Estación de intercambio de baterías: una nueva aplicación del almacenamiento de energía

La estación de intercambio de baterías, una nueva aplicación del almacenamiento de energía

En los últimos años, el volumen de ventas de vehículos de nueva energía ha crecido a pasos agigantados. Por un lado, plantea mayores exigencias para la construcción de infraestructuras de recarga y, por otro, también crea espacio para el desarrollo de modelos de sustitución de baterías; y con el continuo desarrollo de tecnologías relacionadas con los vehículos de nueva energía, y la estación de intercambio de baterías debería ser reconocido por cada vez más consumidores.

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    ¿Qué es una estación de intercambio de baterías?

    El intercambio de baterías de vehículos eléctricos se refiere a un nuevo modo de complementar la energía eléctrica mediante el intercambio con baterías completamente cargadas cuando las baterías de los vehículos eléctricos están agotadas o son insuficientes; la estación de intercambio de baterías es una estación de energía que proporciona un reemplazo rápido para las baterías de energía de los vehículos eléctricos, desempeña el papel de carga centralizada y almacenamiento de baterías, servicios de intercambio de baterías.

    ¿Cuáles son los distintos tipos de estación de intercambio de baterías?

    La función de la central eléctrica también es similar a la de una gasolinera. Se instala principalmente en zonas públicas para ofrecer servicios de intercambio de baterías para uno o varios tipos de vehículos eléctricos. Según las diferentes funciones, la estación de intercambio de energía tiene diferentes métodos de servicio.

    Clasificación industrial de las estaciones de intercambio de baterías:

    • Método de sustitución de la batería: sustitución de la batería del chasis, sustitución de la batería lateral, sustitución de la batería de la subcaja
    • Forma del pack de baterías: sustitución del pack completo, sustitución de la subcaja
      Grado de automatización: sustitución manual de la batería, sustitución semiautomática de la batería, sustitución totalmente automática de la batería
    • Modelos aplicados: Central eléctrica para turismos, central eléctrica para vehículos industriales

    ¿Cuáles son los modos de intercambio de baterías de los vehículos eléctricos?

    El modo de intercambio de baterías se refiere al uso de estaciones de carga centralizadas para el almacenamiento centralizado, la carga centralizada y la distribución uniforme de un gran número de baterías, y la sustitución de baterías para vehículos de nueva energía en la estación de distribución de baterías. El modo de intercambio de baterías es un método de carga rápida para vehículos de nueva energía. Recarga rápida de vehículos de nueva energía mediante la sustitución de baterías. El modo de sustitución de baterías para vehículos de nueva energía integra las funciones de carga de baterías, despliegue logístico y sustitución de baterías.

    Modo de intercambio de baterías: modo de carga centralizada y modo de intercambio de baterías

    En la actualidad, la mayoría de los métodos de intercambio de energía adoptados en el mercado son modelos de estación de carga e intercambio.

    ¿Cómo funciona una estación de intercambio de baterías?

    ¿Cómo funciona una estación de intercambio de baterías?
    ¿Cómo funciona una estación de intercambio de baterías?

    Modo de servicio de la estación de intercambio de baterías

    1. Método de intercambio vertical de energía del chasis, también llamado intercambio vertical de energía enchufable.

    La batería suele instalarse en el chasis del vehículo. La batería tiene mejor ocultación y mayor seguridad, pero necesita ser guiada. La central necesita tres grados de libertad para la sustitución de la energía. La sustitución de la batería de NIO y Tesla es relativamente complicada y costosa.

    2. El método de intercambio de alimentación en el lateral del chasis, también llamado intercambio de alimentación enchufable en paralelo.

    La batería está fijada en forma de bastidor, la batería está instalada firmemente y la conexión eléctrica es fiable. La protección de la batería depende de la protección del chasis de todo el vehículo, y el sellado no es fácil de garantizar. Necesita ser alineada manualmente, el proceso de operación es difícil de formar un estándar, y la sustitución de la batería lleva mucho tiempo.

    3. Método de la subcaja, también llamado de cambio de batería de extremo a extremo

    No hay orificio del eje de guía, la carrera es corta al cambiar la batería, el área de unión es densa, y la posición de sustitución de la batería correspondiente y el espacio de instalación de la batería reservados por el vehículo son más pequeños; la alineación se lleva a cabo principalmente por la superficie de unión del coche de la batería y el plug-in en el cuerpo, y el plug-in La precisión de fabricación en sí es mayor, el plug-in es más complicado, y el costo es más alto.

    Cadena industrial de las estaciones de intercambio de baterías

    • Aguas arriba: equipos de intercambio de baterías. Las empresas de baterías y los fabricantes de equipos de intercambio de baterías son responsables de suministrar las baterías de potencia y los equipos de la estación de intercambio correspondientes al ámbito de aplicación.
    • Midstream: operadores de intercambio de baterías. El operador de la estación de intercambio de baterías es responsable de la construcción y el funcionamiento de la estación de intercambio, y presta servicios de intercambio para el mercado. Según la China Charging Alliance, en la actualidad, entre los operadores de estaciones de intercambio de baterías de China se encuentran principalmente Aulton New Energy, NIO, FIRST T, etc.
    • En sentido descendente: escenarios de aplicación. Los coches particulares, los taxis, los autobuses y los camiones pesados de corta distancia pueden utilizarse como escenarios de aplicación para el intercambio de baterías, y la mayoría de los escenarios ya han empezado a implantarse gradualmente.

    Al mismo tiempo, con el desarrollo de toda la cadena industrial de las estaciones de intercambio de baterías, los paneles de automoción, los paneles de las pilas de carga y los componentes de los equipos de las estaciones de intercambio de baterías también se han abierto nuevas oportunidades de desarrollo en los campos de la CCL, MCCL, PCB y PCBA fabricación.

    ¿Cuáles son las ventajas y los inconvenientes de la estación de intercambio de baterías?

    ¿Cuáles son las ventajas y los inconvenientes de la estación de intercambio de baterías?
    ¿Cuáles son las ventajas y los inconvenientes de la estación de intercambio de baterías?
    • Ventaja:
    1. Seguridad: El pack de baterías que adopta el modo de intercambio de baterías puede recibir un examen médico y un mantenimiento oportunos. Basándose en el cuidado óptimo del pack de baterías, los profesionales supervisan el proceso, y la carga es más segura, por lo que los vehículos eléctricos también pueden circular de forma más segura.
    2. Alta eficiencia operativa: Los vehículos eléctricos que utilizan el modo de intercambio de batería pueden completar la reposición rápida de energía en 3-5 minutos desde baja potencia a plena potencia, resolviendo eficazmente la ansiedad por el kilometraje y en línea con los métodos tradicionales de suministro de combustible. Para el modo de carga rápida de CC, se tarda aproximadamente 1 hora. Para el volumen único de la estación, la estación de intercambio puede dar servicio a más vehículos eléctricos en el mismo periodo de tiempo.
    3. Alta tasa de utilización de recursos: Con la misma capacidad, la tasa de utilización de recursos de la estación de sustitución es aproximadamente tres veces superior a la de la estación de carga rápida, y no habrá desperdicio debido a las actualizaciones de la batería.
    4. Larga duración de la batería: Las investigaciones pertinentes muestran que la duración de la batería del esquema de sustitución de la batería es aproximadamente de 2 a 4 veces mayor que la del modo de carga rápida.
    5. Impacto reducido en la red eléctrica: la potencia necesaria para sustituir la batería es 1/4 de la de la carga rápida con la misma capacidad de servicio, la fluctuación de carga es pequeña y el impacto en la red eléctrica es reducido.
    6. Modelo de funcionamiento empresarial sostenible: Bajo el telón de fondo de la estación de intercambio de baterías, puede generarse el modelo de negocio de separación de vehículos y electricidad, y puede realizarse una utilización gradual desde los taxis hasta los coches particulares. Tomando como ejemplo el modelo ecológico de negocio de intercambio de baterías que separa "vehículo y electricidad", hay muchas formas de participar en este ecosistema, vinculando estrechamente las empresas relacionadas aguas arriba y aguas abajo para extraer conjuntamente el valor de todo el ciclo de vida de las baterías de energía.
    • Desventaja:
    1. Coste elevado: Incluyendo el uso del terreno, el equipo de sustitución de energía, el almacenamiento de la batería, etc., el coste de inversión inicial de la estación de intercambio de baterías es elevado. Al mismo tiempo, en comparación con el modo de carga, se requiere un cierto número de personal para la operación y el mantenimiento del equipo de intercambio de baterías en la estación de intercambio, así como la carga unificada, el almacenamiento y el despliegue de la batería de energía. Por lo tanto, el coste postoperativo de la estación de intercambio de baterías es mayor que el de la estación de carga.
    2. A corto plazo, la tasa de utilización de las estaciones de intercambio de baterías no es alta: En la actualidad, el mercado que sólo necesita intercambios de baterías es principalmente el de los turismos comerciales y los vehículos industriales, mientras que el índice de penetración de los turismos privados es todavía bajo a corto plazo, y se necesitan más esfuerzos, y los costes operativos posteriores también son relativamente altos, por lo que es difícil obtener beneficios a corto plazo;
    3. Las normas técnicas para el intercambio de baterías no son uniformes: Aunque todas las partes colaboran, el camino real puede seguir siendo largo y difícil;
    4. Servicios y pólizas de apoyo incompletos: incluido el seguro de la batería y la división de responsabilidad por accidentes del vehículo en la modalidad de separación vehículo-electricidad.

    ¿Cuál es el impacto del intercambio de baterías en los vehículos de nueva energía?

    En la actualidad, la aplicación de sustitución de baterías para vehículos de nueva energía tiene buenas aplicaciones en el extremo privado, en el extremo de vehículos operativos y en el extremo de vehículos comerciales. Puede resolver completamente los problemas de alto kilometraje diario y alta eficiencia de reposición de energía de los vehículos operativos y vehículos comerciales, y compensar la escasez de pilas de carga.

    Desde la perspectiva del desarrollo de la tecnología de los vehículos de nueva energía, el modelo actual de "carga + sustitución de la batería + venta por separado de vehículo y batería" para los vehículos de nueva energía está maduro, y las baterías de los vehículos de nueva energía pueden comprarse, alquilarse o sustituirse.

    Los modos de reposición de energía de los vehículos de nueva energía incluyen principalmente la reposición de energía por pila de carga y la reposición de energía por pila de carga. estación de intercambio de baterías. En comparación con la carga y la reposición de energía, el modo de intercambio de energía tiene las ventajas de un corto tiempo de reposición de energía, una baja pérdida de vida útil de la batería y una mayor seguridad de la batería gracias a la supervisión continua de su uso. Ocupa poco espacio y ofrece otras ventajas.

    Estación de intercambio de baterías frente a pila de carga: ¿cuál es la mejor opción?

    Estación de intercambio de baterías frente a pila de carga
    Estación de intercambio de baterías frente a pila de carga

    1. Compatibilidad : estación de intercambio de baterías ≤ pila de carga.

    Comparada con la pila de carga, la estación de intercambio de baterías puede suministrar energía a los vehículos eléctricos, pero en términos de compatibilidad, la estación de intercambio de baterías es muy inferior a la pila de carga. Como las pilas de carga no tienen requisitos en cuanto a la marca o el modelo de los vehículos eléctricos, se pueden cargar; pero la estación de intercambio de baterías es lo contrario, por lo que la estación de intercambio de baterías está más restringida.

    2. Eficacia de la carga : estación de intercambio de baterías > pila de carga

    El tiempo de intercambio de energía de la estación de intercambio es de unos 5 minutos; sin embargo, algunas estaciones de intercambio de baterías tienen problemas como un mantenimiento insuficiente y una potencia de carga insuficiente, lo que también afectará a la eficacia de la carga.
    El tiempo de carga de la pila de carga rápida es de 30-60 minutos (a 80%); el tiempo de carga de la pila de carga lenta puede llegar a varias horas.
    Comparado con el repostaje de los vehículos de combustible tradicionales, el intercambio de baterías es más parecido al repostaje y más eficiente en términos de tiempo de uso. Sin embargo, el tiempo de carga real de la actual pila de carga rápida está relacionado con la capacidad (tamaño) de la batería, la potencia (velocidad) de la pila de carga, el límite de velocidad (protección), etc. del vehículo eléctrico, y no puede alcanzar plenamente la potencia nominal de la pila de carga.

    3. Cobertura : estación de intercambio de baterías ≤ pila de carga.

    En la actualidad, existen muy pocas centrales de sustitución, que sólo cubren las grandes ciudades y las zonas de autopistas con altos índices de tráfico, y no pueden equipararse a las pilas de recarga con una cobertura extremadamente alta, por no mencionar que las pilas de recarga pueden instalarse directamente en casa.

    Desde el punto de vista actual, la sustitución de pilas sólo se utiliza en escenarios y zonas concretas. Para convertirse en un modelo generalizado, hay que resolver los problemas de compatibilidad y cobertura; y las pilas de carga tienen un precio bajo, una amplia cobertura de estaciones de carga y un uso completo. Y los procesos posventa están relativamente maduros, lo que nos hace la vida más cómoda.

    4. Coste de inversión: estación de intercambio de baterías > pila de carga

    El coste de inversión de una estación de intercambio de baterías oscila entre 1,5 y 4 millones de yuanes, incluyendo la inversión en activos fijos, el alquiler del emplazamiento, la operación y el mantenimiento del personal, etc. Volviendo a las pilas de carga rápida ordinarias, el coste de las pilas de carga oscila entre decenas de miles y cientos de miles en términos de potencia de carga. La pila de carga lenta es más barata, normalmente puede construirse en 10.000 yuanes, y es pequeña y cómoda.

    5. Coste de utilización : estación de intercambio de baterías ≤ pila de carga.

    En cuanto al coste del intercambio de baterías, tomemos como ejemplo NIO, el precio del cambio de batería es de 180 yuanes, la capacidad de la batería es de 70Kwh, y la autonomía de crucero es de unos 420 kilómetros, lo que equivale a 0,42 yuanes por kilómetro; Paquetes de tarifas eléctricas para el intercambio de electricidad: El paquete A es de 432 yuanes/1200 kilómetros; el paquete B es de 630 yuanes/1800 kilómetros; el paquete C es de 1020 yuanes/3000 kilómetros. Casi 0,34 yuanes por kilómetro.

    La capacidad general de la batería de los vehículos eléctricos es de unos 50Kwh, la electricidad (pública) es de unos 1,5 yuanes, el coste de la carga completa es de 75 yuanes, y la autonomía de crucero es de unos 300km, lo que equivale a unos 0,25 yuanes por kilómetro.

    ¿Cuáles son los retos de la estación de intercambio de baterías?

    ¿Qué retos plantea la estación de intercambio de baterías?
    ¿Qué retos plantea la estación de intercambio de baterías?

    1. Capacidad de la batería: La capacidad del paquete de baterías es el factor dominante para la vida útil de la batería de los vehículos eléctricos, y los diferentes modelos tienen diferentes requisitos para la capacidad de la batería

    2. Tamaño: El tamaño del pack de baterías se basa en la disposición general del espacio del vehículo eléctrico, y el pack de baterías se coloca generalmente en el chasis del coche. Las distintas empresas de automóviles y los distintos modelos tienen diferentes diseños de paquetes de baterías, ya sea por el tamaño o por la distribución del espacio.

    3. Los tipos de paquetes de baterías, desde la perspectiva de las materias primas, pueden dividirse en LFP y litio ternario; desde la perspectiva de los modos de agrupación, existen diferentes formas, como cuadrada, cilíndrica, soft pack, blade, etc.; desde la perspectiva de la densidad energética, de baja a alta y variada. El módulo de la batería, en cierta medida, también afectará a la forma y el tamaño del paquete de baterías, y a la disposición de los vehículos eléctricos.

    4. Conexión de intercambio de baterías, este artículo es diferente de los dos anteriores, siempre y cuando se acuerde la norma, no es difícil de producir o reemplazar.

    Conclusión

    El modo de intercambio de baterías de la estación de intercambio de baterías almacena y carga un gran número de baterías en una estación de carga centralizada, y proporciona servicios de sustitución de baterías, lo que puede compensar eficazmente la vida útil de las baterías del modo de carga y las deficiencias técnicas de la capacidad de carga, aumentar la amabilidad de la red eléctrica y mejorar la eficiencia del terreno.

    En la actualidad, la tecnología del modo de intercambio de baterías está madurando gradualmente (el modo BaaS puede convertirse en la corriente principal), y su valor sigue emergiendo, lo que ayudará a formar una estructura empresarial complementaria para la carga y el intercambio, y también promoverá el desarrollo acelerado de los vehículos de nueva energía.

    Preguntas frecuentes sobre la estación de intercambio de baterías

    El modo de cambio de batería es un método de carga rápida para vehículos de nueva energía. Utiliza el método de sustitución de baterías para reponer rápidamente la electricidad de los vehículos de nueva energía. El modo de intercambio de baterías de los vehículos de nueva energía integra las funciones de carga de baterías, despliegue logístico e intercambio de baterías.

    La estación de cambio de batería es una estación de energía que proporciona un cambio rápido de la batería de alimentación de un vehículo eléctrico, y desempeña la función de carga y almacenamiento centralizados de la batería, cambio de batería y servicios de cambio de batería.

    Ventaja:
    1. La seguridad es más segura que la carga
    2. Alta eficiencia operativa: 3-5 minutos para completar la reposición rápida de energía.
    3. Alta utilización de recursos
    4. Batería de larga duración
    5. Impacto reducido en la red eléctrica
    6. Modelo de funcionamiento empresarial sostenible

    Desventaja:
    1. La inversión inicial y los costes de explotación posteriores de la sustitución de centrales eléctricas son elevados
    2. A corto plazo, la tasa de utilización de la central no es alta
    3. Aún no se han unificado las normas técnicas para la sustitución de pilas
    4. Servicios y políticas de apoyo incompletos

    1. Compatibilidad: sustitución de la central eléctrica ≤ pila de carga.
    2. Eficacia de la carga: sustitución de la central eléctrica > pila de carga
    3. Cobertura: sustitución de centrales ≤ pila de carga.
    4. Coste de inversión: sustitución de la central eléctrica > pila de carga
    5. Coste de utilización: sustitución de la central eléctrica ≤ pila de carga.

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