中國儲能網(wǎng)訊：2024年被譽(yù)為我國“超充”發(fā)展元年。近日，在2024第七屆深圳國際充電樁及換電站展覽會暨第十二屆中國國際電動汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會上，多款液冷超級充電樁亮相，為新能源用戶帶來了“分鐘級”補(bǔ)能體驗。
隨著電動汽車行業(yè)加速發(fā)展，用戶對電動汽車的接受度不斷提高。新能源純電動汽車應(yīng)用越來越多，“充電慢、充電難”成為業(yè)內(nèi)的關(guān)注重點(diǎn)。液冷超級充電場景可以很好地解決這一問題，成為行業(yè)競逐的焦點(diǎn)。在液冷超級充電場景下，全液冷超級充電樁的最大輸出功率一般可達(dá)600千瓦，最大電流600安。這意味著在理想狀況下，以100千瓦時的新能源車為例，從30%充到80%，最快僅需5分鐘。什么是液冷充電樁？相比傳統(tǒng)充電樁，液冷充電樁有哪些優(yōu)勢？中國石化為推進(jìn)“液冷超充”都做了哪些努力？本版推出專題為您揭秘。本版文圖由 樊秀菊 趙佳洋 周 菁 王 玲 胡 曉 提供
技術(shù)名片
·什么是“液冷超充”？
液冷超級充電技術(shù)是將液體冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于電動汽車充電過程中的新能源技術(shù)。它的主要原理是通過液冷系統(tǒng)，冷卻充電過程中產(chǎn)生的熱量，從而提高充電效率和速度。
液冷超級充電系統(tǒng)由液冷充電槍（車輛插頭）、冷卻液、液冷電纜、冷卻系統(tǒng)（熱管理系統(tǒng)，包含循環(huán)泵、儲液箱、散熱器等）、充電槍芯件流道結(jié)構(gòu)、尾部電纜鎖緊結(jié)構(gòu)、溫度控制等組成。液冷超級充電樁是在電纜和充電槍之間設(shè)置專門的液體循環(huán)通道，通道內(nèi)加入起到散熱作用的冷卻液，通過液冷系統(tǒng)高效帶走充電線纜上的熱量，從而讓更細(xì)的充電線上可以加載更大的充電電流，成倍提升充電功率，達(dá)到高速充電的目的。
·液冷終端技術(shù)路徑有哪些？
為滿足大功率充電中的散熱需求，同時保持便利性、避免充電槍線過重，液冷超級充電樁需配置液冷充電終端(充電槍+線+冷卻系統(tǒng))。液冷終端按照冷卻介質(zhì)可分為間接式液冷和浸沒式液冷兩種技術(shù)路徑。
間接式液冷，主要采用冷卻液作為散熱介質(zhì)，電纜內(nèi)設(shè)計冷卻管路，通過水泵推動冷卻液的循環(huán)流動進(jìn)行散熱，以保持電纜低溫恒溫運(yùn)行，增強(qiáng)電纜的載流能力。
浸沒式液冷，主要是將電纜直接浸沒在絕緣油中散熱，輔助循環(huán)系統(tǒng)高效帶走大功率充電產(chǎn)生的熱量，以保持電纜低溫恒溫運(yùn)行。
目前，由于液冷超級充電硬件技術(shù)發(fā)展相對滯后，材料兼容性問題導(dǎo)致的滲漏并未妥善解決。因此，間接式液冷路徑仍是目前液冷超級充電的首選，浸沒式液冷路徑也在逐步探索中。
·相比傳統(tǒng)充電樁，液冷超級充電樁有哪些優(yōu)勢？
冷卻效果更好。采用液體冷卻方式可以更高效地冷卻電池，防止電池過熱導(dǎo)致電池壽命縮短。
充電速度更快。利用液體冷卻技術(shù)，可以將電池充電速度提高至最大輸出功率的80%以上。
充電更加安全。通過液體冷卻技術(shù)，可以保證充電時電池溫度始終處于安全范圍內(nèi)，避免由于過度放熱而發(fā)生事故。
液冷超級充電樁廣泛應(yīng)用于電動汽車及新能源汽車的充電領(lǐng)域，特別是在高速公路等大功率充電場景中表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。此外，在極端天氣下，液體冷卻技術(shù)還有助于保障電池的安全性。
·“液冷超充”未來發(fā)展趨勢如何？
“液冷超充”處于起步階段，潛力大，發(fā)展前景廣闊。但目前我國大功率液冷超級充電樁滲透率仍較低。未來，“液冷超充”技術(shù)將持續(xù)加速滲透，但面臨投入成本過高、設(shè)備利用率和投資回報率較低等困難。要解決這些難題，首先要通過技術(shù)創(chuàng)新來降低設(shè)備生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，從而降低投入成本；其次要加強(qiáng)市場調(diào)研，根據(jù)實際需求合理規(guī)劃產(chǎn)品方案，提高設(shè)備利用率，進(jìn)而提高投資回報率；再次，要通過政府支持政策、產(chǎn)業(yè)資本引導(dǎo)等方式降低投資風(fēng)險，吸引更多資金進(jìn)入該領(lǐng)域，推動“液冷超充”技術(shù)的發(fā)展與普及。
大功率“液冷超充”技術(shù)的發(fā)展與布局，任重道遠(yuǎn)，需要多方配合，共同努力，形成合力，才能更好地推動行業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步推進(jìn)有序充電和V2G（電動汽車給電網(wǎng)送電），助力節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展，加速實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)。
企業(yè)實踐
中國石化潤滑油公司始終致力于多個行業(yè)的冷卻介質(zhì)相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)的研究，針對不同的行業(yè)和領(lǐng)域及多種應(yīng)用場景開發(fā)專用產(chǎn)品，如傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)冷卻液、電動汽車恒溫液、逆變器冷卻液、燃料電池冷卻液、數(shù)據(jù)中心冷卻液、全浸油等系列產(chǎn)品，與國內(nèi)外的重點(diǎn)OEM（原始設(shè)備制造商）合作開發(fā)，取得其技術(shù)認(rèn)證，實現(xiàn)了產(chǎn)品的工業(yè)化應(yīng)用。近年來，潤滑油公司不斷深耕挖潛，重點(diǎn)關(guān)注戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)油液技術(shù)的開發(fā)與研究，其中就包括液冷超級充電用油液。
浸沒式液冷用油液
浸沒式液冷采用的是電纜和絕緣油直接接觸，相比間接式液冷具有更高的冷卻效率。由于絕緣油與電子元器件直接接觸，在使用過程中會存在一定安全風(fēng)險，因此對絕緣油的電化學(xué)安全性能要求更高。低溫條件下，絕緣油會變得更加黏稠，導(dǎo)致在使用過程中散熱效率降低，在一定程度上也會限制浸沒式液冷技術(shù)的推廣，需要油冷介質(zhì)具有足夠低的黏度來達(dá)到良好的換熱效果。因此，浸沒式液冷所用絕緣油需要兼顧高電化學(xué)性能及低黏度，這也是該產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)及難點(diǎn)。
充電樁全浸油
產(chǎn)品性能：
浸沒式液冷模式冷卻效果更好、安全系數(shù)更高，能夠滿足超高倍率條件下（大于600千瓦）的充電需求。浸沒式液冷介質(zhì)要具備良好的安全性能、材料兼容性及換熱性能。中國石化充電樁全浸油采用自主專利技術(shù)，針對更大功率超級充電樁特性需求，可在極端溫度下對電池系統(tǒng)提供高效的熱管理，同時閃點(diǎn)、絕緣電阻和擊穿電壓高，能顯著提高充電樁系統(tǒng)主動安全性能。此外，該產(chǎn)品黏度低、流動性好，比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)相對較大，能夠有效提升換熱效率；所用原料不損害充電樁的金屬材料、高分子材料，能夠長期穩(wěn)定地對充電樁系統(tǒng)提供高效熱管理，減少運(yùn)維成本，延長產(chǎn)品更換周期。
該產(chǎn)品適用于充電樁浸沒式冷卻系統(tǒng)。
中國石化的努力：
潤滑油公司北京研究院針對超級充電樁新的熱管理需求，識別產(chǎn)品關(guān)鍵性能及開發(fā)難點(diǎn)，針對浸沒式冷卻方式，于2022年研制開發(fā)完成性能優(yōu)異的充電樁全浸油產(chǎn)品。為推廣充電樁全浸油，潤滑油公司與多家國內(nèi)知名企業(yè)合作，完成該產(chǎn)品的仿真模擬換熱效率試驗、熱失控測試、非金屬及金屬材料的兼容性考察、可靠性驗證等工作。
間接式液冷用油液
間接式液冷主要采用的冷卻液大多為乙二醇型，其主要成分為乙二醇、水和多種添加劑。乙二醇為防凍劑，可以保證產(chǎn)品具有良好的防凍功能；添加劑包括金屬緩蝕劑、阻垢劑、抗泡劑、染色劑等，可以保證產(chǎn)品具有良好的綜合性能。由于充電樁設(shè)備涉及的材料類型較多，如多種金屬材料等，同時還大量使用了硅橡膠等非金屬材料。而冷卻液是一種導(dǎo)電介質(zhì)，一旦因金屬腐蝕或者材料兼容性不良導(dǎo)致液體泄漏，可能會與充電樁高壓零部件接觸，產(chǎn)生安全風(fēng)險。因此，冷卻液產(chǎn)品需要具有良好的多種金屬防腐蝕性能、分散性能、抗泡性能、材料兼容性能及穩(wěn)定性能等，以保障充電設(shè)備的安全運(yùn)行。
中國石化在冷卻介質(zhì)產(chǎn)品開發(fā)方面已經(jīng)有幾十年的經(jīng)驗，所開發(fā)的冷卻液系列產(chǎn)品均采用國產(chǎn)化原材料、自主知識產(chǎn)權(quán)單劑配方，已經(jīng)在傳統(tǒng)汽車、工程機(jī)械、高端農(nóng)機(jī)、新能源汽車、儲能、風(fēng)電等場景均有應(yīng)用，同時積極進(jìn)行專利布局、標(biāo)準(zhǔn)研究與制定，在行業(yè)具有較強(qiáng)的影響力和話語權(quán)。
SC充電樁冷卻液
產(chǎn)品性能：
超充液冷充電樁設(shè)備目前主要使用間接式液冷對充電設(shè)備進(jìn)行溫控，其液體管路較細(xì)，使用了多種金屬、非金屬材料，在散熱、冷卻、金屬防腐蝕、材料兼容等方面都有相關(guān)的技術(shù)要求。SC充電樁冷卻液系列產(chǎn)品采用自主專利配方技術(shù)，具備優(yōu)異的防凍、金屬腐蝕抑制、材料兼容性、抗泡、防沉積等性能，完全滿足間接式超充液冷充電設(shè)備的技術(shù)要求，溫控精準(zhǔn)，能夠保障設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。
市場應(yīng)用：
該產(chǎn)品適用于液冷超級充電樁相關(guān)的整流柜、充電線、充電槍、充電樁等間接式液冷溫控系統(tǒng)。
中國石化的努力：
在液冷超級充電場景下，全液冷超級充電樁的最大輸出功率可達(dá)600千瓦。潤滑油公司北京研究院針對超級液冷充電樁的熱管理需求，識別產(chǎn)品關(guān)鍵性能，確定科學(xué)的技術(shù)目標(biāo)，綜合研究防凍技術(shù)、金屬緩蝕技術(shù)、抗泡技術(shù)等，推出了性能優(yōu)異的SC充電樁冷卻液產(chǎn)品。在開發(fā)過程中，潤滑油公司積極進(jìn)行該產(chǎn)品的專利布局，通過行業(yè)調(diào)研、深度挖掘，與目標(biāo)客戶共同開展金屬腐蝕抑制性、非金屬材料兼容性、實機(jī)試驗測試等工作，使該產(chǎn)品最終獲得國內(nèi)液冷超級充電樁頭部企業(yè)技術(shù)認(rèn)證，并實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
應(yīng)用場景
項目名稱：珠峰華為全液冷超級充電項目 地理位置：西藏自治區(qū)日喀則地區(qū)珠穆朗瑪國家公園
應(yīng)用情況：
潤滑油公司北京研究院協(xié)助華為公司開展珠穆朗瑪峰全液冷超級充電項目的液冷介質(zhì)評估。9月3日，珠峰全液冷超級充電站正式投入運(yùn)營，標(biāo)志著中國石化冷卻介質(zhì)產(chǎn)品在高海拔寒區(qū)的應(yīng)用探索取得了勝利。
珠峰全液冷超級充電站是全球海拔最高的光儲液冷超級充電站。該站采用華為超級充電解決方案，配置3套主機(jī)、4把600千瓦超級充電槍和16把250千瓦快速充電槍，應(yīng)用中國石化冷卻介質(zhì)新技術(shù)。目前，中國石化冷卻介質(zhì)相關(guān)產(chǎn)品已應(yīng)用在天全、卡子拉山、理塘、桑堆、拉薩、林芝、羅布林卡、珠峰等318國道川藏超級充電綠廊沿線服務(wù)區(qū)的23座華為超級充電場站。
項目名稱：北京石油小武基充電站 地理位置：北京市朝陽區(qū)小武基路149號
應(yīng)用情況：
今年初投營的北京石油小武基充電站占地面積約3000平方米，設(shè)有65個小型車輛充電位、5個貨車專用充電位，是北京石油首座運(yùn)用液冷超級快充技術(shù)打造的全液冷超級充電站，最高充電功率可達(dá)600千瓦，最快可實現(xiàn)“一秒一公里”。該站充電設(shè)備具有大功率充電快、槍線便于操作、無漏液漏電隱患、效率高、能耗低等優(yōu)勢。車主只需要通過手機(jī)掃碼或者通過“易捷加油”APP/小程序中的“一鍵加電”即可自助操作充電，大幅提升車輛補(bǔ)能效率。
項目名稱：重慶龍禹公司金湖超級充電站 地理位置：重慶市兩江新區(qū)照母山
應(yīng)用情況：
重慶龍禹公司金湖超級充電站占地面積3738平方米，周邊是照母山高檔住宅區(qū)，緊鄰重慶市光環(huán)購物商圈。該站是重慶地區(qū)首座超級充電綜合加能服務(wù)站，電容為2000千瓦時，配置充電功率為1680千瓦的群控群充系統(tǒng)。該站共建有充電樁32個，其中液冷超級充電樁3個、超級充電樁27個、交流充電樁2個，液冷超級充電樁單槍輸出功率最高可達(dá)480千瓦（600安），能夠為客戶提供快捷的充電體驗。
未來將開發(fā)更長使用周期冷卻介質(zhì)產(chǎn)品
嘉賓：中國石化潤滑油有限公司北京研究院院長、黨委書記 雷 凌
為適應(yīng)新能源車快速增長，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，2023年全國充電基礎(chǔ)設(shè)施共860萬臺。充電設(shè)備在運(yùn)行中會發(fā)熱，為保障設(shè)備的正常運(yùn)行，需要冷卻介質(zhì)進(jìn)行散熱。
充電樁設(shè)備發(fā)展初期普遍采用強(qiáng)制風(fēng)冷，但是傳統(tǒng)的風(fēng)冷模式已難以滿足超級充電樁在高充電倍率（大于240千瓦）條件下的冷卻需求。液冷模式憑借散熱效率高、噪聲小且更加安全穩(wěn)定的優(yōu)勢成為未來充電樁冷卻模式的主要發(fā)展方向。目前，國內(nèi)外都在重點(diǎn)發(fā)展全液冷超級充電樁。
中國石化結(jié)合液冷超級充電樁設(shè)備的技術(shù)要求，與國內(nèi)頭部充電樁企業(yè)合作開發(fā)，分別針對間接式液冷和浸沒式液冷開發(fā)了不同的冷卻介質(zhì)系列產(chǎn)品，滿足充電樁設(shè)備發(fā)展的技術(shù)要求。性能優(yōu)異的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)方案、優(yōu)質(zhì)的客戶服務(wù)，得到了認(rèn)可。
目前，越來越多的充電樁企業(yè)對冷卻介質(zhì)提出了長壽命的要求，從5年延長到10年，甚至希望未來可以達(dá)到20年，與充電設(shè)備同壽命，這樣可以減少設(shè)備維護(hù)成本。因此，中國石化未來需要針對全液冷超級充電冷卻介質(zhì)更長使用壽命的要求，識別技術(shù)難點(diǎn)，制定科學(xué)的技術(shù)方案，不斷優(yōu)化產(chǎn)品，提升技術(shù)水平，開發(fā)更長使用周期的冷卻介質(zhì)產(chǎn)品以滿足客戶需求，保持技術(shù)先進(jìn)性及行業(yè)領(lǐng)先地位。
中國石化具備豐富的冷卻介質(zhì)技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗，可以快速響應(yīng)客戶的個性化需求，如低溫、長壽命、生物降解等，并制定技術(shù)方案，提供定制化專用產(chǎn)品。專業(yè)精湛的技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊還可以為客戶提供優(yōu)質(zhì)高效的油液監(jiān)控服務(wù)，保障產(chǎn)品應(yīng)用的可靠性與穩(wěn)定性。
同時，中國石化作為國內(nèi)冷卻介質(zhì)技術(shù)的引領(lǐng)者，需要引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展，制定充電樁油液產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，幫助解決冷卻介質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、標(biāo)準(zhǔn)缺失、油液產(chǎn)品選擇缺少依據(jù)等問題，為客戶選擇冷卻介質(zhì)產(chǎn)品提供支撐，提升企業(yè)在戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。
