以下为演讲实录：
中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 储能研发中心总监 何晓磊发表了《换电模式中充换分离方案定义与实践》的主题演讲，他表示：
华能以电力为著称，全国近10%的电是我们发的。请允许我花一点时间对我所在的单位进行一个简单的介绍。
华能据我所知有四大板块：
（1）众人熟知的电力板块。
（2）第二个板块是矿业。因为目前火力发电是主要的发电方式，拥有矿业资源可以保持电力的供应稳定性。
（3）交通运输。我们有电力、有矿业，如何和电力和矿业有效联合起来？我们肯定要做交运行业。
以上介绍的是我们实体的三个板块，剩下的两个板块是科技板块和金融板块。
（4）关于科技板块，一共有三个院：西安热工院，它是做传统火力发电的；第二个院也就是我所在的单位华能清洁能源技术研究院。华能集团温总提及的“风光水核储”，我们院就是做新能源主要业务中“风光储”方面的科研机构；第三个院，公众的活动参加的比较少，是华能核能技术研究院。目前华能清能院现在博士占比是51%，是华能高新人才基地。
下面我来介绍一下我所在的储能技术中心，储能技术中心我解读是“两纵两横”。
两纵：沿袭了我们院的传统业务，是解决国家重大攻关项目和集团重大科研项目的。第一个是电池技术板块，目前在研纳离子、固态、半固态电池，后期有可能会扩展到液流电池的研发。另一部分是储能数字化，华能集团目前应该是电力行业的数字化应用的排头兵，储能数字化做为储能应用板块的具象化研究技术而存在。
两横：一个是储能电站，由于国家政策性的风光配储，储能得以在最近几年得到迅猛的发展。固定的储能电站，在华能的风电和光电的很多电厂都可以看到了。在这里跟各位嘉宾汇报一下，近期由华能清能院牵头研制的全球单机功率最大电化学储能系统，华能上都35千伏高压直挂储能系统也已经实现满功率并网运行。第二个方向是换电重卡，也就是目前我所在的板块，换电重卡业务为什么会是在储能技术中心呢？因为我们目前在院内是将换电重卡业务做为移动储能的业务被阐释的。
接着我为大家汇报一下我们团队所做的具体工作。
首先请让我为各位嘉宾介绍一下华能为什么要做重卡换电。华能做为电力行业的主力企业，2022年发了7900亿千瓦时，2022年的总装机量共有2.1亿千瓦，其中有5000万千瓦是新能源的装机量；第二方面，煤炭产业2022年首次突破1亿吨，目前也是产煤大户；第三方面是运输产业，2022年实现利润总额155亿元。我们目前是换电行业，也就是移动储能，我们提出的讲法就是固定储能与移动储能并存，天然、绿色、电力能源转化运力，所以衍生了换电板块，从发电到储能到运力转换，这个生态链整个是可以走通的，所以也就是换电业务对于集团实现双碳目标有价值，有作用。这就是华能做重卡换电的意义和价值。
集团既然有了油改电的业务需求，就需要选择补能的方式，那么应该选择什么样的补能方式是值得我们下一步深入思索的问题。根据各位的认知，补能方式是有充电和换电两种方式。我们团队评估了一下充电补能方式应用在集团主要运力，也就是重卡补能上会有很多弊端。比如我材料里列举了车辆运行效率低，充电时间长，压缩运营时间等问题，还有充电这种补能方式占据了大量土地资源，用电负荷峰谷是不均匀的，购车成本又相对高。
随着车电分离，换电模式不仅有经济上的优势，而且换电模式中车辆运行效率也是高于充电的，同时适合整日连续作业，设备的初始投资相对适中。而且换电模式相对于华能这种发电企业，更利于打造温董事长提倡的“源网荷储”的新模式，从而改变“源随荷动”的传统模式。
PPT的右边是行研报告里提到的重卡换电的具体情况。从图里可以看出，换电重卡在电动重卡中的占比在逐年攀升，2022年已经到达50%左右，预计后继能达到80%左右。这更坚定了我们选择重卡换电这种补能模式做为研究方向。
既然华能有了业务，也选定了换电的模式，那接下来就要选择具体的应用场景。图示是市场上主流的判定，跟我们的团队的思考也是一致的。封闭场景，例如港口和矿场肯定是非常适合初步推广和应用换电技术的，然后推广到短倒运输场景，最后延伸到干线中长途的场景。
我们团队根据评估，首先选择了矿场这种应用场景。因为主要是矿场这个应用场景，能同时满足换电矿卡应用的这三个要素：
（1）电力供应。
（2）运输运力。
（3）土地使用权。
首先矿场一般在内蒙、新疆这些偏远的省份，电力供应必然会有新能源装机发电的产生，一般是风电和光电，就解决了电力供应的问题；第二点矿上是有运力消化的，用来运土方和运煤。最后，矿上有土地使用权。综合这三方面的考虑，我们选择了矿场作为首发换电的科研方向，此后会将矿上的研究成果拓展到港口和短倒场景的重卡领域。目前华能矿山换电模式问题导向是解决矿山的征地问题，所以我们团队提出了充换分离的研究模式，后继也会向重卡推广成熟的应用模式。
这是充换分离方案的简介。充换分离模式不需要征地，在矿上剥离运载土方的话，一个解决的问题就是换电站要跟随工作面定期移动，挪站减少成本；可以使矿车就近换电，保证换电站在矿卡的运载路径，矿卡在运输道路中间就可以直接换电，使车辆的无效里程接近于零。集中充电的优势是线路投入成本低，后期构建源网荷储新模式。但缺点也会有一些，换电设备及备用电池包一次性投资高，对于电池配送距离有严格要求，应用场景限于封闭道路。在充换分离模式中控制研究对象与传统的充换一体模式相比，追加了运输板车和集中的充电站。
前面沟通了我们为什么有补能方面业务的需求，选择了充换分离模式的原因。那接下来就是经济可行性分析了，因为只有经济可行性分析才能对集团创造价值和节省开支。我们团队经济可行性分析需要矿厂需要提供场景必须的关键参数：矿卡单车往返距离和运输板车往返距离，年运输总量，矿上是以方量的经济数据和油车比对的，充电站选址，换电站选址，日工作时长，电力负荷配电情况和基础电价。
我们团队首先要做的事电气接线规划，包含一次电气主接线图和二次电气系统图，根据电气的情况做线损电量预估，然后需要考虑电池车辆选型，从而确定综合每公里电耗，单车满载运量（方），电池实际容量及可用容量，确定车辆数和充换电站的个数。根据所有的已知条件，计算固定资产的投入，其中包含配电和配电基建费用，充换电站及车辆费用，数据平台和其他费用，然后要根据固定投入的折旧残值来确定运维投入的费用，包含软硬件运维费用，人工费用，电耗费用，移动站挪移的费用和其他的一些杂费。根据资产投入和运维投入从而计算出换电服务的费用。如果持有电池还要加入电池租赁的服务费用，这个服务费用是通过电池购置价格，租赁期，承租年化利率和备用电池比计算出来。通过了经济型评估，才能更好的为客户服务，由于华能的主营业务没有生产制造，所以我们团队也不会进行生产制造，我们会联合供应商给体系内的客户提供更好的服务。综上，我们提出服务矿区的口号是“与客户和供应商共赢，体现油改电方案土方成本的优越性”。为什么是土方呢？因为矿上关心的是土方成本，而不是目前市场上考虑的度电成本。
在经济可行性方面，我们团队在关键问题上提出了解决方案，即如何选择电池容量和装载量。如图所示，装载量带来的好处和电池容量带来的好处肯定是不言而喻的，但绝对不是阶梯提升的。根据我们团队将目前的研究数据和经济模型进行融合，给客户提供了解决方案和相关的分析说明。根据充换分离模式的经济模式进行分析，我们团队对现有的客户情况进行了拆解，从而计算出来容量在520-540度电，装载量40方-50方车辆适合能够最好的服务客户，从而带来最优的经济利益。我们会逐步将这部分的研究工作细化，让他更接近于运营后真实的状况。
我们团队是一个研究型团队，根据我们院的科研优势会向集团内部争取资源，会申请提供首台套的支持，从而在供应商量产制造之前，我们要对首台套进行自主的开发实现。然后后期批量生产可以和供应商一道提高生产质量，从而确保安全可靠的运行运营。我们服务首要的目标就是保供和质量，底线是为集团内的客户完成年度的运力目标。所以每个部件的首台套我们都会进行拆分和逐步的控制。我以车载换电系统为例，解释一下我们的管控手段和技术实现手段。车载换电系统的一级供应商是换电框架，底托和换电控制器，由于目前我们的换电控制器是放在驾驶舱的位置，所以它目前是一级供应商，但市场上有很多是跟换电控制器是跟底托绑定在一起了，换电控制器就不是一级供应商了；我们根据第一级的供应商拆解出我们的第二级供应商，我们拆解的二级供应商就是电池箱、高压箱、热管理系统和换电连接器；再往下拆解可以拆解程第三级，包含充电插座，电池管理系统，诊断接口，电磁阀和磁性开关。第一级供应商当然是签订技术协议来确保质量的，对于第二级供应商我们会提出技术指标，要求二级供应商提供的东西能够匹配，三级供应商就更细了，因为有很多不同的技术方案，但我们为了保证质量能提供技术指标的就确定技术指标，实在无法实现的我们就会确定品牌。我们会标准化技术协议，标准化接口定义和交付文件，完成这部分硬件的标准化工作。值得一提的是，我们要对诊断这个地方还是很关注的，我们标准化了系统的诊断接口定义来满足我们自己的需求，通过这个诊断接口来完成一些客户的特殊要求和对现有系统从我们的角度进行管控和监控。
因为我们是做系统解决方案的，我们比较关注接口。因为移动换电站老是要移动，所以不能接网、不能接电，那它的电从哪里来？我们就用换电板车的牵引车头通过V2L去供电。充电方面虽然有液冷枪的解决方案，由于我们选的电池包电量非常高，所以需要很多的枪去实现，而且这些枪都需要人工拔插的，这对于人员来说是比较痛苦的。所以我们为了实现高自动化，用充电弓和受电排这种方式去解决，用非人工的方式对运输板车上的电池做充电。我们提倡的理念就是“高内聚，低耦合”。我们也重点解决了现有解决方案的一些关键问题，比如两个站临近的时候，这个wifi通信到底接入哪个站。目前我们自己的这套系统里面还是进行有线通讯的，因为无线通讯我们还是评估会有一些问题。同时会设定一些按钮可以满足客户的应急和特殊的需求，比如手动和自动禁止舱位，手动和自动解锁舱位，手动和自动升降充电排。
硬件已经标准化了，我们评估协议核流程也是需要自主可控的，这样信息安全性也会高一些。我们关注的主要就是车上的换电流程和通讯协议以及车站联通的wifi通信协议、换电站和板车的通信协议、充电站和板车的通信协议。由于充换分离的特点，所以换电站和车都是孤立的，所以现在不能通过互联网直传的方式上传到云平台，所以需要4G网络传输的方式上传到云平台。如何上传也是我们重点关注的协议。我们有4G通讯的解决方案，同时也有互联网传输的解决方案，比如有些整车厂的T-BOX只传给它相关的平台，然后才发送给其他的平台。所以我们制定查询或推送的具体接口协议，与合作方约定后将数据传输到我们的数据平台。制定这些主要讲的是整个系统的整体自主可控，某一个协议某一个流程如果因为国标地标的强制要求或者客户有特殊的要求，就需要进行修改。而我们制定了整个系统的通讯协议，可以最快速的响应这些需求，对整个系统进行升级。在满足一些协议的同时，用其他协议均衡对系统的影响。我们可以从全局对系统在满足功能的同时强化功能安全和信息安全。这样至少也能做到企业级的标准化。
我之前的从业经历一直在做新能源汽车行业的研发工作，也是最近几年才由于一些机缘巧合的原因转到换电行业的。我个人也比较推崇汽车的V字型流程开发理念。所以我们团队的管理供应商理念就是抓住两头，一方面是系统定义，一方面是验收测试。系统定义如果转换过来的话应该是技术协议，对于我们来说技术协议只是个开始，我们会充分拆解技术协议的各个细则，将其拆解为需求分项的细则，我们对于需求分享的细则的拆解要求是能够对应的列出相关具体的测试用例，我们列出分项的测试用例会反推回整个验收细则。就如我PPT中展示的这样，形成一个有效的闭环，逐步改善。PPT右边这个是车载换电系统验收细则的一部分，我们通过这个细则达到高压线路和低压线路硬件100%的测试和软件的一部分测试，满足到达车上的时候只调软件而不调硬件的效果，这是我们跟合作供应商逐步讨论后逐步达到的共识和彼此的认可。
我们的数据云平台是自主开发的。数据平台一般都是做展示和历史数据筛查的，最后存储数据形成充换电订单，这部分行业里都在做，我就不深入展开了。我想重点讲一下我们云平台目前矿卡的调度方式，行业里做的调度方式都是先期规划，根据之前的数据进行推演然后做规划。由于我们在矿上掌握了运力、土地和电力，可以做比先期规划更有优势的实时调度算法。值得一提的是，行业里的先期规划只调用工程车辆，但是我们不仅要做工程车辆的调度，还得实时调度运输板车。从软件角度来说，这就是一个二维的复杂度。目前我们也在和高校合作，将路径规划和人工智能算法相结合，达到理想的全局最优的调度结果。第三我想讲一下我们特有的仿真模型，因为换电站跟工作面是逐步推进的，这个换电站的选址一旦改变，影响的是运距，你之前定义的东西还能满足现在的场景吗？不一定。我们怎么知道呢？我们就需要通过仿真去看现在这个东西做得好不好，我们根据仿真来建议客户追加一些投资或者减少一些投资，充分调动资源优化配置，从而利于充电站、换电站的选址。我们根据现有的模型和数据，目的是为了把仿真模型训练得越来越精准。不仅可以满足当前客户的需求，也方便我们跟新客户沟通的时候，直接就可以拿这个仿真模型通过新客户的充换电位置选址计算出更容易让他们信服的经济可研报告，我们评估这是非常有意义的。
接下来就是换电模式的应用和推广。这是我们2021年的光储充一体化规范，这是我们2022年的移动换电站的商业运营。
虽然我们在矿卡上在做，但目标着眼并不仅仅是矿卡，而是起量的重卡，因为矿卡只是重卡的一部分么。华能运输产业有那么大的量，我们希望将来做重卡换电更好的为集团服务，我们将来的目标是重卡产品全场景应用，而且能够根据客户及项目需求提供更多的方案利于客户灵活选型。
因为我们是储能分出来的，所以电芯实验室是共用的，淄博也有相关的电池pack的组装产线，我们评估换电+储能的方式，无论对于电网还是车辆，都能非常好的响应和支持，所以未来一定是移动储能和固定储能并存的时代。
最后推荐一下我们院的产业公司，我刚才说两纵两横，固定储能那个方向的产业公司叫华清储创，而换电方向的产业公司叫储动科技。这个公司不是华能资本完全持有的企业，我们也邀请了其他公司加盟，成立的这个公司是股份制公司。为集团内外能够提供成套的解决方案、销售产品和联合运营，在知识产权也有很多的斩获。
最终，我希望跟各位优秀的供应商一道，首先服务好华能体系内部，未来以期将来做更好的长足化商业运营。最后请允许我用目前很火的热播剧《漫长的季节》的主人公王响的经典台词来对咱们重卡换电未来的路做结语，“往前走，别回头”。与诸君共勉。
