这就是通过电动汽车快速充电赚钱的途径。

充电器的最大功率只是整个方程式的一部分。对运营商而言,更重要的是它能服务多少辆车、能销售多少电能,以及能否真正充分利用现有的功率。
当一家公司宣布新建一座快速充电站时,最引人注目的数字之一就是其充电器的功率:150、200、300、350,甚至400千瓦。
乍看之下似乎很简单——千瓦数越高,充电站就越好。
但要了解公共充电业务的实际运作方式,就不能只看这个数字。一座充电站并非因为充电器上标注的千瓦数高就能盈利,它需要有车辆前来、能够连接上并持续充电,最重要的是,这些车辆要消耗电能。
这就引出了一个会极大改变我们对这类充电设施理解的问题:相比安装少数几台能够提供极高千瓦数功率的充电器,拥有许多能智能共享特定功率的充电点可能更为有趣。

Kempower针对其ChargEye平台在北美连接的公共充电站所进行的分析正好印证了这一点。根据他们的数据,充电接口的数量与充电站的使用率之间的关联程度,大约是已安装总功率相关程度的三倍。
要理解为何会出现这种情况,首先需要区分两个基本概念。
kW表示速度;kWh则表示充电站最终售出的能量。
在特定条件下,300千瓦的充电器能够以最高300千瓦的功率为汽车供电。
但kW衡量的是功率,也就是能量传输的速度。
而kWh则用于衡量实际输送的能量总量。
简单来说,kW类似于水龙头的最大出水流量,而kWh则表示最终流过该水龙头的水量。
对于运营充电站的企业而言,这一区别至关重要。
您的业务在很大程度上取决于能够为经过您设施的车辆提供和销售的能源。此外,您还需要承担充电设备、基础设施、变压器、电力电子设备、电气连接、维护费用、场地租赁以及与电站相关的其他各项成本。
正因如此,拥有一座能够提供极高功率但每天仅使用几小时的设施,可能会是一笔糟糕的生意。

美国能源部在可再生能源、能效及可持续交通领域的主要研究机构之一——国家可再生能源实验室(NREL)的经济分析表明,使用率正是决定快速充电基础设施经济效益的关键因素之一。高功率充电设施的使用频率越低,将其成本分摊到实际提供的千瓦时电量上的难度就越大。
假设有一座功率为600千瓦的充电站
通过具体例子能更直观地理解这一点。
假设某运营商拥有一套可提供总计600千瓦功率的充电设施。
简单来说,它可以有两种设计方式。
第一种是安装两个各能提供300千瓦功率的充电点。
如果有两辆能够达到该充电功率的汽车同时到达,理论上它们可以共享这600千瓦的充电功率。
但实际上一次只能为两辆车充电。
现在我们来设想另一种可能性。
同一运营商仍保持600千瓦的总充电功率,但设置了六个充电站,并使用一种能够动态分配功率的系统。
这样就不一定每辆车都固定分配100千瓦的功率了。
系统会实时监测每辆车的需求,然后将可用的600千瓦功率分配给所有车辆。
例如,一辆车可能获得180千瓦的功率,另一辆140千瓦,还有一辆100千瓦,另一辆80千瓦,剩下的两辆车则获得更低的功率。
这些具体数字仅用于说明,但有助于理解其原理:功率属于充电站,系统负责决定如何将功率分配给连接的车辆。
如果只有两辆汽车,且这两辆车都能承受高功率,那么它们就可以获得600千瓦中的相当大一部分。
如果有更多车辆加入,功率就会在它们之间分配。
关键在于,车辆并不需要一直保持最大功率输出。
这就是第二个重要因素。
一款宣称最大充电功率为250千瓦的汽车,在连接后到充电结束的整个过程中并不一定都会消耗250千瓦的功率。
实际上,通常情况下并非如此。
电池在充电过程的某个阶段可以达到最大功率,但之后功率就会开始下降。
这就是我们所说的负载曲线。
一辆汽车起初可能获得220千瓦的功率,随后降至180千瓦,再降到130千瓦,而随着电池充电程度的增加,最终使用的功率会进一步降低。
温度、电池的初始电量、冷却系统以及汽车的电气架构也会影响这条曲线。
这会带来一种有趣的情况。
如果某个充电站始终为某辆车预留300千瓦的功率,而该车当时实际只需求100千瓦,那么这部分可用容量就会被浪费掉。
采用分布式功率架构的话,这些容量就可以分配给另一辆车。
而当那第二辆车开始减少功率需求时,这些功率又可以转而供给第三辆车。
充电站不再孤立存在
这是由独立充电桩组成的设施与基于共享电力架构的设施之间的根本区别之一。
在第一种情况下,每个充电桩都可以拥有自己的电力电子设备,并具备一定的充电能力。
在第二种情况下,多个充电点可以从公共基础设施获取电力,该基础设施会根据每辆车的需求来分配可用电量。
例如,Kempower目前推出的系统中,一个600千瓦的电力单元可以为多达12个充电点供电,并动态地在这些充电点之间分配电量。
但这并不意味着12辆车可以同时各获得600千瓦的电力。
它的含义恰恰相反:有一定量的可用电力,会通过智能方式分配给多辆汽车。
从运营商的角度来看,这使他们能够更长时间地利用已安装的充电能力。
更多联网汽车意味着更高的电能销售量
让我们再回到之前的例子。
一个拥有两个300千瓦充电点的站点最多同时为两辆汽车服务。
如果来了四辆车,其中两辆将不得不等待,即便正在充电的汽车并未一直使用充电器所能提供的300千瓦功率。
在拥有六个充电点、总功率为600千瓦的设施中,四辆车都可以同时连接。
或许没有一台车辆能持续获得300千瓦的功率,但该充电站仍可为其600千瓦的总功率输出中更大比例的电量。
对商业而言,这一点非常重要。
连接的车辆越多,充电次数就越多,基础设施的使用时间就越长,全天提供的电能总量也就越大。
这有助于解释Kempower发布的调研结果。在该公司研究的美国充电站中,采用分布式充电方式的站点,其平均使用率比固定功率配置的站点高出83%。
这正是该公司的商业卖点:让同一套电力基础设施能够同时服务更多车辆,并提供更多的电能。
对驾驶员来说也可能更好,尽管并不总是能以最大功率充电。
从用户的角度来看,情况则有所不同。
假设我们正在出行,可以在两个充电站之间选择。
第一个充电站有两组300千瓦的充电器。
第二个充电站有六个充电点,可动态分配600千瓦的功率。
如果我们来到第一个充电站,而两组充电器都被占用,那么300千瓦的功率对我们毫无用处,只能等待。
在第二个充电站,我们找到空闲充电点的机会要多得多,可以立即开始充电。
实际上,我们的汽车可能只能获得150千瓦或180千瓦的充电功率,而非在理想条件下应有的250千瓦。
但立即以150千瓦的功率开始充电,可能会让我们比等待15分钟后再使用300千瓦的充电器更快结束行程。
因此,对驾驶员而言,最大功率本身并不能说明充电站的优劣。
还需要考虑充电站的数量、实际可用的数量、正在被使用的数量,以及当多辆汽车同时充电时该站真正能提供的功率。
但这并不意味着功率不再重要
将这一观点推向另一个极端也是错误的。
解决办法并非简单地安装数十个充电接口,然后把不足的功率平均分配给它们。
如果某个充电站有600千瓦的供电能力,而同时有许多能够承受高功率的车辆前来充电,那么就必须分配这些电量,从而导致每辆车的充电速度下降。
此外,更先进的电动汽车正快速提升其充电性能。
800伏特架构以及新一代电池使得在充电过程中的大部分时间里都能维持更高的功率输出。
在需求极高的充电场景中,尤其是在长途出行时,拥有足够的总功率依然至关重要。
因此,这个问题不应被视为在功率与充电站数量之间的选择。
关键在于找到这两个因素之间的平衡点。
充电站越来越不像加油站了
它与传统加油方式也存在根本性差异。
当汽车进入加油站时,油枪会以相对稳定且可预测的速率供应燃料。
而在电力充电过程中,每辆车的需求各不相同。
有的车可能要求250千瓦的充电功率,
而旁边的车只需80千瓦即可。
五分钟后,第一辆车的充电功率可能降至150千瓦,此时又有一辆车到来,需要超过200千瓦的充电功率。
充电站必须不断应对这些不同的需求,同时尽可能充分利用现有的连接容量。
这使得能源管理及相关软件成为快速充电站中越来越重要的组成部分。
这并非仅仅是要安装能够提供特定功率的充电柱那么简单。
关键在于如何将有限的电力在众多功率需求不断变化的汽车之间进行合理分配。
这才是真正的重点
从这个角度理解Kempower的消息会容易得多。
该公司并不是说100千瓦的充电器比350千瓦的更好,也不是主张汽车必须以更慢的速度充电。
他们的观点是,从运营商的角度来看,让更多车辆同时连接,并智能地分配可用电力,有助于更高效地利用这笔高昂的投资。
而这最终意味着可以提供更多电力、增加充电次数,从而更快实现投资回报。
此外还需记住,Kempower在此结论中有着明显的商业利益考量。
该公司正是销售分布式充电系统,而相关分析数据来自其ChargEye平台所连接的美国站点。这些结果仅显示出某种相关性,并不能证明增加连接器数量就会自动提升使用率。
一个拥有八个充电点的站点之所以能记录更高的使用量,只是因为其所在位置的需求远高于仅有两个充电点的站点而已。
因此,这些数据不应被视作通用的解决方案。
不过,它们确实有助于引发一个随着电动汽车数量不断增加而愈发重要的问题。
最好的充电站未必就是那个宣称千瓦数最高的站点。
到目前为止,我们学习比较快速充电能力主要是通过看一个数值:
150千瓦。
250千瓦。
350千瓦。
400千瓦。
但实际上,一个充电站要复杂得多。
要想判断其设计是否合理,还需要了解其总可用功率、充电接口的数量、功率的分配方式、所有接口都被占用时的情况、实际的可用率,以及一天之内能够提供的电量。
对运营商而言,这些因素决定了他们投资的回报程度。
对用户来说,这些因素则能决定更简单的问题:是能够立即充电并继续行程,还是必须等待其他车辆充完电。
这就解释了为什么在某些条件下,一个配备六到八个尺寸合适的充电站的站点,会比只有一个能够输出极高最大功率的充电站的站点更实用、也更具经济效益。