近日,有件事在微博上吵得挺厲害。
特斯拉中國副總裁陶琳在微博上否認了「特斯拉或會在中國采取換電模式」的傳言。同時陶琳還認為換電只適用于公共交通,而大功率快充更適用于大規模民用,「不斷加大充電樁的布局,同時提高充電效率,我們認為這是解決用戶充電焦慮的最佳方案」。
一天之后,蔚來企業傳播高級總監馬麟也在微博上發表了自己的看法。他認為由于出發點不同,蔚來和特斯拉看待「換電」及「補能」的視角不一樣。「換電站在蔚來看來是重要的基礎設施,考量的是用戶體驗和用戶利益。換電好不好,用戶最有發言權。」
這次隔空對話引發了非常熱烈的討論。拋開一些激烈言辭,評論區討論的重點主要有幾個: 1. 當年手機筆記本也可以直接換電池,但現在都向一體化+快充轉型了; 2. 超高功率快充還沒有正式落地,現階段換電更符合實際; 3. 決定換電站效率的不是換電速度,而是多久可以充滿。
與集中式的汽油不一樣,電力是更分布式的,它更像是一種公共付費資源,討論消耗電力的電動車,我們認為應該跳出汽油時代的框架。另一方面,孵化特斯拉的美國,與蔚來誕生的中國,對待電力資源的態度其實有著很大的差異。在中國市場討論特斯拉 VS 蔚來,討論換電 PK 超充,本質上是在討論「快充和換電,哪個才是更適合國內市場的利用資源方式?」
我們今天的文章很長、很多數字,角度也很特別,但在深入原命題之前,得把背景描繪清楚。
汽車不是手機!
首先得把一個「誤區」解釋下。有朋友不認同換電,覺得「當年手機筆記本也可以直接換電池,但現在都向一體化+快充轉型」,所以汽車換電是走了消費電子的老路,而且是死胡同。
但事實是,手機這次真的不背鍋。手機筆記本等行業正處于快充軍備競賽,這沒錯。消費電子用 BTB(board to board)連接取代可拆卸電池容易失靈的觸點,也的確是一種更穩定的設計。
但手機筆記本拋棄可拆卸電池,其核心訴求在于內部寸土寸金的空間。可拆卸電池需要獨立的塑料外殼、獨立的連接結構,這些浪費掉的空間,可以換取手機電腦更多的續航、更好的散熱環境、更穩定的一體式框架、更輕薄的機身等等。 除此之外,
(1)金屬、玻璃甚至碳纖維等更具質感的材料在手機電腦上普及,導致可拆卸電池成本上升、
(2)絕大部分不超過 36 個月的更換周期,也不需要換電池保證電量。。.等等與汽車截然不同的訴求,都是消費電子難以復制的「一體化」源頭。另一個可能更核心的,不能用手機換電類比汽車換電的原因,在于汽車和手機的體量不同,造成了它們對電網負荷的影響程度不一致;又或者說電動汽車對電網負荷的單位影響,比起手機遠要更大。
根據北京電網數據,北京市也在 1 月 6 日錄得 2451 萬千瓦(24.51MW)的用電高峰,也是最近 20 年來北京首次冬季用電負荷超越夏季;上海更是在 1 月 8 號達到了 3339 萬千瓦的冬季用電記錄,并同時打破所有夏季記錄。
城市用電需求越來越大,這是現狀。
目前特斯拉使用的 V3 快充峰值功率可達 250kW。而如果一個城市內僅 1 萬輛車在 250kW 功率下充電,都將帶來 250 萬千瓦,相當于北京峰值 10% 的用電負荷。
這個數字相當于 1.25 億臺 iPhone 同時以 20W 的功率,或者 4125 萬臺 MacBook Pro 快充。1.25 億臺相當于 2018 全球 iPhone 總銷量的 60%,而 2017 年蘋果一共才賣出 2000 萬臺電腦,體量差別一目了然。 除了單純的體量不同,我們說「電動汽車比手機給予電網的負荷更大」,其實還要從其他維度計算,比如說「單位建筑面積用電容量」這個指標。
根據我國《電網業擴供電方案編制導則》要求,建筑面積在 50 平方米及以下的住宅用電每戶容量宜不小于 4KW,大于 50 平方米的住宅用電每戶容量宜不小于 8KW,也就是 80-160W 每平方米的容量。 按照我國標準雙面停車位 2.5x6 米的最大值計算,250kW 快充網絡會帶來 16667W 每平方米容量,是住宅的 104-208 倍。 也就是說,蓋一層充電站,對電網的負荷可能相當于蓋了一座208層的住宅。 想要看透特斯拉與蔚來、充電 VS 換電的隔空論戰,類比消費電子明顯行不通,我們得更上綱上線一點。
特斯拉的能源帝國 北緯 36°10′,西經 115°08′,這是「賭城」拉斯維加斯的地理位置。這座 170 萬人口的城市每年吸引著全球 4000 萬游客,是內華達沙漠中唯一永恒閃耀的星光。而同時,根據美國能源信息署(EIA)的數據,賭城每年也消耗掉內華達州 87% 的能源消費總量(2016)。
在這個城市,特斯拉于 2019 年 7 月布下了第一座「終極」 Supercharger 超充站。之所以說它「終極」,是因為特斯拉首次在這座充電站內使用了「full Tesla ecosystem 特斯拉全生態」:Solar Roof 太陽能屋頂將賭城充沛的光照資源轉化為電力;PowerPack 儲能裝置將這些電力儲存起來;而 Supercharger V3 將電力分配給每一輛特斯拉汽車。而馬斯克的最終目標,是將北美地區每一棟 House,都轉化為特斯拉的生態系統個體。
2019 年三季度財報會議,馬斯克說 Tesla Energy 將會在三年內成為媲美汽車業務的核心——第二天,特斯拉正式發布 Solar Roof V3。和 V2 相比,Solar Roof V3 達成了近乎不可能的技術飛躍。其中最核心的改進,在于 Solar Roof V3 可以完全代替原有的屋頂。特斯拉官網稱其可以承受相當于 15 級風力的侵襲,還能抵擋直徑 2 英寸的冰雹打擊。 另外,以一塊 2000 平方英尺(173 平方米)的 Solar Roof V3 為例,購買+安裝的費用僅為 5.5 萬美元左右。而根據美國屋頂裝修網站 roofcostestimator.com ,防護較好的板巖屋頂,2400 平方英尺平均也需要 5 萬美元。這樣的價格,代表 Solar Roof 已經成為了北美家庭的清潔能源「入口」,特斯拉的清潔能源生態基石也終于圖窮匕見。
沒錯,SEXY 家族、SEMI 半掛、Cybertruck 乃至 Roadster,都不是馬斯克宏偉藍圖內的核心,那片瓦和那塊電池才是。
2020Q4,Tesla Energy 儲能項目裝機量達到了 1584MWh,環比翻番,同比增長幅度更是達到了恐怖的兩倍。按照這樣的規模,特斯拉儲能部門 2021 年將實現 6GWh 的裝機量,相當于在地里「種下」11 萬輛標準續航增強版 Model 3。以 Solar Roof 為起點,PowerPack 和 PowerWall 為中轉站,特斯拉構建了完整的「清潔能源生態單位」,并已經將其推上了快速成長的軌道,財報里面瘋狂增長的數字就是體現。
目前依然處于特斯拉業務核心的電動汽車,長遠來看,則是這套能源應用場景中的「鑰匙」,用智能電動的出行方式,加速特斯拉能源生態的推廣。
充電換電,淮南淮北
毫無疑問,特斯拉的超充網絡已經成為了其能源體系的明星,伴隨著冉冉升起的家庭儲能業務,共同構筑了馬斯克下一階段的宏偉藍圖。
但這幅藍圖可以在太平洋西岸的中國復現嗎?
《晏子春秋·雜下之十》里面這樣說:「橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳,葉徒相似,其實味不同。所以然者何?水土異也。」
橘生淮南是經典,而對于出行領域電力的應用,典故完全可以照進現實——特斯拉的超充體系,在中國同樣會水土不服。 我們前面用了大量篇幅鋪墊,是為了給兩個觀點提供論據:
1. 汽車的充電和換電和手機截然不同,對社會影響的量級也不啻天淵,因此不能一并而談;
2. 特斯拉式的能源生態非常美好,且已經形成了獨具特色的,幾乎沒有短板的完整閉環。
于是前情提要說清楚之后,我們終于可以討論本期文章的原命題——快充和換電,哪種是更高效利用中國社會資源的形式?
我們認為換電更像是長在淮南的橘子,而超充,則更可能是「生于淮北而為枳」。
首先從居住結構出發,特斯拉能源生態的基石——Solar Roof,已經極難在中國復制。
根據美國統計局 2014 年的數據,全美一共有 77% 的人口居住在獨棟住宅(包括聯排別墅 townhouses),只有 20% 的美國人口居住在單間公寓內。至于中國有多少比例的人口住在獨棟住宅里面,相信不需要數據,大家的結論應該比較一致。
從馬斯克的邏輯出發,Solar Roof 和 Powerwall 的核心意象應該總結為「削峰填谷的手段」+「混亂電網體系下維持個人用電穩定的產品」。
我們先來聊聊「混亂電網體系下維持個人用電穩定的產品」,這個概念應該怎么理解?
1996 年,聯邦能源管理委員會 FERC 頒布了 888 號法令,明確規定電網的擁有者不能同時擁有發電和供電企業,鼓勵建設 RTO(區域電網運行中心)/ISO(獨立系統運行中心)。
這項法令的誕生,很大程度上要歸結于美國相對復雜的電網供應體系:
超過 500 家電力公司(根據維基百科數據,前 15 位均為投資人持有)組成了多個區域電網,且不受政府干涉。 前不久的德州寒潮,電價飛漲,其中一個原因就在于這個極度「自由」的網絡。Solar Roof、Powerwall 不僅社會架構上適用,電力背景方面也同樣對美國因地制宜。 但在電力市場統一調配的中國,一個如今沒有將來也很難有 Solar Roof 的市場,特斯拉的能源體系相當于「有力沒處使」。
什么力?分流超高功率快充帶給電網的壓力。 根據《深圳特區報》的數據,2019 年深圳充電樁充電量達 4700 萬千瓦時,同比增長 86%。同時統計數據顯示,晚上 19 時至 21 時為私家車充電高峰期。 19-21 時,還是社會用電高峰的頻發期。根據國家電網的數據,今年江蘇、上海、天津等地的用電尖峰記錄,均在 19 時左右錄得。 失去 Solar Roof 和 Powerwall 的調節,一個個特斯拉 Supercharger 超充站,可能就將和其他高功率快充一樣,成為電網在每一個 19 時的重負荷點。
「調節」,指的就是「削峰填谷的手段」。 削峰,意思是降低峰值需求;填谷,意思是增加波谷時段需求。我國眾多城市開始推行的「峰谷電價」,就是一個典型的削峰填谷例子。 但對于電動汽車用戶來說,波谷充電有一個小弊端:低價尊重了人性,但十一點往后六七點截止的波谷時段沒有尊重生物鐘。
只有家充樁+預約充電的結合才能完美適配谷時充電,但私有車位充電普及難度又太高。 如何有效填補政策優惠與個人主觀能動性之間的鴻溝?換電是一種有效的嘗試。
上文提到過,快充站的容量密度可以達到住宅的 200 倍,但我們真正擔心的不是密度,而是高密度在忙時帶來的負荷。 理論上,只要補能飽和期與電網的尖峰時刻錯開,甚至讓它精準落在電網供遠大于求的時間段,也就是谷時,容量密度就不再是憂慮。
從這個角度出發,「決定換電站效率的不是換電速度,而是多久可以充滿」是對的,但同時也不太對。 決定換電站效率的要素其實有很多,包括它能否精準地在電網閑時快速充滿電池,同時能否在傳統的補能忙時快速服務車主,并且在此基礎上盡量縮小占地空間。 而充電體系很難做到這一點,起碼在電網供電能力飛躍之前,充電體系仍然更多地是「負荷」,而不是「調節」。
「換電」更適合中國? 今天的文章里,只有開頭提到了蔚來。 因為我們認為上周末蔚來與特斯拉的論戰,更像是換電和充電兩種補能路線的技術之爭。可以做換電的不僅包括蔚來,而至于為什么說了那么多特斯拉,也許是因為其他車企,邏輯還沒馬斯克這么明朗。 縱觀這次大討論,換電就是「別人幫你充好電」,這么簡單粗暴嗎? 是也不是。
換電的「換」,本質是時間的轉移。服務提供者收集了用戶分散的補能時間,并且統一分配,這才是換電更深層的含義。 對于絕大多數無樁用戶,換電相比充電時間安排更自由;對于電網,它需要應付的從零散且與傳統用電項目高度重合的個體,轉移到單一且靈活的換電供應商。 這種調配方式同樣存在弊端,比如現在換電站數量不多,且基本只有蔚來在花大力氣做;比如忙時可能很難保證快速充滿每一塊電池,等等。
但相比純粹的超高功率充電體系,換電目前提供了另一種選擇。
完整體 Supercharger 更像一種能源產品,它精準匹配了美國社會結構和電力網絡特點,讓特斯拉超越車企,成為了一家能源方案供應商。
但在中國的電力體系下,殘缺了的超充站,天然地是水土不服的。失去儲能方案加持的超充站,只會成為電網的負荷點,而不是調控點。
另一方面的思考,則是如果特斯拉成為了中國建立快充樁最多的公司之一,那它也將搖身一變成為中國最大的電力方案供應商之一,并且是美國公司利用了中國的發電能力。
如果超充站成為了某個區域內最大的忙時用電單位,某種意義上講,就是社會資源的「搶占」。
同樣在中國市場上考慮,換電同時適應了電力體系和社會結構。首先是成功轉移了補能峰值,其次是適用于個人充電樁難以普及的國內主流公寓型城市。
從這個角度看,換電還真就是長在淮南的多汁橘子。
編輯:jq
-
特斯拉
+關注
關注
66文章
6347瀏覽量
126976 -
蔚來汽車
+關注
關注
1文章
647瀏覽量
20579 -
超充
+關注
關注
0文章
94瀏覽量
161
原文標題:蔚來VS特斯拉,換電PK超充,誰會在中國贏?
文章出處:【微信號:e700_org,微信公眾號:汽車工程師】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
蔚來的換電體驗有多好
奇瑞蔚來換電合作車型預計今年三季度上市
蔚來宣布實現江蘇換電縣縣通
廣東電網與蔚來合作,肇慶首座蔚來換電站正式上線
安科瑞為蔚來充換電站數字化監控和運維解決方案

安科瑞為蔚來充換電站數字化運維提供解決方案

評論