1. Увод у модул за пуњење
1.1 Развој гомиле за пуњење
Индустрија пуњача расте више од десет година и ушла је у еру брзог раста. 2006-2015 је била ембрионална фаза кинеске индустрије пуњача. БИД је 2006. године успоставио прву станицу за пуњење аутомобила у свом седишту у Шенжену. 2008. године, прва централизована станица за пуњење у Кини изграђена је током Олимпијских игара у Пекингу. У овој фази, гомиле је углавном изградила влада, а капитал друштвених предузећа није ушао. 2015-2020 је био рани период раста гомила за пуњење. Након што је држава издала „Смернице за развој инфраструктуре за пуњење електричних возила (2015-2020)“ 2015. године, привукла је одређени друштвени капитал да уђе у индустрију пуњача. Од овог тренутка, индустрија гомила за пуњење званично има атрибуте друштвеног капитала. Од 2020. до данас је кључни период раста гомила за пуњење. Током овог периода, влада је издала неколико политика за подршку гомилама пуњења. У марту 2021. године, наплата је укључена у изградњу нове инфраструктуре, стимулишући индустријска предузећа да даље проширују капацитете и повећавају производњу. До сада је индустрија гомила за пуњење још увек у кључном периоду раста, а очекује се да ће број гомила за пуњење наставити да брзо расте.
1.2. Увод у компаније за пуњење модула
Од тренутног типа модула, постојећи модули за пуњење укључују АЦДЦ модул за пуњење, ДЦДЦ модул за пуњење и двосмерни В2Г модул за пуњење. АЦДЦ се користи за једносмерне гомиле за пуњење, што је најчешће коришћени и најчешће коришћени модул за пуњење. ДЦДЦ се користи за фотонапонско пуњење батерија и пуњење батерија возила, а користи се у пројектима фотонапонског складиштења и пуњења или пројектима складиштења и пуњења. В2Г модул за пуњење је да реши будућу интерактивну функцију возила-мрежа или потребе за двосмерним пуњењем енергетских електрана.
Од односа снабдевања гомила за пуњење, модули за пуњење су углавном подељени у две категорије, једна је самопроизводна и самоупотребна, коју представљају ТЕЛД, Синекцел Елецтриц, КСТАР, итд.; други је тип снабдевања, представљен ИНФИПОВЕР, УУГРЕЕНПОВЕР, Тонхе Елецт, СЗВИНЛИНЕ, ХУАВЕИ, Схензхен Мегмеет, ЕНСДС, итд.
1.3 Тржиште модула за пуњење
Три највећа произвођача модула у погледу испорука модула у 2022. су ИНФИПОВЕР, Теладиан и Иоуиоу Греен Енерги. Међу њима, ИНФИПОВЕР се углавном односи на прекоморска тржишта и електроенергетске компаније. Теладиан, као водећи домаћи оператер за пуњење, заузима половину домаћег тржишта, а следе УУГРЕЕНПОВЕР, СЗВИНЛИНЕ, ХУАВЕИ итд.
Величина и удео на тржишту модула у 2023. Према годишњем резимеу и упоредној анализи сваке компаније, на укупном тржишту модула наплате укључујући све учеснике у 2023. години, првих пет компанија по тржишном уделу су: ИНФИПОВЕР, УУГРЕЕНПОВЕР, Тонхе Елецт , СЗВИНЛИНЕ, Синекцел Елецтриц; у поређењу са 2023, Тонгхе Тецхнологи је остварила очигледан напредак. Једина непромењена ствар је да је ИНФИПОВЕР, који је дуго био на врху листе, задржао тржишни удео већи од 33%.
2. Увод у тренд развоја модула за пуњење
Са појавом великих електричних возила, једноставне гомиле за пуњење очигледно нису у стању да подрже развој великих електричних возила, а пут технологије мреже за пуњење постао је консензус у индустрији пуњења нових енергетских возила. Једноставно је направити гомиле за пуњење, али је веома компликовано направити технологију мреже за пуњење. Мрежа за пуњење је међуиндустријски и вишеструки еколошки систем, који укључује најмање 10 области технологије као што су енергетска електроника, диспечерска контрола, велики подаци, платформа у облаку, вештачка интелигенција, индустријски интернет, дистрибуција подстаница, интелигентна контрола животне средине, систем интеграција, и интелигентни рад и одржавање. Дубока интеграција ових технологија може осигурати интегритет мрежног система за пуњење.
Основне техничке баријере модула за пуњење леже у дизајну тополошке структуре и могућностима интеграције. Кључне компоненте модула за пуњење су уређаји за напајање, магнетне компоненте, отпорници и кондензатори, чипови, штампане плоче, итд. Када модул за пуњење ради, трофазно напајање наизменичном струјом се исправља помоћу кола за корекцију активног фактора снаге (ПФЦ) и постаје једносмерна струја за напајање ДЦ/ДЦ конверзијског кола. Софтверски алгоритам контролера делује на полупроводнички прекидач за напајање кроз погонско коло да контролише излазни напон и струју модула за пуњење, чиме се пуни батерија. Унутрашња структура модула за пуњење је сложена, а један производ садржи релативно велики број компоненти. Дизајн тополошке структуре директно одређује ефикасност и перформансе производа, а дизајн структуре дисипације топлоте одређује ефикасност одвођења топлоте производа, који има висок технички праг.
Као енергетски електронски производ са високим техничким прагом, модул за пуњење треба да узме у обзир многе параметре како би постигао висок квалитет, као што су: запремина, маса, начин дисипације топлоте, излазни напон, струја, ефикасност, густина снаге, бука, рад температура, губитак у стању приправности, итд. Раније су гомиле за пуњење имале малу снагу и лош квалитет, а захтеви за модуле за пуњење нису били високи. Међутим, под трендом велике снаге, нискоквалитетни модули за пуњење ће узроковати велике проблеме у наредној фази операције пуњења и повећати накнадне трошкове рада и одржавања. Стога се очекује да ће се захтеви компанија за пуњење пуњача за квалитет модула за пуњење даље повећати, а виши захтеви ће бити постављени на техничке могућности произвођача модула за пуњење.
2.1. Стандардизација модула за пуњење
Стандардизација модула за пуњење се стално побољшава. Државна мрежа је издала стандардизоване спецификације дизајна за пуњење гомила и модула за пуњење унутар система:
(1) „шест обједињења“ шипова за пуњење: јединствене електричне перформансе, јединствени структурални распоред, јединствени дизајн посебних компоненти, јединствен општи избор уређаја, јединствена структура изгледа и јединствена инсталација опреме;
Производи Тонгхе Тецхнологи су углавном 20кВ широки модули константне снаге високог напона и 30кВ и 40кВ широки модули константне снаге високог напона који испуњавају стандарде „шест обједињавања” Стате Грид;
(2) Модул за пуњење „три обједињавања“: јединствена величина изгледа модула, обједињени интерфејс за инсталацију модула и јединствени комуникациони протокол модула. Стандардизација гомиле за пуњење и спецификација дизајна модула за пуњење донекле је решила проблем лоше компатибилности производа на тржишту у прошлости и ефикасно ће промовисати брзи развој индустрије пуњача.
2.2 Модули за пуњење развијају се према великој снази
Снага једног модула за пуњење постепено је еволуирала од раних 3кВ, 7.5кВ и 15кВ до садашњих 20кВ, 30кВ и 40кВ, и наставља да се креће ка вишим нивоима снаге као што су 50кВ, 60кВ и 100кВ. Ова надоградња снаге не само да значи да се више снаге може произвести по јединици времена, већ и значајно повећава вредност и профитабилност производа модула за пуњење. Са напретком технологије и континуираним ширењем тржишта, индустрија модула за пуњење ће наставити да отвара више развојних могућности.
На пример, на тренутном тржишту пуњача где је снага једног пиштоља 60-120КВ, модул од 15КВ такође може да задовољи потражњу тржишта, али многе компаније за пуњење користе модуле од 40кВ са нижим трошковима по вату на основу цене целог машина. У ствари, што више системских модула постоји, мањи је утицај квара једног модула на цео систем. Власници аутомобила не морају да сносе ризик продуженог времена пуњења због смањене доступности система. Када оператери пуњача врше флексибилну интелигентну алокацију наплате, очекују да ће грануларност модула бити мања, што је лакше заказати и алоцирати, смањити губитак енергије, а један квар има мањи утицај на доступност система и захтеве за благовременошћу рад и одржавање ће се такође смањити. Дакле, тренутни распоред мејнстрим компанија је релативно потпун, а покривеност тржишта је углавном 30/40кВ производа.
У новембру 2022. године, Синекцел Елецтриц је успешно лансирао први 50кВ ДЦ модул за пуњење у Кини, који је унутра опремљен са СИЦМОС основним уређајима, са максималном ефикасношћу од више од 97%, и добио је продајне сертификате за домаће тржиште.
На Трећој кинеској међународној конференцији руковаоца шипова за пуњење 2022, Еуротрон је по први пут представио свој АЦДЦ производ од 75КВ, са излазним напоном до 1000В ДЦ и максималном ефикасношћу од 97%.
3. Диверзификација метода одвођења топлоте
Тренутни правац развоја технологије модула за пуњење, из перспективе метода одвођења топлоте, грубо је подељен у три категорије производа: једна је модул директног типа вентилације, који је главни тип производа на тржишту и производе га све компаније које се баве модулима. ; један је независни ваздушни канал и изолациони модул напуњен лепком, први је представљен са УУГРЕЕНПОВЕР, а други је представљен са ИНФИПОВЕР и Тонхе Елецт; један је модул пуњења за расипање топлоте за потпуно течно хлађење, који представљају ИНФИПОВЕР и ХУАВЕИ.
Три типа производа модула за пуњење имају техничке карактеристике итерације, а због принципа економичне употребе, побољшан је и оптимизован начин одвођења топлоте. За компаније које управљају гомилама за пуњење, стопа неуспеха приликом пуњења гомила и бука су два главна проблема. Међу њима, стопа неуспеха пуњења директно утиче на профитабилност сајта и корисничко искуство. Главни разлог квара гомила за пуњење је квар модула за пуњење. Ваздушно хлађени модул је тренутно најраспрострањенији тип производа.
4. Технологија велике струје и високог напона
Како се километража постепено повећава, потребно је суочити се са изазовима као што су скраћивање времена пуњења и смањење трошкова коришћења. Примарни задатак је оптимизација величине модула за постизање надоградње снаге. Пошто снага гомиле за пуњење углавном зависи од суперпозиције снаге модула за пуњење и ограничена је запремином производа, површином и трошковима производње, једноставно повећање броја модула више није најбоље решење. Стога, како повећати снагу једног модула без повећања додатне запремине постао је технички проблем који произвођачи модула за пуњење хитно морају да превазиђу.
Опрема за пуњење једносмерном струјом постиже одличне могућности брзог пуњења кроз технологију велике струје и високог напона. Са постепеним повећањем напона и снаге, ово поставља строже захтеве за стабилан рад, ефикасно одвођење топлоте и ефикасност конверзије модула за пуњење, што несумњиво поставља веће техничке изазове за произвођаче модула за пуњење.
Суочавајући се са потражњом тржишта за брзим пуњењем велике снаге, произвођачи модула за пуњење морају континуирано да иновирају и унапређују основну технологију и граде сопствене основне технолошке баријере. Ово ће постати кључ будуће тржишне утакмице. Само савладавањем основне технологије можемо бити непобедиви у оштрој тржишној утакмици.
(1) Висока струјна рута: низак ниво промоције и високи захтеви за управљање топлотом. Према Џоуловом закону (формула К=И2Рт), повећање струје ће у великој мери повећати топлоту која се ствара током пуњења, што поставља високе захтеве за одвођење топлоте. На пример, Теслино решење за брзо пуњење велике струје, његова В3 гомила за суперпуњење има вршну радну струју већу од 600 А, што захтева употребу дебљих каблова. Истовремено, има веће захтеве за технологију одвођења топлоте и може постићи максималну снагу пуњења од само 250кВ при 5%-27% СОЦ, а ефикасно пуњење није у потпуности покривено. Тренутно, домаћи произвођачи аутомобила нису направили веће прилагођене промене у решењу за расипање топлоте, а гомиле за пуњење велике струје се у великој мери ослањају на системе који су сами направили, што има високе трошкове промоције.
(2) Високонапонска рута: Ово је режим који тренутно уобичајено усвајају произвођачи аутомобила, који може узети у обзир предности смањења потрошње енергије, побољшања трајања батерије, смањења тежине и уштеде простора. Тренутно, због напонске отпорности ИГБТ уређаја за напајање на бази силицијума, решење за брзо пуњење које обично усвајају аутомобилске компаније је високонапонска платформа од 400В, односно, снага пуњења од 100кВ може се постићи струјом од 250А (100кВ). пуњење за 10 минута може да пређе око 100 км). Откако је Порсцхе лансирао 800В високонапонску платформу (постизање снаге 300КВ и смањење високонапонских каблова за половину), велике аутомобилске компаније су започеле истраживање и постављање високонапонске платформе од 800В. У поређењу са платформом од 400 В, платформа напона од 800 В има мању радну струју, што штеди запремину снопа ожичења и смањује губитак унутрашњег отпора кола, чиме се побољшава густина снаге и прикривена енергетска ефикасност.
5. Захтеви за поузданост су све већи и виши
Под притиском ниске цене, гомиле за пуњење се и даље суочавају са великим изазовима да буду безбедне, поуздане и стабилне. Пошто су гомиле за пуњење постављене на отвореном, прашина, температура и влага нису добро заштићени, а окружење је релативно сурово. У посебним условима рада као што су велике географске ширине, велика хладноћа и велика надморска висина, захтеви за перформансе модула за пуњење су изузетно високи.
Тренутно, модул од 15кВ углавном одводи топлоту принудним ваздушним хлађењем, што неизбежно доноси сметње као што су прашина, корозивни гасови и влага. Стога су кварови модула углавном концентрисани у феномену „вруће експлозије“ изазване околином. Да би се превазишле штетне последице принудног ваздушног хлађења, природно хлађење (углавном ослањајући се на хладњаке) је једна од могућих ефикасних опција.
6. В2Г технологија двосмерног пуњења
Поред традиционалне функције пуњења електричних возила, модул за пуњење такође развија технологију двосмерног пуњења. Развој двосмерних модула је даље омогућио В2Г технологију и В2Х технологију да се реализује, играјући позитивну улогу у бријању врхова и пуњењу долине, балансирању енергетског оптерећења и побољшању ефикасности пуњења гомила.
Политика интеграције фотонапонског складиштења и пуњења обезбеђује дизајн највишег нивоа политике за интелигентно и уредно пуњење и двосмерно пуњење и пражњење, и одређује правац за станице за пуњење да учествују у регулацији вршних и долинских нивоа мреже, виртуелним електранама, агрегираним трансакцијама и интегрисаном пуњењу и складиштење. Међутим, они су неодвојиви од хардверске основе двосмерних В2Г модула за пуњење. Најранији домаћи произвођач који је претходно истраживао двосмерне В2Г модуле за пуњење је инфрацрвени. Тренутно је тржишни удео инфрацрвених В2Г модула у апсолутној предности, а В2Г гомиле за пуњење у систему електричне мреже су једине.
7. Интелигентан рад и одржавање
Постоје многи изазови на тренутном тржишту операција пуњења. Прво, трошкови рада и одржавања станица за пуњење су високи. За оператере који користе опрему за пуњење са високим стопама кварова, трошкови рада и одржавања прелазе 10% оперативног прихода. Недовољна интелигенција доводи до потребе за редовним инспекцијама, великим улагањем у радну снагу и одржавање, а неблаговремени рад и одржавање ће такође довести до лошег корисничког искуства са пуњењем; друго, животни циклус опреме је кратак, а снага и напон пуњача изграђених у раној фази не могу да задовоље потребе еволуције пуњења будућих возила, трошећи почетна улагања оператера; треће, ниска ефикасност утиче на пословни приход; четврто, гомиле за пуњење једносмерном струјом су бучне, што директно утиче на избор станица. Како бисмо решили болне тачке пуњача и пратили тренд развоја индустрије.
Узмите Хуавеи ХУАВЕИ ХиЦхаргер ДЦ модул за брзо пуњење као пример. Што се тиче интелигентног рада и одржавања, ХУАВЕИ ХиЦхаргер ДЦ модул за брзо пуњење такође доноси нове функције за кориснике. Путем података о температури које прикупљају интерни сензори и у комбинацији са алгоритмима вештачке интелигенције, ХУАВЕИ ХиЦхаргер може да идентификује блокаду екрана за прашину гомиле за пуњење и стање блокирања вентилатора модула и даљински подсети оператере да спроведу тачно и предвидљиво одржавање, елиминишући честе инспекције на лицу места.
Да би се решио проблем буке, ХУАВЕИ ХиЦхаргер ДЦ модул за брзо пуњење обезбеђује тихи режим за апликације окружења осетљиве на буку. Истовремено, температура сензора у модулу се прати како би се прецизно подесила брзина вентилатора у складу са променом температуре околине. Када температура околине падне, брзина вентилатора се смањује, смањујући буку и постижући ниску температуру и ниску буку.
ХУАВЕИ ХиЦхаргер ДЦ модул за брзо пуњење усваја технологију потпуног пуњења лепка и пуне изолације како би решио проблем да на модул за пуњење са ваздушним хлађењем лако утиче околина и да поквари. Кроз тестове акумулације прашине и високе влажности, убрзане тестове сланог спреја и дугорочне тестове поузданости у Хаинан, Ксисхуангбанна, Дунхуанг, Лхаса и другим пољима, верификована је дугорочна поузданост модула у тешким сценаријима, што у великој мери смањује трошкови рада и одржавања оператера.
Као нова итерација претходне генерације модула за пуњење, инострана верзија 20кВ ДЦ модула за брзо пуњење има максималну ефикасност од 96.55%, а домаћа верзија 30кВ има максималну ефикасност од 96.4%. Кроз примену ефикасне патентиране топологије, ефикасног алгоритма управљања и уређаја са малим губицима за смањење губитака, глатког дизајна ваздушних канала, прецизног регулисања брзине вентилатора, смањења додатних губитака узрокованих расипањем топлоте и постизање оптималне ефикасности модула.
