对话博格华纳潘非博士：从车轮到电网，如何构建能源互联网

2023年3月1日，博格华纳正式宣布对湖北追日电气充电及电气化业务完成收购并整合运营。3月20日，博格华纳摩斯系统襄阳公司总经理潘非博士全面系统的向NE时代介绍了包括充电桩在内的面向绿色工厂能源互联网的解决方案。

 博格华纳摩斯系统襄阳公司总经理潘非博士

充电桩的核心是因地制宜的解决客户的补能需求

“对于充电桩而言，需求和场景是非常多样的”潘非博士在介绍充电桩应用市场时提到。“当前客户的主要包括整车企业和充电运营方，相比而言，整车企业的需求更加多样”。当前充电桩主要应用场景有：

• 为整车企业提供生产线的充电桩设备用于整车下线时的充电检测，或者测试场中的充电设备用于测试车辆补能。该场景需要根据客户的需求兼容不同规格、不同充电标准的充电方式。“我们最复杂的充电设备可以单台支持8个枪口”潘非博士提到。
• 为整车企业提供高功率快充的充电桩用于产品开发。该场景需要满足整车要求的充电性能，尤其以超大功率快速需求为多，根绝需求开发高压超快充或者大电流超快充。而且需要能够支持恶劣整车测试场环境下的充电功率要求，支撑车辆开发测试。
• 随车配套的交流慢充桩用于家庭充电。
• 整车企业运营的公共充电站，这点与公共充电运营方需求类似。
• 特殊工况环境下的充电要求，尤其以工程机械居多，如矿区。该场景需要充电桩能够在及其恶劣的环境下依旧能稳定充电，如高温、扬灰、高湿度甚至地表轻微震动的情况下。对充电桩的环境防护要求极高。以柳工纯电动装载机充电项目，针对该项目的工作环境为煤矿、隧道等灰尘工况，博格华纳摩斯系统襄阳公司针对性做了灰尘防护，保证充电功率在240kw、300kw的高功率下依旧能正常充电。
• 分散式的充电需求。如部分工程机械工作半径较大，且工作场景离电网设备较远，如集中充电浪费有效工作时间，无法进行集中充电。因此就需要采用移动电源为其进行就地充电。同样的场景还有部分大型停车场等。

目前，博格华纳摩斯系统襄阳公司已经合作了70多家整车企业、多家充电运营商企业以及多家工程机械运营企业，针对不同的场景需求均提供解决方案。

“充电技术的升级也是基于充电需求而来，如超大功率快充、双向充放电、直流充电、有序充电等技术。” 潘非博士在提及充电技术趋势提到。

在公共充电桩领域，为了缓解电动汽车的充电焦虑，超大功率快充一直是发展的方向。在2020年，国家推出电网ChaoJi充电标准，可支持最大900Kw充电功率。此外，当前整车企业也不断探索超快充充电技术，如特斯拉V4充电桩可达350Kw充电功率，广汽埃安全新发布的充电桩可支持480Kw，吉利威睿发布可支持600Kw充电桩技术。

超大功率快充对充电枪、充电模块、安全防护都提出了更高的要求。博格华纳摩斯系统襄阳公司目前已经量产了具有液冷充电枪的充电桩产品， 在超大功率充电下提升充电枪散热能力，进而缩小充电电缆线径，降低充电枪重量。

对于充电模块产品，当前处于成本考虑，外部采购更具成本优势。但在超大功率充电桩中，充电模块的功率也会随之升级。潘非博士透露充电模块未来并非没有自研的可能，“博格华纳在电力电子、功率半导体，尤其是碳化硅领域的技术实力完全可以支撑自研”。此外当前由于充电桩电力大多数来源于电网供电，因此主要为AC-DC的充电模块。但随着充电桩数量的增多，尤其是未来超大功率充电桩的应用，充电桩对电网的冲击问题也会越来越严重。 为了降低电网改造的难度和成本，储能+充电桩成为一种新的解决方案。对于搭配储能的充电桩而言，充电模块也由AC-DC转变为DC-DC的类型。

随着单车电量的不断增加，新能源汽车作为储能产品的特征优势也开始显现出来。当前已经有新能源车型搭载双向OBC产品，能够对外部用电设备实现电力供应。双向充放电更大的市场机会来自于V2G，新能源车作为天然的储能设备，通过与电网用电波峰、波谷的配合，缓解电网压力的同时，新能源车用户还可以通过不同时间段的电力差价获得额外收益。在2022年9月国家发改委重大基础设施建设新闻发布会上，国家能源局规划司副司长宋雯表示“将优化充电基础设施布局，推动新能源汽车与电力系统融合发展，鼓励开展有序充电、电动汽车向电网送电（V2G）等技术应用示范”，也肯定了V2G技术的重要性。根据V2G-Hub的统计，目前全球已经有6600+的V2G充电桩在运营。

“在多样化的充电场景的驱动下，充电桩不仅仅是单个技术产品，而是电力从电网到车轮之间系统级解决方案的一部分，不仅要满足新能源汽车的补能需求，更需要最大化电力经济效益。” 潘非博士在总结充电场景和技术时提到。

车轮与电网的中间是能源互联网

“能源互联网”概念第一次提出是在2012年杰里米•里夫金出版的《第三次工业革命》书中，他提出了能源互联网的四个主要特征，以可再生能源为主要一次能源、超大规模接入分布式发电与储能系统、基于互联网技术实现广域能源共享和支持交通系统的电气化，即由燃油汽车向电动汽车转变。

在“3060”碳达峰碳中和目标的大背景下，与新能源汽车共同发展的还有以风电、光伏为代表的可再生能源。根据国家能源局数据，2022年，我国风电、光伏发电量首次突破1万亿千瓦时，达到1.19万亿千瓦时、同比增长21%，占全社会用电量的13.8%，接近全国城乡居民生活用电量。

由于可再生能源受环境影响，发电量存在较大的波动性，因此在可再生能源发电占比较高的电力系统中，为了保证一些不适合频繁启停的常规发电机组（如火电）在发电高峰期不停机，因此存在一定时间、一定比例的发电过剩。为了继续保持发电的权利，在整个电网中便会出现零电价甚至负电价的电力。早在2007年，德国就引入了负电价，此后包括法国、奥地利等多个欧洲国家也引入了负电价。我们山东地区在2019年也出现了零电价和负电价的现象。

在汽车行业，碳中和也是各企业努力实现的目标。在2018年5月，我国推出首项绿色工厂领域的国家标准《绿色工厂评价通则》(GB/T36132-2018)，以引导实现绿色工厂目标。作为全球领先的汽车零部件供应商，博格华纳提出在2035年实现碳中和目标。

“绿色工厂”中最关键的环节在于绿色电力，即采用可再生能源电力。除依靠电网中可再生供电外，还需要充分利用工厂中的多余空间，如屋顶、空地、停车棚顶等，自主建设可再生发电系统，搭建绿色能源体系，该体系与电网电力配合能够满足工厂内部所有的用电设备的电力供应，同时还能利用电网中零电价甚至负电价电力来降低工厂用电成本。

这就要求以博格华纳摩斯系统襄阳公司为代表的充电桩企业不仅提供一个可兼容绿色电力能源的双向充放电充电桩产品，更需要搭建一个能稳定运营的绿色电力系统。

此次博格华纳摩斯系统襄阳公司与新加坡国立大学合作开发的能源路由器（SST）便基于此目标。

“相比于之前的光储充一体的方案，该方案最大的变化是整个能源结构里边光伏、风电的占比大幅提升。 光伏、风电占比提升之后，会出现一些不稳定性，便搭配了储能系统作为稳定器，除了固定的储能单元，还有新能源车作为灵活储能装置来应用。 同时接入了22kv的电网电力，整个系统的电力就会变得非常稳定，能源互联网是基于这个稳定的电力系统来展开的，在此基础上我们再根据优先级实施不同的电力调度，来保证不同用电单元的使用”。潘非博士介绍能源路由器时提到。“除满足电力供应，该系统最复杂也是最核心的地方是电力交易。这就要求整个系统的电力是双向的，不同的用电网络直接能够互通，不仅仅是用电，还能对外发电，尤其是电力价格大幅波动的时段，最大化经济效益。另外，与其他方案不同的是，这次直流侧的比重增加了，不仅是用电端，还有发电端，这样降低了电力上下交换的成本”

但这样一套方案并不便宜。潘非博士给大家算了一笔账。以一个标准的光储充一体的项目为例，一万平米光伏发电单元，一百度电的储能单元，以及二十个充电桩，整个建设成本需要七百万到八百万。如果要兼顾到整个工厂所有的用电设备以及与电网的双向电力流动，整个系统的运营，这个成本就更高了。

为此，博格华纳与法国电力实现强强联合。法国电力作为投资方负责项目的资金投入以及后续的电力运营服务，博格华纳则负责实现能源互联网技术方案的实现，以及运营技术的支持。

在一切准备就绪后，博格华纳将首先将在集团内部推广能源互联网方案。按照计划，将首先在博格华纳宁波工厂和底特律总部开展推进，后续会逐步覆盖博格华纳主要工厂区域，努力推动碳中和目标实现。同时后续也会对行业内其他企业客户开放，助力行业碳中和目标的共同实现。