- og prófunarpallur mun allt hafa bein áhrif á gæði og stöðugleika vörunnar. Það er erfitt fyrir nýja aðila í greininni að safna saman ýmsum tæknilegum gögnum, starfsfólki og notkunarsviðsmyndum á stuttum tíma og þeir standa frammi fyrir miklum tæknilegum hindrunum.