Xu hướng cơ hội phát triển ngành mô-đun sạc xe năng lượng mới

1. Tổng quan về sự phát triển của ngành mô-đun sạc

Mô-đun sạc là cốt lõi của cột sạc DC dành cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới. Khi tỷ lệ thâm nhập và quyền sở hữu các phương tiện sử dụng năng lượng mới ở Trung Quốc tiếp tục tăng, nhu cầu về cọc sạc ngày càng tăng. Sạc xe năng lượng mới được chia thành sạc chậm AC và sạc nhanh DC. Sạc nhanh DC có đặc tính điện áp cao, công suất cao và sạc nhanh. Khi thị trường theo đuổi hiệu quả sạc, quy mô thị trường của cọc sạc nhanh DC và mô-đun sạc tiếp tục mở rộng. .

2. Trình độ kỹ thuật và đặc điểm của ngành mô-đun sạc xe điện

Ngành công nghiệp mô-đun sạc cọc sạc xe năng lượng mới hiện có các tính năng kỹ thuật như mô-đun đơn công suất cao, tần số cao, thu nhỏ, hiệu suất chuyển đổi cao và dải điện áp rộng.

Về công suất mô-đun đơn, ngành công nghiệp mô-đun sạc cọc sạc năng lượng mới đã trải qua quá trình phát triển sản phẩm chủ đạo là 7,5kW vào năm 2014, dòng điện không đổi 20A và 15kW vào năm 2015, và công suất không đổi 25A và 15kW vào năm 2016. Các mô-đun sạc ứng dụng chính thống hiện nay là 20kW và 30kW. Giải pháp mô-đun đơn và chuyển đổi sang giải pháp mô-đun đơn cung cấp năng lượng cọc sạc năng lượng mới 40kW. Các mô-đun sạc công suất cao đã trở thành xu hướng phát triển thị trường trong tương lai.

Về điện áp đầu ra, Lưới điện Nhà nước đã ban hành phiên bản 2017 của “Tiêu chuẩn xác minh năng lực và trình độ dành cho các nhà cung cấp thiết bị sạc xe điện” nêu rõ rằng dải điện áp đầu ra của bộ sạc DC là 200-750V và điện áp nguồn không đổi ít nhất bao gồm phạm vi 400-500V và 600-750V. Do đó, tất cả các nhà sản xuất mô-đun thường thiết kế các mô-đun có điện áp 200-750V và đáp ứng các yêu cầu về nguồn điện không đổi. Với sự gia tăng phạm vi di chuyển của xe điện và nhu cầu giảm thời gian sạc của người sử dụng phương tiện sử dụng năng lượng mới, ngành này đã đề xuất kiến ​​trúc sạc siêu nhanh 800V và một số công ty đã nhận ra việc cung cấp mô-đun sạc cọc sạc DC với phạm vi rộng dải điện áp đầu ra 200-1000V. .

Về mặt tần số cao và thu nhỏ các mô-đun sạc, sức mạnh của các mô-đun máy đơn của bộ nguồn cọc sạc năng lượng mới đã tăng lên, nhưng khối lượng của nó không thể mở rộng tương ứng. Do đó, việc tăng tần số chuyển mạch và tích hợp các thành phần từ tính đã trở thành phương tiện quan trọng để tăng mật độ năng lượng.

Về hiệu suất của mô-đun sạc, các công ty lớn trong ngành mô-đun sạc cọc sạc năng lượng mới thường có hiệu suất cao nhất tối đa là 95% -96%. Trong tương lai, với sự phát triển của các linh kiện điện tử như thiết bị điện thế hệ thứ ba và sự phổ biến của các loại xe điện có điện áp 800V trở lên. Với nền tảng điện áp cao, ngành này dự kiến ​​sẽ mở ra các sản phẩm có hiệu suất cao nhất hơn 98% .

Khi mật độ năng lượng của mô-đun sạc tăng lên, nó cũng gây ra nhiều vấn đề về tản nhiệt hơn. Về khả năng tản nhiệt của mô-đun sạc, phương pháp tản nhiệt chủ đạo hiện nay trong ngành là làm mát bằng không khí cưỡng bức, ngoài ra còn có các phương pháp như đóng ống dẫn khí lạnh và làm mát bằng nước. Làm mát bằng không khí có ưu điểm là chi phí thấp và cấu trúc đơn giản. Tuy nhiên, khi áp suất tản nhiệt tăng hơn nữa, những nhược điểm về khả năng tản nhiệt hạn chế và độ ồn cao của hệ thống làm mát không khí sẽ càng trở nên rõ ràng. Trang bị mô-đun sạc và dòng súng làm mát bằng chất lỏng đã trở thành một giải pháp lớn. hướng kỹ thuật.

3. Tiến bộ công nghệ thúc đẩy cơ hội phát triển khi thâm nhập ngành năng lượng mới

Trong những năm gần đây, công nghệ công nghiệp năng lượng mới tiếp tục có những tiến bộ và đột phá, tỷ lệ thâm nhập ngày càng tăng đã thúc đẩy ngành công nghiệp mô-đun sạc thượng nguồn phát triển không ngừng. Mật độ năng lượng pin tăng lên đáng kể đã giải quyết được vấn đề phạm vi di chuyển không đủ của các phương tiện sử dụng năng lượng mới và việc áp dụng các mô-đun sạc công suất cao đã rút ngắn đáng kể thời gian sạc, do đó đẩy nhanh sự xâm nhập của các phương tiện sử dụng năng lượng mới và xây dựng các cột sạc hỗ trợ. . Trong tương lai, việc tích hợp và ứng dụng sâu rộng các công nghệ như tích hợp sạc và lưu trữ quang học cũng như tích hợp mạng phương tiện V2G dự kiến ​​sẽ đẩy nhanh hơn nữa sự thâm nhập của các ngành năng lượng mới và phổ biến tiêu dùng.

4. Bối cảnh cạnh tranh trong ngành: Ngành mô-đun sạc có tính cạnh tranh hoàn toàn và không gian thị trường sản phẩm rộng lớn.

Mô-đun sạc là thành phần cốt lõi của cọc sạc DC. Với sự gia tăng tỷ lệ thâm nhập của các phương tiện sử dụng năng lượng mới trên toàn thế giới, người tiêu dùng ngày càng lo lắng về phạm vi sạc và sự thuận tiện khi sạc. Nhu cầu thị trường về cọc sạc nhanh DC đã bùng nổ và thị trường vận hành cọc sạc trong nước đã phát triển từ những ngày đầu, Lưới điện Nhà nước là động lực chính trong sự phát triển đa dạng. Một số nhà khai thác vốn xã hội có cả năng lực sản xuất và vận hành thiết bị đóng cọc đã nổi lên nhanh chóng. Các nhà sản xuất mô-đun sạc trong nước tiếp tục mở rộng quy mô sản xuất và bán hàng để xây dựng các cột sạc hỗ trợ, đồng thời khả năng cạnh tranh toàn diện của họ tiếp tục được tăng cường. .

Hiện tại, sau nhiều năm lặp lại sản phẩm và phát triển mô-đun sạc, sự cạnh tranh trong ngành là đủ. Các sản phẩm phổ thông đang phát triển theo hướng điện áp cao và mật độ năng lượng cao, không gian thị trường sản phẩm rộng lớn. Các doanh nghiệp trong ngành chủ yếu giành được thị phần và mức lợi nhuận cao hơn bằng cách liên tục cải tiến cấu trúc liên kết sản phẩm, thuật toán điều khiển, tối ưu hóa phần cứng và hệ thống sản xuất, v.v.

5. Xu hướng phát triển của mô-đun sạc xe điện

Khi các mô-đun sạc mở ra nhu cầu lớn của thị trường, công nghệ tiếp tục phát triển theo hướng mật độ năng lượng cao, dải điện áp rộng và hiệu suất chuyển đổi cao.

1) Chuyển đổi theo định hướng chính sách sang định hướng theo nhu cầu

Để hỗ trợ và thúc đẩy sự phát triển của các phương tiện sử dụng năng lượng mới, việc xây dựng các trạm sạc chủ yếu do chính phủ chỉ đạo trong giai đoạn đầu và dần dần định hướng sự phát triển của ngành theo hướng mô hình lái xe nội sinh thông qua hỗ trợ chính sách. Kể từ năm 2021, sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện sử dụng năng lượng mới đã đặt ra nhu cầu rất lớn về việc xây dựng các cơ sở hỗ trợ và trạm sạc. Ngành công nghiệp cọc sạc đang hoàn tất quá trình chuyển đổi từ hướng theo chính sách sang hướng theo nhu cầu.

Trước tình trạng số lượng phương tiện sử dụng năng lượng mới ngày càng tăng, ngoài việc tăng mật độ bố trí cọc sạc, thời gian sạc còn phải rút ngắn hơn nữa. Cọc sạc DC có tốc độ sạc nhanh hơn và thời gian sạc ngắn hơn, phù hợp hơn với nhu cầu sạc tạm thời và khẩn cấp của người sử dụng xe điện, đồng thời có thể giải quyết hiệu quả các vấn đề lo lắng về phạm vi hoạt động của xe điện và lo lắng về sạc. Do đó, trong những năm gần đây, quy mô thị trường sạc nhanh DC tại các trạm sạc mới xây dựng, đặc biệt là các trạm sạc công cộng, đã phát triển nhanh chóng và trở thành xu hướng chủ đạo ở nhiều thành phố lõi ở Trung Quốc.

Tóm lại, một mặt, khi số lượng phương tiện sử dụng năng lượng mới tiếp tục tăng lên, việc xây dựng hỗ trợ các cọc sạc cần phải liên tục được cải thiện. Mặt khác, người dùng xe điện thường theo đuổi sạc nhanh DC. Cọc sạc DC đã trở thành xu hướng chủ đạo và các mô-đun sạc cũng bắt đầu có nhu cầu. Một giai đoạn phát triển trong đó lực kéo là động lực chính.

(2) Mật độ công suất cao, dải điện áp rộng, hiệu suất chuyển đổi cao

Cái gọi là sạc nhanh có nghĩa là năng lượng sạc cao. Do đó, trước nhu cầu sạc nhanh ngày càng tăng, các mô-đun sạc tiếp tục phát triển theo hướng công suất cao. Công suất cao của cọc sạc đạt được theo hai cách. Một là kết nối song song nhiều mô-đun sạc để đạt được sự chồng chất năng lượng; cách khác là tăng công suất đơn của mô-đun sạc. Dựa trên nhu cầu kỹ thuật về tăng mật độ năng lượng, giảm không gian và giảm độ phức tạp của kiến ​​trúc điện, việc tăng công suất của một mô-đun sạc duy nhất là xu hướng phát triển lâu dài. Các mô-đun sạc của nước tôi đã trải qua ba thế hệ phát triển, từ thế hệ thứ nhất 7,5kW đến thế hệ thứ hai 15/20kW và hiện đang trong giai đoạn chuyển đổi từ thế hệ thứ hai sang thế hệ thứ ba 30/40kW. Các mô-đun sạc công suất cao đã trở thành xu hướng chủ đạo của thị trường. Đồng thời, dựa trên nguyên tắc thiết kế thu nhỏ, mật độ năng lượng của các mô-đun sạc cũng tăng lên đồng thời với việc tăng mức năng lượng.

Có hai cách để đạt được mức sạc nhanh DC ở mức công suất cao hơn: tăng điện áp và tăng dòng điện. Giải pháp sạc dòng điện cao lần đầu tiên được Tesla áp dụng. Ưu điểm là chi phí tối ưu hóa linh kiện thấp hơn, nhưng dòng điện cao sẽ mang lại sự thất thoát nhiệt cao hơn và yêu cầu cao về tản nhiệt, đồng thời dây dày hơn làm giảm sự tiện lợi và phát huy ở mức độ thấp hơn. Giải pháp điện áp cao là tăng điện áp hoạt động tối đa của mô-đun sạc. Hiện nay đây là mẫu xe được các hãng xe ô tô sử dụng phổ biến. Nó có thể tính đến những lợi ích của việc giảm mức tiêu thụ năng lượng, cải thiện tuổi thọ pin, giảm trọng lượng và tiết kiệm không gian. Giải pháp điện áp cao yêu cầu xe điện phải trang bị nền tảng điện áp cao để hỗ trợ các ứng dụng sạc nhanh. Hiện nay, giải pháp sạc nhanh được các hãng ô tô sử dụng phổ biến là nền tảng điện áp cao 400V. Với việc nghiên cứu và ứng dụng nền tảng điện áp 800V, mức điện áp của mô-đun sạc sẽ được cải thiện hơn nữa.

Việc cải thiện hiệu suất chuyển đổi là một chỉ số kỹ thuật mà các mô-đun sạc luôn theo đuổi. Việc cải thiện hiệu suất chuyển đổi có nghĩa là hiệu suất sạc cao hơn và tổn thất thấp hơn. Hiện tại, hiệu suất cao nhất của mô-đun sạc thường là 95%~96%. Trong tương lai, với sự phát triển của các linh kiện điện tử như thiết bị điện thế hệ thứ ba và điện áp đầu ra của mô-đun sạc tiến tới 800V hoặc thậm chí 1000V, hiệu suất chuyển đổi sẽ được cải thiện hơn nữa.

(3) Giá trị của mô-đun sạc ev tăng lên

Mô-đun sạc là thành phần cốt lõi của cọc sạc DC, chiếm khoảng 50% giá thành phần cứng của cọc sạc. Việc cải thiện hiệu quả sạc trong tương lai chủ yếu phụ thuộc vào việc cải thiện hiệu suất của các mô-đun sạc. Một mặt, nhiều mô-đun sạc được kết nối song song hơn sẽ trực tiếp làm tăng giá trị của mô-đun sạc; mặt khác, việc cải thiện mức năng lượng và mật độ năng lượng của mô-đun sạc đơn phụ thuộc vào thiết kế tối ưu của mạch phần cứng và phần mềm điều khiển cũng như công nghệ của các bộ phận chính. Những đột phá, đây là những công nghệ then chốt giúp nâng cao sức mạnh cho toàn bộ cọc sạc, giúp nâng cao hơn nữa giá trị của module sạc.

6. Rào cản kỹ thuật trong ngành mô-đun sạc điện ev

Công nghệ cung cấp điện là môn học liên ngành tích hợp công nghệ cấu trúc liên kết mạch, công nghệ số, công nghệ từ tính, công nghệ linh kiện, công nghệ bán dẫn và công nghệ thiết kế nhiệt. Đây là ngành sử dụng nhiều công nghệ. Là trái tim của cột sạc DC, mô-đun sạc trực tiếp xác định hiệu quả sạc, độ ổn định khi vận hành, độ an toàn và độ tin cậy của cột sạc, đồng thời tầm quan trọng và giá trị của nó là rất nổi bật. Một sản phẩm đòi hỏi sự đầu tư lớn về nguồn lực và đội ngũ chuyên gia từ nghiên cứu và phát triển công nghệ đến ứng dụng đầu cuối. Cách chọn bố cục và linh kiện điện tử, nâng cấp và lặp lại thuật toán phần mềm, nắm bắt chính xác các kịch bản ứng dụng cũng như khả năng kiểm soát và kiểm tra chất lượng hoàn thiện của nền tảng đều sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và độ ổn định của Sản phẩm. Những người mới tham gia vào ngành khó có thể tích lũy nhiều công nghệ, nhân sự và dữ liệu kịch bản ứng dụng khác nhau trong một khoảng thời gian ngắn và họ có những rào cản kỹ thuật cao.