近日,有件事在微博上吵得挺厉害。
特斯拉中国副总裁陶琳在微博上否认了「特斯拉或会在中国采取换电模式」的传言。同时陶琳还认为换电只适用于公共交通,而大功率快充更适用于大规模民用,「不断加大充电桩的布局,同时提高充电效率,我们认为这是解决用户充电焦虑的最佳方案」。
一天之后,蔚来企业传播高级总监马麟也在微博上发表了自己的看法。他认为由于出发点不同,蔚来和特斯拉看待「换电」及「补能」的视角不一样。「换电站在蔚来看来是重要的基础设施,考量的是用户体验和用户利益。换电好不好,用户最有发言权。」
这次隔空对话引发了非常热烈的讨论。抛开一些激烈言辞,评论区讨论的重点主要有几个: 1. 当年手机笔记本也可以直接换电池,但现在都向一体化+快充转型了; 2. 超高功率快充还没有正式落地,现阶段换电更符合实际; 3. 决定换电站效率的不是换电速度,而是多久可以充满。
与集中式的汽油不一样,电力是更分布式的,它更像是一种公共付费资源,讨论消耗电力的电动车,我们认为应该跳出汽油时代的框架。另一方面,孵化特斯拉的美国,与蔚来诞生的中国,对待电力资源的态度其实有着很大的差异。在中国市场讨论特斯拉 VS 蔚来,讨论换电 PK 超充,本质上是在讨论「快充和换电,哪个才是更适合国内市场的利用资源方式?」
我们今天的文章很长、很多数字,角度也很特别,但在深入原命题之前,得把背景描绘清楚。
汽车不是手机!
首先得把一个「误区」解释下。有朋友不认同换电,觉得「当年手机笔记本也可以直接换电池,但现在都向一体化+快充转型」,所以汽车换电是走了消费电子的老路,而且是死胡同。
但事实是,手机这次真的不背锅。手机笔记本等行业正处于快充军备竞赛,这没错。消费电子用 BTB(board to board)连接取代可拆卸电池容易失灵的触点,也的确是一种更稳定的设计。
但手机笔记本抛弃可拆卸电池,其核心诉求在于内部寸土寸金的空间。可拆卸电池需要独立的塑料外壳、独立的连接结构,这些浪费掉的空间,可以换取手机电脑更多的续航、更好的散热环境、更稳定的一体式框架、更轻薄的机身等等。 除此之外,
(1)金属、玻璃甚至碳纤维等更具质感的材料在手机电脑上普及,导致可拆卸电池成本上升、
(2)绝大部分不超过 36 个月的更换周期,也不需要换电池保证电量。。.等等与汽车截然不同的诉求,都是消费电子难以复制的「一体化」源头。另一个可能更核心的,不能用手机换电类比汽车换电的原因,在于汽车和手机的体量不同,造成了它们对电网负荷的影响程度不一致;又或者说电动汽车对电网负荷的单位影响,比起手机远要更大。
根据北京电网数据,北京市也在 1 月 6 日录得 2451 万千瓦(24.51MW)的用电高峰,也是最近 20 年来北京首次冬季用电负荷超越夏季;上海更是在 1 月 8 号达到了 3339 万千瓦的冬季用电记录,并同时打破所有夏季记录。
城市用电需求越来越大,这是现状。
目前特斯拉使用的 V3 快充峰值功率可达 250kW。而如果一个城市内仅 1 万辆车在 250kW 功率下充电,都将带来 250 万千瓦,相当于北京峰值 10% 的用电负荷。
这个数字相当于 1.25 亿台 iPhone 同时以 20W 的功率,或者 4125 万台 MacBook Pro 快充。1.25 亿台相当于 2018 全球 iPhone 总销量的 60%,而 2017 年苹果一共才卖出 2000 万台电脑,体量差别一目了然。 除了单纯的体量不同,我们说「电动汽车比手机给予电网的负荷更大」,其实还要从其他维度计算,比如说「单位建筑面积用电容量」这个指标。
根据我国《电网业扩供电方案编制导则》要求,建筑面积在 50 平方米及以下的住宅用电每户容量宜不小于 4KW,大于 50 平方米的住宅用电每户容量宜不小于 8KW,也就是 80-160W 每平方米的容量。 按照我国标准双面停车位 2.5x6 米的最大值计算,250kW 快充网络会带来 16667W 每平方米容量,是住宅的 104-208 倍。 也就是说,盖一层充电站,对电网的负荷可能相当于盖了一座208层的住宅。 想要看透特斯拉与蔚来、充电 VS 换电的隔空论战,类比消费电子明显行不通,我们得更上纲上线一点。
特斯拉的能源帝国 北纬 36°10′,西经 115°08′,这是「赌城」拉斯维加斯的地理位置。这座 170 万人口的城市每年吸引着全球 4000 万游客,是内华达沙漠中唯一永恒闪耀的星光。而同时,根据美国能源信息署(EIA)的数据,赌城每年也消耗掉内华达州 87% 的能源消费总量(2016)。
在这个城市,特斯拉于 2019 年 7 月布下了第一座「终极」 Supercharger 超充站。之所以说它「终极」,是因为特斯拉首次在这座充电站内使用了「full Tesla ecosystem 特斯拉全生态」:Solar Roof 太阳能屋顶将赌城充沛的光照资源转化为电力;PowerPack 储能装置将这些电力储存起来;而 Supercharger V3 将电力分配给每一辆特斯拉汽车。而马斯克的最终目标,是将北美地区每一栋 House,都转化为特斯拉的生态系统个体。
2019 年三季度财报会议,马斯克说 Tesla Energy 将会在三年内成为媲美汽车业务的核心——第二天,特斯拉正式发布 Solar Roof V3。和 V2 相比,Solar Roof V3 达成了近乎不可能的技术飞跃。其中最核心的改进,在于 Solar Roof V3 可以完全代替原有的屋顶。特斯拉官网称其可以承受相当于 15 级风力的侵袭,还能抵挡直径 2 英寸的冰雹打击。 另外,以一块 2000 平方英尺(173 平方米)的 Solar Roof V3 为例,购买+安装的费用仅为 5.5 万美元左右。而根据美国屋顶装修网站 roofcostestimator.com ,防护较好的板岩屋顶,2400 平方英尺平均也需要 5 万美元。这样的价格,代表 Solar Roof 已经成为了北美家庭的清洁能源「入口」,特斯拉的清洁能源生态基石也终于图穷匕见。
没错,SEXY 家族、SEMI 半挂、Cybertruck 乃至 Roadster,都不是马斯克宏伟蓝图内的核心,那片瓦和那块电池才是。
2020Q4,Tesla Energy 储能项目装机量达到了 1584MWh,环比翻番,同比增长幅度更是达到了恐怖的两倍。按照这样的规模,特斯拉储能部门 2021 年将实现 6GWh 的装机量,相当于在地里「种下」11 万辆标准续航增强版 Model 3。以 Solar Roof 为起点,PowerPack 和 PowerWall 为中转站,特斯拉构建了完整的「清洁能源生态单位」,并已经将其推上了快速成长的轨道,财报里面疯狂增长的数字就是体现。
目前依然处于特斯拉业务核心的电动汽车,长远来看,则是这套能源应用场景中的「钥匙」,用智能电动的出行方式,加速特斯拉能源生态的推广。
充电换电,淮南淮北
毫无疑问,特斯拉的超充网络已经成为了其能源体系的明星,伴随着冉冉升起的家庭储能业务,共同构筑了马斯克下一阶段的宏伟蓝图。
但这幅蓝图可以在太平洋西岸的中国复现吗?
《晏子春秋·杂下之十》里面这样说:「橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳,叶徒相似,其实味不同。所以然者何?水土异也。」
橘生淮南是经典,而对于出行领域电力的应用,典故完全可以照进现实——特斯拉的超充体系,在中国同样会水土不服。 我们前面用了大量篇幅铺垫,是为了给两个观点提供论据:
1. 汽车的充电和换电和手机截然不同,对社会影响的量级也不啻天渊,因此不能一并而谈;
2. 特斯拉式的能源生态非常美好,且已经形成了独具特色的,几乎没有短板的完整闭环。
于是前情提要说清楚之后,我们终于可以讨论本期文章的原命题——快充和换电,哪种是更高效利用中国社会资源的形式?
我们认为换电更像是长在淮南的橘子,而超充,则更可能是「生于淮北而为枳」。
首先从居住结构出发,特斯拉能源生态的基石——Solar Roof,已经极难在中国复制。
根据美国统计局 2014 年的数据,全美一共有 77% 的人口居住在独栋住宅(包括联排别墅 townhouses),只有 20% 的美国人口居住在单间公寓内。至于中国有多少比例的人口住在独栋住宅里面,相信不需要数据,大家的结论应该比较一致。
从马斯克的逻辑出发,Solar Roof 和 Powerwall 的核心意象应该总结为「削峰填谷的手段」+「混乱电网体系下维持个人用电稳定的产品」。
我们先来聊聊「混乱电网体系下维持个人用电稳定的产品」,这个概念应该怎么理解?
1996 年,联邦能源管理委员会 FERC 颁布了 888 号法令,明确规定电网的拥有者不能同时拥有发电和供电企业,鼓励建设 RTO(区域电网运行中心)/ISO(独立系统运行中心)。
这项法令的诞生,很大程度上要归结于美国相对复杂的电网供应体系:
超过 500 家电力公司(根据维基百科数据,前 15 位均为投资人持有)组成了多个区域电网,且不受政府干涉。 前不久的德州寒潮,电价飞涨,其中一个原因就在于这个极度「自由」的网络。Solar Roof、Powerwall 不仅社会架构上适用,电力背景方面也同样对美国因地制宜。 但在电力市场统一调配的中国,一个如今没有将来也很难有 Solar Roof 的市场,特斯拉的能源体系相当于「有力没处使」。
什么力?分流超高功率快充带给电网的压力。 根据《深圳特区报》的数据,2019 年深圳充电桩充电量达 4700 万千瓦时,同比增长 86%。同时统计数据显示,晚上 19 时至 21 时为私家车充电高峰期。 19-21 时,还是社会用电高峰的频发期。根据国家电网的数据,今年江苏、上海、天津等地的用电尖峰记录,均在 19 时左右录得。 失去 Solar Roof 和 Powerwall 的调节,一个个特斯拉 Supercharger 超充站,可能就将和其他高功率快充一样,成为电网在每一个 19 时的重负荷点。
「调节」,指的就是「削峰填谷的手段」。 削峰,意思是降低峰值需求;填谷,意思是增加波谷时段需求。我国众多城市开始推行的「峰谷电价」,就是一个典型的削峰填谷例子。 但对于电动汽车用户来说,波谷充电有一个小弊端:低价尊重了人性,但十一点往后六七点截止的波谷时段没有尊重生物钟。
只有家充桩+预约充电的结合才能完美适配谷时充电,但私有车位充电普及难度又太高。 如何有效填补政策优惠与个人主观能动性之间的鸿沟?换电是一种有效的尝试。
上文提到过,快充站的容量密度可以达到住宅的 200 倍,但我们真正担心的不是密度,而是高密度在忙时带来的负荷。 理论上,只要补能饱和期与电网的尖峰时刻错开,甚至让它精准落在电网供远大于求的时间段,也就是谷时,容量密度就不再是忧虑。
从这个角度出发,「决定换电站效率的不是换电速度,而是多久可以充满」是对的,但同时也不太对。 决定换电站效率的要素其实有很多,包括它能否精准地在电网闲时快速充满电池,同时能否在传统的补能忙时快速服务车主,并且在此基础上尽量缩小占地空间。 而充电体系很难做到这一点,起码在电网供电能力飞跃之前,充电体系仍然更多地是「负荷」,而不是「调节」。
「换电」更适合中国? 今天的文章里,只有开头提到了蔚来。 因为我们认为上周末蔚来与特斯拉的论战,更像是换电和充电两种补能路线的技术之争。可以做换电的不仅包括蔚来,而至于为什么说了那么多特斯拉,也许是因为其他车企,逻辑还没马斯克这么明朗。 纵观这次大讨论,换电就是「别人帮你充好电」,这么简单粗暴吗? 是也不是。
换电的「换」,本质是时间的转移。服务提供者收集了用户分散的补能时间,并且统一分配,这才是换电更深层的含义。 对于绝大多数无桩用户,换电相比充电时间安排更自由;对于电网,它需要应付的从零散且与传统用电项目高度重合的个体,转移到单一且灵活的换电供应商。 这种调配方式同样存在弊端,比如现在换电站数量不多,且基本只有蔚来在花大力气做;比如忙时可能很难保证快速充满每一块电池,等等。
但相比纯粹的超高功率充电体系,换电目前提供了另一种选择。
完整体 Supercharger 更像一种能源产品,它精准匹配了美国社会结构和电力网络特点,让特斯拉超越车企,成为了一家能源方案供应商。
但在中国的电力体系下,残缺了的超充站,天然地是水土不服的。失去储能方案加持的超充站,只会成为电网的负荷点,而不是调控点。
另一方面的思考,则是如果特斯拉成为了中国建立快充桩最多的公司之一,那它也将摇身一变成为中国最大的电力方案供应商之一,并且是美国公司利用了中国的发电能力。
如果超充站成为了某个区域内最大的忙时用电单位,某种意义上讲,就是社会资源的「抢占」。
同样在中国市场上考虑,换电同时适应了电力体系和社会结构。首先是成功转移了补能峰值,其次是适用于个人充电桩难以普及的国内主流公寓型城市。
从这个角度看,换电还真就是长在淮南的多汁橘子。
编辑:jq
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原文标题:蔚来VS特斯拉,换电PK超充,谁会在中国赢?
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