2024第五届中国国际换电模式产业大会&2024第五届中国国际重卡充换电产业大会的最新进展，分析市场需求趋势，促进产业链上下游企业的交流合作，共同探索新能源时代的可持续发展路径。
12月19日，中国华能集团 清洁能源技术研究院有限公司 储能研发中心总监 何晓磊以《充换电服务助力绿色智慧交通》为主题进行演讲。
各位同仁，大家下午好！我是中国华能清洁能源技术研究院有限公司的何晓磊，今天给大家带来的汇报主题是《充换电服务助力绿色智慧交通》。
我们是谁？我们是华能集团直属企业之一。华能集团是国内的五大发电集团之一，全国10%的电是华能发的，我所在的单位是华能集团直属的三家研究院的其中之一，全名是中国华能清洁能源技术研究院有限公司，简称清能院。清能院的主营业务是清洁能源的相关研究工作，主营业务是新能源发电，储能、氢能、温室气体减排、新材料等领域的研发技术与成果转化。
（2）储能电站：做智能分布式电池储能系统装备及集成，建成了全球首座百兆瓦级分散式储能电站；
（3）储能数字化：辅助储能板块做相关的数字化研究，做储能预测性维护体系，建成了国内首个集团级储能智慧运维系统；
（4）我来自最后一个板块，是绿色交通重卡充换电：我们团队首创了矿山工程设备柔性吊装式换电技术，在矿山上提出了“集中换电、移动换电站”的新模式，首创移动换电技术。
新能源重卡符合国家战略发展目标，我们做充换电业务主要是围绕新能源重卡业务来做，是迎合国家的“双碳”目标的。
一是重卡的电气化对减碳的意义比较大，依据是交通领域的碳排放约占全国终端碳排放的7.5%，其中汽车占比达到81%，汽车领域中商用车碳排放占比是65%，其中重卡商用车的碳排放占比是47%；
第二个点是重卡电气化的经济优势逐步体现，因为今年1-11月份，新能源汽车销量占到整个汽车总销量的40.3%，目前新能源乘用车现在都已经扬帆出海了。新能源乘用车的加快速度进行发展带动了整个新能源产业链经济化的降本，新能源乘用车的降本也带动了整个商用车的降本。商用车技术降本以后，经济优势越来越突出，使国内重卡电气化的优势越来越明显。华能做为一个电力集团，考虑的是重卡运输碳排放的问题，因为我们主要考虑的是可以用相关的新能源重卡做整个新能源装机量的绿电消纳，一辆车预估是40万度电，预计节约运输燃料成本约8%。
（1）经济性：电动原先大家估计是省不了钱的，现在无论是理论上还是实际运营，电动就是比油的要好，跟我们得到的结论是一致的。
因为国内的新能源汽车整个专业性与经济性的提升，导致整个新能源重卡的销量也是连年提升。这种销量的提升迫切地需要补能慢慢的变好，如图所示，事实也是这样的，近几年换电站和充电桩有成百上千倍的增加。
同时我们团队对整个新能源的重卡用车充电版和换电版的比例进行了数据的收集分析，最近三年几乎是平分秋色。同时我们团队收集数据得到的结论是电池高容量趋势也慢慢变得明显。
对于电力系统来说，新能源重卡充换电设备的增加可以做为发电侧储能和用户侧储能的重要角色。因为光伏和风能的新能源装机量提升，因此导致储能技术慢慢的被国家和社会关注。我们团队评估现在的充换电站不仅能做为发电侧储能，达到源随源动，起到电源互补协调的作用；也可以做为用户侧储能，达到荷随源动，使得新能源汽车和充换电站做为柔性的可调度资源，做为响应间歇性能源。
后期充换电服务有两个主要的着力点：（1）虚拟电厂，可当作分布式电源调峰调频。（2）微电网，现在光储充一体化微电网的案例非常多，本地侧做绿电消纳，自发自用导致绿电经济最大化。
新能源重卡的目标车型就是牵引车、自卸车、搅拌车、挖掘机和装载机；应用场景不仅包括封闭场景，类似于矿山、电厂、固定短倒和水电站建设，还包括开放场景的干线运输。华能具有新能源重卡展示优秀运力的所有运营场景，我们团队立足于补能结合绿电消纳助力华能的智慧交通。
我们团队在充电技术上的分享是重卡充电项目实现全生命周期的监控。关键的技术点从工程设计到现场施工，从项目调试到运维运营。我们团队在工程设计阶段看的就是充电站选址做为主要着力点，然后评估收益、合理化方案，最后出相关的图纸绘制和电气设计。施工阶段，关注的是土建施工，施工现场权责及界面划分，到现场工程的质量监督。到项目调试阶段要进行车桩联调，我们对桩的要求是把桩的信息通过移动信号直联到我们自己的平台，后期根据业主的要求筛取关键数据做相关的运维运营，例如充电订单生成、数据结算、数据分析。
第二，传输协议。一共分成两个关键点，第一个是自定义桩到云平台的传输协议。第二个是明确非标双枪或多枪充电的通信协议，因为大家都知道目前国标只约束了400A以下的，400A电流以上没有明确约束，所以对双枪充电和多枪充电要进行通信协议的自定义。
第三，平台功能。展示桩和电池的主要信息，例如SN码、SOC、电池电压、电池电流、充电桩状态、电池与充电桩故障。
第四，运营算法。根据业主的要求做运营算法，做订单导出，远程开启，支持费率管理功能和数据统计。
换电技术层面我们第一步关注的是车载换电系统，车载换电系统是跟无动力车身形成车电分离格局的换电服务关键。我们对车载换电系统考虑的是多层级优化，提升电池包的可靠性、通用适配性和智能响应性。如图所示，我们是三级去考虑这样的一个问题的。从电池包600V标准平台到800V高压平台，我们都自主开发了一个样包，并且拿到了CNAS的检验报告，做为我们研究的基础。在研究过程中，我们团队在做如下的五个亮点，第一基于换电模式的选择，选择最优的换电电池的电量。因为大家也知道随着电池的电量的提升，重量就提升了，也就导致电量的提升并不一定带来最大的经济性。所以要通过对应用场景的分析才能选取到最优的解决方案。
第三，换电站内智能充放电控制算法。不仅包含充电，还包含放电，支持源网荷储和虚拟电厂。
第四，车载换电系统整车端结构标准化设计，实现多车型兼容。因我们跟多车厂对接，为缩短时间，标准化的结构设计是非常必要的。
第五，标准化诊断接口，智能设备软硬件匹配。利于运维运营，实现华能平台软硬件诊断接口的标准化。
接下来介绍一下系统，我们最早提出了第一代充换分离的系统模式。如左图所示，相关的集中充电站跟光伏或者风电连接到一起，由运输板车在移动换电站和集中式充电站之间运输空电池和满电池，来为矿卡服务。在研发的过程中，我们自主定义两项技术，第一个是V2L，移动换电站因为自身设计特点没固定的地基，所以是预制式的地基，没有铺设电气线L就是车辆通过放电桩给移动换电站供电的方式解决该问题。第二个部分就是用充电弓的技术来为整个运输板车上的所有电池做自动充电。充电弓的技术最初在高铁上稳定的应用。当车辆驶入集中充电站，集中充电站捕捉到信息以后使充电弓下降准确搭载受电排从而完成自动充电。在整个第一代系统中，我们主打四个技术点：（1）移动换电站不需要电力；（2）换电站随时迁移；（3）集中充电站可用新能源光电来充电消纳绿电；（4）规模化集中充电。
我们和业主的逐步讨论完成后，带来的是第二代充换协同模式换电系统的批量落地应用。迭代后的第二代系统部分兼容第一代系统，同时也提升了总系统的经济性、可靠性、稳定性和环境适应性。如图所示，左边是充电集装箱，右边是装载备用电池的换电板车，然后是换电站，最后是车辆的行驶道。换电站方面矿卡换电机器人换电时间≤6分钟；由于采用的是预制式地基，所以会牵扯到地基沉降的问题，使用的是可升降的球头支腿，在上下可调的同时兼顾了曲度的可调性。第三个特点是为批量车辆提供24小时长时服务，并一年工作300天。换电站主打稳定可靠的特点。充电站方面有6舱位备用电池的运输板车，1C大功率充放电，10KV直入集装箱高效率DCDC转换。充电站的特点是自主高效。为了兼容后期的虚拟电厂和微电网项目，我们总系统采用的是PCS双向模块，实现了换电站的双向馈电。
整个换电的数据平台是我司自主进行开发的，加入了数据仿真和数据采集优化控制算法。整体数据流包含矿卡数据流，移动换电站的数据流，仓位的数据流和充电站的数据流。值得一提的是我们团队在车上后装了自主开发的智慧硬件，百分百的国产芯片，用于跟司机交互，完成主动实时调度。云平台会根据算法在合适的时间通知司机换电，司机接到指令后会实时响应，告知云平台何时回去换电。
团队自主开发车辆智慧实时调度算法及电池故障预警算法。首创基于多源数据驱动与多目标自适应寻优的智慧矿山换电实时调度策略，缩短换电排队及缓解拥堵时间35%以上，提升矿卡作业效率。该算法基于遗传算法，利用种群间交叉和种群间变异来优化遗传因子，以期达到最佳的调度结果。电池故障预警算法利用数据平台采集数据后，以实时状态和历史数据为基础，配合自主开发的电池自学习故障预诊断技术，实现故障预计。
团队已开展矿山、水电、煤电等多场景应用，正在开展魏家峁露天煤矿电动车辆充换电服务并规模化商业运行。
2023年，我们做了集团内部水电站重卡充电项目，做高海拔水电场景新能源重卡的运营示范验证。
2024年，运河电厂重卡充电项目,在华能的山东运河电厂建了10个300千瓦的充电桩。该充电桩项目作为我们整个充电项目的首次尝试。2024年同时做魏家峁露天煤矿商业运行项目，已通过竞标为120辆矿用宽体自卸车提供充换电服务。目前第一批是80台，现在20台已经在小规模的示范运行，并达到了理想的经济效果。
首先是基于项目经验转化了换电项目的场景分析及标准化关键商务工具链：首先要做场景分析。换电三要素：充足的电力，充足的运力保底，自主的土地使用权。我们综合这三部分，明确了魏家峁的项目场景作为批量化、商业化运营的典型项目。商业模式是我们院提供整个充换电服务，首先是提供车载换电系统，接下来是35千伏以下的电气线路设计和铺设，接着是地基和充换电设备。运力公司承接土石方工程的承包工作，提供无动力车身，与我司形成充电分离的格局共同为业主服务。我司在项目过程中搭建了符合客观应用场景的商务工具链体系，利于后期的商业项目运营。我们团队期待跟客户、合作方、供应商共赢，来推动场景车辆油改电方案的实行。
在项目整体过程中，团队基于V字形进行开发验证，达到事事有回馈，件件有回应。我们总结了136项电气问题，108项结构问题，后期做详尽的复盘分析。构建项目过程中梳理了42项关键技术点，后期独立归档做细化研究，优化整个换电系统。
目前正在布局源网荷储项目，助力分散式新型能源合理规划利用。做到真正的光伏或风电绿电消纳，目前正在设计构建中，后期配合整个厂区的虚拟电厂调度系统构建整体电力网络。
因为在储能技术中心，我们大家可以借助华能清能院优秀的科研平台。可通过电池储能研发技术平台和检验测试平台，移动并网检验测试平台和电池储能技术集成平台。
我们院还孵化了储动科技有限公司，企业来提供充换电站及配套设置的销售运维和运营，愿景是以能源+服务+科技三大产业革命叠加，打造具有华能特色的能源-物流网络。
以上就是华能清能院目前在充换电服务领域的相关工作的全部分享内容。“同舟共济扬帆起，乘风破浪万里航”，随着新能源重卡市占率的破8，我们愿与在坐的各位同仁一道把充换电的产业链做的慢慢的变大，慢慢的变好。期待与各位同仁有进一步的合作机会。谢谢。返回搜狐，查看更加多
