鋰電網訊：以800V 平臺為主的大功率超充技術，被車企廣泛宣傳，其也被車企認為是純電產品補能最優質的方案之一，長期以來超充都被市場放在了換電的對立面，認為換電是重資產，推廣性不夠。
而超充宣傳了很長時間，但不管是車端還是樁端落地的數量和速度遠遠低于預期，這里面則是存在著本文要探討的重點：「大功率超充的發展限制」。
需要注意的是，我依然看好超充，包括換電這樣的補能技術，但我們需要讓消費者清楚，在當前階段超充并不能成為車企的核心優勢。
下面我們主要來聊聊，超充的落地難問題。
01、大功率超充的背景了解
用戶需求與充電模式矛盾加深，使得電動車「充電難」、「充電慢」成為充電體驗不佳的痛點，充電難需要建設更多的充電樁，使車樁比降低。
而充電慢有兩種解決路徑：
換電
大功率超充
換電由于需要車身結構支持，并且要自行鋪設換電站，在 C 端，目前只有蔚來一家車企在做。
直流充電功率 P = I (電流) V (電壓)，因此大功率超充也有兩個路線：
大電流
高電壓
大電流超充目前只有特斯拉一家在做，極氪目前也是大電流方案，但還做不到特斯拉的水平。
大電流的問題是會有嚴重的發熱，發熱量 = I2 R，是電流平方乘以電阻，因此當電流提升 1 倍，發熱量會變大 4 倍。大電流超充對散熱要求很高，需要更高效的散熱機制。
高電壓相對而言簡單許多，車端暫且不談，樁端的改造只要把原本低壓的部份換成耐高壓、更改充電模塊，整體改動較少，成本相對可控。
這也是國內車企為什么都在往 800V 高電壓平臺轉的原因之一，像小鵬、廣汽埃安、嵐圖、理想等紛紛進軍 800V 的車載高壓平臺。
先要區分一下，目前常說的快充，是說功率在 180kW 的樁，例如小鵬充電樁單槍充電功率一般是 120kW，雙槍為 180kW，而超充指的是基于 800V 高壓平臺的充電樁，可以上到 480kW 左右的功率。
但注意，「快充」和「超充」并不是規定稱呼，只是行業在字面意思上的區分，所以我們全文說的超充基本都是圍繞 800V 平臺說的。
『宣傳「充電 5 分鐘，續航 200 公里」，可是路上卻極少有大功率的充電樁，只有國網、充電公司跟車企幾個示范站?！?/p>
這是目前超充的現實表現。
相比于歐洲的 Ionity 與美國的 Electrify America 已經鋪開，中國這邊一直只聽樓梯響，不見人下來。
那么問題來了，為什么中國發展 800V 大功率超充會偏慢？
想要回答這個問題，要從兩個角度：
一，車端功率半導體需要升級。
因為 800V 方案對于硬件要求增加，400V 平臺的車必須要升級到碳化硅，車端對于超充的硬件才能達標。而芯片短缺問題一直是汽車行業存在的問題，所以對 800V 的配置會有影響。而車端還有一個則是適配 800V 方案的動力電池。
雖然這兩點有影響，但確實不是核心因素。
二，配電網難以負擔。
配電網端的問題，可能才是 800V 能不能順利落地的關鍵，想要看懂配電網的問題，你需要接著往下看。
02、從配電網看充電站建設
對配電網而言，充電站的最大負荷，由充電站的充電功率與充電樁數量決定，以一個實際規劃來看充電站建設對配電網的影響。
圖中有兩個電源點，分別是 D27 和 D31 兩座變電站，藍色線圈起來的地方。
D27 變電站容量為 1 * 31.5MVA（視在功率）、D31 變電站容量為 2 * 10MVA，該區域有 19 個負荷節點，包括 3 個重要負荷節點，包括精密制造或醫院等。
由于快充需要瞬時強大的功率，當充電需求較大時，可能會引起饋線的電壓波動，影響重要負荷的正常運行
因此，當饋線中含有重要負荷時，需要對充電站接入配電網進行容量約束。
e10、e13、e14、e18 四座充電站，均從現有的饋線引入支路進行供電，只有 e5 充電站，紫星圈起處需要新建饋線。
e5 充電站預計建設 26 臺充電樁，每臺 120kW，充電最大功率為 3.12MW，接入電網任一饋線均會過載，D31 雖然離 e5 較近，但容量較小，因此需要從 D27 新建饋線。
饋線建設除了需要考慮饋線路徑年總成本最小外，還要盡可能使饋線資源的可用裕度最大，為未來預留容量，避免重復建設浪費資源。
路徑編號 1 的饋線成本和可用裕度皆是最優選項，自然是首選，但如果兩者各有優劣，則需就個案進行分析。
充電樁的數量越多，充電站的服務成本越高，但用戶等待的時間成本越少，綜合成本即是「服務成本與等待時間成本之和的最小值」。
綜合成本最小也就意味著，「充電使用功率最優，此時充電站的容量也會是最優。」
對電網而言，1 組 360kW 的超充，不如 3 組 120kW 的快充，因為 1 組 360kW 在單位時間內能服務的車主，不可能比得上 3 組 120kW 快充。
簡單說就是，同樣容量下，電網會偏向設置更多的快充，而不是大功率超充，更重要的是，除了綜合成本的考慮外，800V 超充會放大充電過程中的問題。
什么問題呢？接著往下看。
03、充電樁對配電網的影響
充電樁對配電網有以下影響：
負荷峰谷與線路重載、變壓器負載
負荷峰谷差對配電網的影響最大。
由于無序的電動車充電行為，往往與居民日常負荷曲線高度重合，根據國網北京經濟技術研究院研究高達 85%，簡單理解，居民用電和電動車用電都趕到一起了，電網短時間承擔不了這么大功率。
所以，就會造成峰上加峰，這跟電網希望用電車來削峰填谷的思路正好相反。
以某典型居民區基礎用電負荷為例，在下班晚高峰時，不論是在小區用家充或回家順便到充電站充電，都會造成負荷高峰迭加。
如果充電行為不改變，幾年后總負荷峰值會提升 49.3%，峰谷差高達 73.6%。而這種負荷高峰會嚴重影響供電的安全與平穩，需要改進線路與變壓器，電網要多花額外的成本鋪設新的饋線與添置變壓器。
配電網中的電能損耗主要來自變壓器損耗，分為空載（有功與無功）損耗、負載（有功與無功）損耗。
在變壓器費用與使用時間已知的情況下，根據變壓器未使用率(未使用容量/總容量的比值)，就能得出配電網的資源閑置成本。
由于峰谷差巨大，尖峰負荷具有時間短、幅度高的特點，代表配電網的資源閑置成本很高，設備的使用率偏低。
在城市配電網內，本就存在部份區域變電站容量不足的問題，由于配電網建設阻力大、變電站擴容難，更沒法閑置浪費。
800V 超充的充電功率更大，峰值更高，更會加劇負荷峰谷的差距，使容量更加緊張，對電網的閑置浪費更大。
電壓偏移與電壓越限
電壓偏移會影響電能質量，當嚴重到電壓越限時，則會影響配電網安全。
供電系統由于負荷的變化，系統中各節點的電壓會隨之改變，偏離系統電壓額定值，稱之為：「電壓偏移」。
電壓偏移（%）= （電壓測量值 - 系統標稱電壓）/ 系統標稱電壓 * 100%
照規定，20kV 及以下三相供電電壓偏移為標稱電壓的 ±7% （0.93pu 到 1.07pu 之間）。
由于充電樁充電的瞬時功率很大，會引起電壓偏移加大，甚至超過規定限值，超過限值即是：「電壓越限」。
因此，充電樁的饋線，最好別跟對電能質量有高要求的用戶，如精密制造或醫院的饋線放在一起，容易有問題。
根據國家電網的仿真模型可以看到，當接入充電負荷后，出現電壓越限的現象，藍色框起處，時間是早上上班 8 點到午休前電壓降到 0.93pu 以下，威脅配電網安全運行。
電壓偏移跟電壓越限也會增加電能通過輸電線路傳輸而產生的能量損耗(線損)，線損率是電網評估經濟性的重要指標。線損率 =（線損電量/供電量）* 100%
從原本的 7.85% 上升到 10.14%。
比起一般充電樁，800V 超充造成的電壓偏移情況會嚴重很多，更容易電壓越限。
說人話則是，如果按照現有的配電系統基礎設施，如果一整城市全都是 800V 的超充站，集中使用的話，最夸張的可能會導致整個城市瞬間停電，各種電用設備燒毀。
這就和你在家，同時用十幾個電吹風，導致停電的概念差不多。
各家立志要發展 800V 超充的車企當然知道這個問題的存在，而它們提出的統一解方是「配置儲能」，用儲能化解對配電網的沖擊。
但事情真那么簡單嗎？
03、800V 超充的成本
上面聊到了 800V 對電網的潛在威脅，不過我們都知道企業和電網一定會有對應的解決方案，而目前這個方案則是：「配置儲能」。
而要聊清楚這件事，就必須要了解「換電站」。
很多人提到蔚來換電，最常見的關鍵詞是：「重資產、布置慢、規?；y」。
總結則是：換電站的布置成本太高，C 端的運營很難，規?；臐摿Σ蛔?，遲早會拖垮蔚來。
那來看看 800V 超充的成本，會出乎很多人的意料。
目前充電樁的采購成本在 0.35 - 0.4 元 / W 居多。
800V 超充由于電壓太高，充電模塊采用 IGBT 損耗會太高，要換用 SiC。SiC 現在的價格是 IGBT 的 2.5 - 3 倍之間，由于 SiC 的散熱跟耐熱比 IGBT 性能更佳、損耗更低、體積更小，會有部份的成本降低。
預估 SiC 充電模塊的費用會比 IGBT 貴 1.5 - 2 倍之間。
由于 800V 超充要達到 360kW 甚至 480kW，電流要 450A 到 600A，不能像一般充電樁用風冷，勢必要用液冷，成本也會上升。
因此，充電樁的采購成本會上升 1.8 倍左右，估 0.63 - 0.72 元 / W。
一個 360kW 超充的成本估算約為 23 萬到 26 萬之間。
根據中國充電聯盟技術和認證部主任劉鍇所言：
在電網側，以電力報裝這一細節為例，僅「不允許使用箱變，需要建配電房」的單臺變壓器容量的上限值，在不同地區就有 630kVA、1250kVA、1600kVA 等不同要求。」
kVA 是視在功率，kW 是有功功率，視在功率乘以功率因子 cosФ = 有功功率
按照《功率因子調整電費辦法》，功率因子標準 0.90，適用于 160kVA 以上的高壓供電用戶，為避免過低被處罰，采取更保守的 0.85 計算：
630kVA * 0.85 = 535kW
1250kVA * 0.85 = 1062.5kW
1600kVA * 0.85 = 1360kW
以上計算什么意思呢？
以 360kW 超充樁為例，630kVA 只要安裝 2 臺就超過，1250kVA 可以勉強安裝 3 臺，1600kVA 只能 4 臺以下。
箱變跟配電房的占地不同，申請難度也不同，因此，劉鍇希望制定統一的快速申報流程跟的管理列表。這也是為何很多高速服務區內國網充電樁是 4 座，充電總功率可以壓在 630kVA 以下用箱變就行。
以巨灣技研(廣汽子公司)的 XFC 超充站為例，是 1 個 480kW + N 個 120kW 組成（通常 4 - 5 個）。
宣傳說采用柔性充電，何謂柔性充電？
充電站內，全部智能充電模塊及智能監控系統結合在一起，利用計算機控制技術，對智能充電模塊進行集中的控制管理，并且動態分配充電。
簡單講，就是充電總功率固定，要達到充電樁理論上限，需要天時地利人和，只要不止一人充電，就要共享充電功率。
好處是，可以減少容量、降低變壓器需求，因為功率并不是全部充電樁功率的迭加，而是先看當地能給多少總功率再分配給充電樁。
比如 1 個 480kW + 5 個 120kW 的 XFC 超充站，總功率是 480 +120 * 5 = 1080（kW），功率因子采 0.9，容量需求為 1080/0.9 = 1200(kVA)，變壓器應選 1250kVA。
可是當地容量無法負荷這么高的需求，比如只有 630kVA，功率因子一樣采用 0.9，總功率只有 630 * 0.9 = 567（kW）。
采用柔性充電的意思：「就是拿這 567kW 去分，就算全部充電樁都有人使用，充電總功率最大依然只有 567kW?！?/p>
況且 A480 必須得用埃安 V plus 70 超級快充版，要專用車型才有機會達到 200kW 以上，目前量產只有 3C 版，電壓只有 400V，廠家宣傳的 6C 版，目前未量產。
對其它車而言，只是電流上限更高的快充樁，功率比一般的 120kW 更大些。
以一座 A480 + 5 座 120kW 充電樁的 XFC 超充站試算： 假設 480kW 以 0.65 元 / W、120kW 以 0.35 元 / W 則無需擴容。
480 * 1000 * 0.65 = 312,000
120 * 1000 * 0.35 * 5= 210,000
施工安裝費用粗估 60 萬，包含變壓器、電纜等其它設備。
結果則是：**一座 A480 + 5 座 120kW 充電樁的超充站總成本約為 31.2 + 21 + 60 = 112.2 萬元，這還是不含地租的。
據巨灣科技與天樞能源合作的新聞，預計投資超 10 億元共建 1000 座，與一座 XFC 超充站平均單位成本 100 多萬元相近。
這是建立在不建儲能、不用擴容、無需地租的情況下，單純計算充電樁與其它建設成本。如果想要建設全是超充樁的超充站，那加上儲能，一座站的成本至少是 200 萬起。
那一座 2 代換電站成本是多少？
來看 2022 年 5 月蔚來被行政處罰的公告：
北京市順義區住房城鄉建設委員會責令停工并改正，同時對蔚來處以工程合同價款 1.25% 的罰款，罰款數額為 15,625 元。
工程款總額為 15625 / 1.25% = 125 萬元。
也就是說，一座 2 代換電站不含電池跟地租情況下的成本約 125 萬元，跟一座 XFC 超充站成本 112.2萬元相差不遠。這是一個廣義上的推導，但據我從供應鏈了解到的情況，蔚來 2 代站的成本遠低于上面推算的數字。
重要的是，一座 XFC 占地要 12 個停車位，比換電站大的多，2 代換電站占地 4 個停車位，加上前面回旋估計需 2 個停車位，因此需要 6 個停車位。
也就是說，一旦將這些全部計入地租，那么換電站和超充站兩者成本孰高孰低可就不一定了。并且 800V 超充對電網的沖擊依然存在，柔性充電只是降低沖擊，總究還是要電網扛下所有。
像小鵬明確講 480kW 超充會配儲能，為什么 XFC 不做呢？
很簡單：貴！
04、儲能的成本
XFC 的 800V 超充限制太多，很多是理論上可行，實際上做不到，大多時候跟普通充電樁一樣，根本沒廠家宣傳的神速。
主要原因就是：成本。
巨灣自稱它家的建超充站跟普通快充站一樣，目前在廣州的站，有 90% 使用現有電力容量?？梢娝芮宄?，如果真要達到宣稱的充電功率，不管是電網擴容或建儲能的成本，遠不止上面那些。
電網擴容涉及到很多單位，要根據當地情況決定需要擴容多少，容易擴容的地區在 1200 元 / kVA 上下，不好擴容的翻幾倍都有可能。
擴容要看各地情況難度不一，車企沒有自主權，相反，建儲能決定權在車企手中，自主可控。
何小鵬在 2021 年 1024 科技日上提到：
「在高速的周邊、在相對偏遠的地方，它們很難有很大容量的電容，也就是你想超充，它沒有足夠的電力。
小鵬自研的儲能充電技術，主要為了解決這些容量不足的事情?！?/p>
何小鵬說這句話很重要，只是當時沒人在意，也正是因為小鵬汽車知道落地 800V 超充，現有電容一定不行，只有在超充站增加儲能。
那儲能的成本多少？
中國現在超充配儲能的比例不高，不過在美國很多超充站已經標配儲能。
以美國的 Electrify America 為例，擁有 350kW 大功率超充的站點，將配置一套特斯拉 350kWh、功率為 210kW（210kW/350kWh）的儲能系統。
特斯拉官網沒有此種規格的售價，但在商用能源的選項中，有兩種選項：
6.5MW / 12.8MWh 的售價為：7283,570 美元
3.9MW / 15.5MWh 的售價為：7740,790 美元
粗略計算，1MW 約 27 萬美元、1MWh 約 43 萬美元，此為預估值，由于款項內含施工費及其它費用，因此會有誤差。
1MW = 1000 kW
也就是，Electrify America 一套特斯拉儲能系統，價格約 21 萬美元，按 6.7 匯率計算約為 140 萬人民幣。
跟中國比，還蠻貴的。
特斯拉電池 1kWh 約 430 美元、儲能變流器(PCS) 1kW 約 270 美元，同樣用匯率 6.7 計算，1kWh 約 2880 元、1kW 約 1800 元。
從圖可以看到，中國儲能的成本磷酸鐵鋰 1kWh 在 1000 - 1300 元之間、三元鋰 1kWh 在 1200 - 1600 元之間，只需特斯拉儲能系統的一半。
儲能變流器 PCS 的成本差異更大，1kW 的成本在 320 - 500 元之間，只有特斯拉 PCS 的 1/3 到 1/5。
各項成本全算進去，以華能黃臺 100MW / 200MWh 儲能電站為例，每 kWh 的投資額為 2136 元。
以這為標準，175kW / 350kWh 的成本約為 75 萬。
如果照小鵬宣傳的可以滿足 30 臺車不間斷充電，容量絕對不止 350 kWh。
以小鵬 P7 后驅長續航版為例，電池是 71 度，充電區間從 30% 到 80%，每臺車需充 35.5 kWh。
那么，30 臺這是 35.5 * 30 = 1065 kWh。
差不多是一個 1MWh 的儲能集裝箱(圖中紅色圈起處)。
以 1MWh 計算，PCS 選 500kW，每 kWh 一樣用 2136 元，500kW / 1MWh 的成本約為 213.6 萬元。
結果則是：儲能集裝箱已經比建超充站的成本還高。
雖然可以利用充放電從電網輔助服務賺錢，但從上面的儲能電站經濟指標，能看到投資報酬率并不高。
儲能的成本絕非大家想象的低，超充站絕非大家想象的容易建設。
因此，當大家批評蔚來的換電站是重資產時，有沒有想過大功率超充配儲能的資產更重？
何況蔚來已經通過 BaaS 將換電站電池的成本轉嫁給消費者，而超充的儲能只能通過每天的充放電，慢慢從輔助服務賺錢。
更何況從 Electrify America 大功率超充的實際充電效率，并沒有大家想象的快。
這是 Lucid Air 在 Electrify America 的 350kW 與 150kW 充電的功率。Lucid Air 使用 900V 平臺，宣稱利用 Wunderbox 的升壓技術，可以讓車主有最好的充電體驗。
可以看到 Wunderbox 的升壓技術在 150kW 的充電樁，充電功率甚至可以達到 173kW。
在 350kW 的超充，的確有 300kW 以上的功率，但在充電超過 20% 之后會一路下降，在 42% 時，充電功率已不足 200kW，在 50% 時，充電功率已經跟 150kW 充電樁相差無幾。
也就是說，大功率超充樁的功率維持時間非常短，用戶能享受到的大功率只有在特定樁、特定車、特定溫度環境、電容環境良好的情況下才有。
最重要的充電時間差別呢？
從充電時長來看，車企宣傳的充電 5 分鐘 200 公里能做到。
350kW 的超充在 5.5 分鐘里面，增加續航 100 英里（約 161 公里），充進 21.7 度電(Lucid Air 電池包 113 度、EPA 續航 520 英里)。
以小鵬 P7 后驅超長續航版為例，81 度電 NEDC 續航 706 公里，同樣充進 21.7度電量下，增加的 NEDC 續航為 189 公里。況且小鵬是 480kW 的超充樁，功率更大，因此充電 5 分鐘，理論上的確能增加超過 200 公里的續航。
但注意，這要在最理想情況下才行。
在 200 英里的時候，兩充電樁充電時長差距最大，差距是 6 分鐘，結合前面說的，在充進 50% 電量時，兩者的充電功率相差無幾，50% 電量為 260 英里?？梢哉f充電時長在充進 50% 之后，兩者沒有區別，充電時長一直保持在 6 分鐘多。
也就是說，只充前 50% 大功率超充會非常強，一旦進入后 50%，充電時間差別不大。
前面的埃安 V plus 70 3C版，是用三維多孔石墨稀的負極材料，并且要用自家充電樁，才能達到這么快的充電效率。
但你肯定會說，我要的就是前 50%，用戶不需要充滿，但事實是前 50% 的大功率充電提升的時間可能比普通快充快十幾分鐘，而整個充電周期提升的速度可能只有不到 20 分鐘，這 20 分鐘很寶貴，對于車企來說是有動力去做的。
只不過，車企特別是新品牌、小車企，可能會出現心有余而力不足，第一是超充站里的樁站建設、配置儲能、地租等綜合成本已經超過了換電站，車企負擔不起這么重的資產；第二是由于車企的地域性區別，很多車企可能在部分大城市根據無法進入城區。
除了車企，如果想要布置大功率充電站，大概率就要增加電容，但這個不受車企掌控，而且為了增加的十幾分鐘讓電網花上千億美金改造城市的電力基建，這個動力確實不夠大。
你肯定又說，那大功率充電是趨勢，如果從政策層面驅動呢？
這個方法倒是可行，因為我們國家進入 21 世紀以來，農村地區的電網已經經過了 3 輪系統性改造，國家層面推動大功率超充確實可行，但依然有一個現實問題，那就是：時間。
05、800V 平臺的意義
很多時候，車企的宣傳帶偏了 800V 平臺的意義，似乎大功率超充能很快把電充滿，解決充電慢，就是 800V 平臺的存在價值。
顯然，這么理解不立體。
800V 平臺對電車而言，最大的意義是「降低能耗」，800V 由于更高的電壓，在同等功率下，電流只需 400V 的一半。
前面有寫到發熱量 = I2R，一半的電流，代表發熱量只剩 1/4。
雖然電車的電機效率很高，發熱量本就不大，但相對應的散熱器件，依然要占據空間，現在發熱量更小，散熱器件相對應也能減少。
并且 800V 平臺需要用 SiC 組件，SiC 的熱導率跟耐熱值比 IGBT 好上許多，散熱器件可以進一步減少。
SiC 能進一步縮小電機、電控的體積，騰挪出更多的空間。
800V 平臺有著更好的能源使用效率、更輕的重量，帶來續航里程的增加，為車主帶來實惠。
寫到最后，我想說的是，就像開頭提到的大功率超充補能確實是比較好的補能方案，從目前看來它確實也是車企主要發展的方向，從大趨勢上來看我不用懷疑。
但問題在于，車企把大功率超充當成了產品銷量的救命稻草，從而讓消費者來負擔車端的成本，但事實的結果是以 800V 為主的大功率超充落地存在著非常多的困難：
全超充樁的超充站在現有的電力基礎設施條件下，需要配置儲能，這會導致整個站的建設成本超過換電站；
越多的超充站布置，意味著城市電容壓力巨大，電網有沒有動力去做這么大投資去改造基礎設施；
即使可以改造，南北電力集團怎么去做供電匹配；
在各個城市的布站位置同樣是一大難題，核心區域的租地非常難拿。
即使以上問題都可以通過技術、政策解決，但這里面依然有一個時間的問題，也就是說，按照目前 800V 架構的純電車來看，當前購買后在車的 1 - 5 年的黃金使用期內，用戶很難真正意義上使用到 800V 帶來的優勢。
