導讀：隨著新能源汽車在中國的蓬勃發展，續航里程的焦慮逐步被補能焦慮所取代。充電問題被認為是新能源汽車推廣的“最后一公里”，對于新能源汽車的普及發展至關重要。
新能源汽車的超預期增長，充電設施成為了剛需.2018年底召開的中央經濟工作會議上明確：5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網作為“新型基礎設施建設”。根據中國充電聯盟發布數據顯示，截至2022年11月，聯盟內成員單位總計上報公共充電樁173.1萬臺。今年前11個月，全國充電基礎設施累計數量為494.9萬臺，同比增加107.5%；充電基礎設施增量為233.2萬臺，其中公共充電樁增量同比上漲105.4%。
▲圖1. 中國的充電設施的增加
2022年1-11月，充電基礎設施增量為233.2萬臺，新能源汽車銷量606.7萬輛，充電基礎設施與新能源汽車繼續爆發式增長。樁車增量比為1:2.6，如果僅從數量來看，充電基礎設施逐步開始符合消費者的需求，但是充電方式的單一仍然不能滿足新能源汽車進一步普及的要求，這里的核心是補能速度和便利性的矛盾。
▲圖2. 目前中國的車樁比
從補能的手段來看，之前主要靠強制家裝慢充設施，但這個方案會受制于小區的用電容量和停車位產權問題。隨著充電設施往公共領域方向拓展，行業內主要有兩種意見，即快充派和換電派。技術層面來看，這兩種補能方式都有一定的市場空間，但在市場層面，誰率先跑通市場化運營，誰就可能一家獨大。
● 快充
這是消費者最喜歡，也是最像加油的模式。在各大充電站中，快充樁前總是排著長隊，而慢充樁則無人問津。消費者不愿意在補能上花費太多時間，快充因為不改變原有用車習慣而受到消費者歡迎，是目前汽車企業一直堅持快充戰略的根本原因。在現實層面，快充卻存在電力供應和車型支持兩方面的困擾。
車型先不說，快充客觀上存在的配電升級問題是，對電網沖擊很大，10個100～200kW的直流充電樁，需要一個額定1MW的變電站。一方面，電網審批很困難；另一方面，如果完全靠快充樁解決問題，對全國配電網擴容壓力巨大，所需總投資額將是十萬億級別的。
● 換電
車電分離和換電模式。與傳統的充電樁補電模式相比，換電具備高效補能和降低初期購車成本的優勢。
在高效補能方面，乘用車換電僅需1～5分鐘左右，與傳統充電樁相比具有絕對優勢；在初期購車成本方面，由于動力電池占比40％左右，“車電一體”的充電模式使整車成本被大幅抬高，車電分離模式下，電動車購置價最高可下降一半。但問題在于長期使用的話，實際電池租賃成本并不低，在車輛使用全壽命周期里，租賃費用要高于購買成本。
換電既可以緩解充電時間長的問題，集中充電也可以減少電網壓力，自然更受企業歡迎；同時換電在一定程度上可以規避快充對電池、車輛帶來的安全風險。換電站一般采用慢充，但換電規模和周轉率受到電池數量制約，在用電高峰期也會遇到擠兌的情形。比如，11月長春出租車換電問題就凸顯出換電模式在北方低溫環境下的重大局限性。
▲圖3. 兩種主要的派別
● 分布式移動補電
除了快充和換電之外，消費者還有別的選擇嗎？其實市場上現在一種新型的補能模式——移動補電，正在嶄露頭角。這個模式可以結合快充和換電的部分優勢。
從設計原理來看，這是一個隨時能移動的充電站，相當于我們手機的移動電源，能夠保證隨時隨地都能充到電。目前在市場上，已經出現了多種移動補電的方案，如移動能源補電車、移動儲能車、移動充電機器人等解決方案。
◎ 移動能源補電車
移動補電車相當于一座小型“充電站”，作為分布式儲能電源或應急電源其作用是隨時隨地為電動汽車應急充電。移動充電車可利用快充模式，在緊急情況下，給電動汽車充電，這種移動補電車進行特殊情況補電。
▲圖4. 移動補電車
◎ 移動充電機器人
在擁擠的城市地下車庫中，找到一個空閑的充電樁事一件麻煩事情。但通過移動式智能充電機器人，可以讓機器人去不帶充電樁的車位給車補能，目前市面上的充電機器人可以做到一次性充滿續航里程約 600km 的新能源車。
改變了原來車找樁的方式，變成了樁找車——通過小程序或APP 來呼叫充電機器人，機器人聽到呼叫之后就會根據預先規劃好的路線自主行駛至指定位置充電，充完可以自行返回。
▲圖5. 移動機器人
二、移動補能的使用前景
● 移動補能場景
這種移動補能的機器人，是目前充電設施布局的一種新型的方式。從運用范圍來看，可以為公共停車設施、購物和娛樂中心、酒店、車隊運營商和業主提供方便快捷的充電，克服固定電動汽車充電樁和換電站的限制，并節省昂貴的電力基礎設施擴容費用。這個機器人還可以通過屏幕的數字廣告服務器可以為設施產生廣告收入并顯示定制信息。充電機器人可以通過移動應用程序或車載信息娛樂系統被召喚到電動汽車所在的停車位。充電結束后，機器人能夠自行返回其基地，通過電網、電池或太陽能或這些的組合進行充電。
這是一種新型的MPS（Mobile Power Solutions）充電解決方案，在靈活部署方面有較為明顯的優勢，同時也符合“根據用戶側應用場景推動新能源設備”的政策方向，作為用電側的分布式儲能功能，為新型能源網絡架構提供支點。
● 移動補能“搬電”的意義
在移動補能的設計中，很有意思的是：這個機器人從電網上取電，也是一種典型的分布式移動儲能設施。這可以理解為一個可移動的儲能系統，通過為電網運行提供削峰填谷、調頻調峰，有序充電，緊急支撐等調配服務。然后根據停車場內的需求，把這個電有效地提供給電動汽車的充電用戶。同時根據區域的電力負荷，節約火電調峰調頻負荷，節約二氧化碳排放，產生碳交易收益。
對消費者來說，只要一個區域里面有這些移動的儲能+充電系統，當需要的時候，只需要用手機就能實現“無感”充電。
三、布局移動補能的公司和產品
移動補能的特點在于：
◎ 從用電角度看，MPS充電擺脫了電網的束縛，實現削峰填谷和減少電網負荷，讓充電更安全更有保障；
◎ 從場地角度看，MPS充電突破了空間局限，部署更靈活；
◎ 從應用場景看，MPS實現了既是充電樁又是儲能站，經濟效益直接翻倍。
目前在這個市場上已涌現出不少參與者，但主要以概念設計為主，如何跨越概念到實用化產品之間的鴻溝，考驗的是入局者的技術與資源能力。目前的參與者包括有電池公司孵化（遠景、國軒）、汽車公司設計（大眾）和電力公司孵化，另外一些新興科技公司也瞄準了這一市場。
比如大眾汽車集團設計概念版的Mobiler Laderoboter（移動式充電機器人），通過允許充電器進入車輛來緩解充電難的問題。充電機器人配有攝像頭，激光雷達和超聲波傳感器，可以使用機械臂和25 kWh電池“貨車”自行為停放的汽車充電，充電功率達到了50kW。
▲圖6. 大眾的充電機器人概念
電池企業的遠景充電機器人「摩奇」（Mochi），采用遠景AESC車規級安全電池，單臺容量為70千瓦時，充放功率為42千瓦，適配市面上主流電動車型。這臺充電機器人搭載了激光雷達、超聲雷達等多傳感器，具備自動行駛和自動充電的功能；面對障礙物，可實現安全停止。
▲圖7. 遠景的移動充電機器人
另一家電池企業國軒高科也自主研發并制造易佳電智能移動儲能充電樁，通過移動充電的方式解決充電問題。產品具有易布局、多場景、大容量和高功率等特點。
▲圖8. 國軒的設計
除了車企和電池企業，一些新興科技公司也頗具破局潛力。今年2月于上海成立的國廣順能就高調宣布入局MPS，并打造了DHForce黑馬原力品牌，通過最新一代智能移動充電產品，為用戶提供全鏈路無感充電服務。其創始人鄧曉光曾就任于西門子VDO、上汽集團新能源、哪吒汽車、清陶固態電池，也是現行國家充電標準起草人之一，是一手打造量產50萬以上產品的資深汽車人，網聚了一批能源領域專家、國際權威認證機構專家以及來自阿里、華為、大眾、特斯拉等企業核心管理層。據悉其產品將于明年開啟試運營，市場是否會迎來期待已久的切實解決痛點的好產品，我們將持續關注。
從目前來看，想要打造出完整的移動充電產品，并推廣和普及起來，科技公司的機會更大一些。
▲圖9. 國廣順能的方案
小結：要打造好中國的補能體系手段有很多，對用戶而言，閉環的移動分布式充電是一種既有趣也更便利的方案，且很有潛力——把儲能和移動充電結合起來的MPS，既可以為電網運行提供削峰填谷、調頻調峰，有序充電，緊急支援等調配服務；又能節約火電調峰調頻負荷，節約二氧化碳排放，產生碳交易收益。
目前這一尚處啟動期藍海階段的市場，已經開始吸引各類典型實力玩家入局，移動充電的社會價值及市場價值逐漸凸顯，相信市場期待的更實用的解決方案也會提早到來。
來源：汽車電子設計 作者：朱玉龍
