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【金磚換電論壇】換電對重卡電動化的關鍵作用和產(chǎn)業(yè)化探索

發(fā)布日期:2020-12-23

核心提示:由聯(lián)聯(lián)充電、中國充電樁網(wǎng)、充換電百人會主辦的中國國際換電模式產(chǎn)業(yè)大會于12月23-24日在上海大華虹橋假日酒店隆重舉行。本次大會以“新模式、新機遇、新發(fā)展”為主題,推動企業(yè)交流發(fā)展。
       由聯(lián)聯(lián)充電、中國充電樁網(wǎng)、充換電百人會主辦的中國國際換電模式產(chǎn)業(yè)大會于12月23-24日在上海大華虹橋假日酒店隆重舉行。本次大會以“新模式、新機遇、新發(fā)展”為主題,推動企業(yè)交流發(fā)展。

四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公司常務副總理/高級工程師 李立國在本次中國國際換電模式產(chǎn)業(yè)大會做了《換電對重卡電動化的關鍵作用和產(chǎn)業(yè)化探索》演講,現(xiàn)場演講實時如下:

各位專家、領導,大家上午好。我是四川新能源汽車創(chuàng)業(yè)中心的李立國,四川新能源汽車創(chuàng)新是四川省的重點科研平臺,由中國科學院院士,清華大學教授歐陽明高教授發(fā)起的,依托清華大學節(jié)能與安全重點實驗室進行建設,我們落地在宜賓。

很高興分享在重卡換電方面做的一些工作,今天分趨勢、現(xiàn)狀、破局和挑戰(zhàn)四個方面,介紹我們的一些理解。

1.重卡換電

重卡換點是新能源汽車發(fā)展的重要組成部分,具有巨大節(jié)能減排的潛力,是我們實現(xiàn)3060目標的重要突破口。

目前重卡電動化跟乘用車電動化其實有一個本質(zhì)的區(qū)別,重卡作為一個生產(chǎn)工具,整體的油耗成本在全生命周期是車價的3-5倍以上,油電差能形成非常好的經(jīng)濟性的基礎,所以重卡電動化具有經(jīng)濟性的。

在這樣的條件下,國家又鼓勵可以省錢的情況下,重卡發(fā)展的情況怎樣呢?目前各個車企推出了純電動重卡的產(chǎn)品,產(chǎn)品銷售了多年,技術和產(chǎn)品比較成熟。

其實總量并不多,到2019年總共銷量大概在5000多輛,今年沒有明顯增長,里面有大概3000多臺靠每輛80萬的高額補貼刺激達到的。總體來講,我們認為之前的推廣總體比較艱難。

為什么出現(xiàn)這種情況?我們分析主要三點:

1.純電動重卡很貴。傳統(tǒng)重卡大概三四十萬,純電動重卡大概在一百萬左右;

2.運營效率比較低。我們在考慮油電差的時候往往不考慮有效載荷,由于重卡比較重,裝電池比較多,裝完電池之后可能比傳統(tǒng)車重了2噸多,原來有效載荷是20-30噸,使它的在現(xiàn)載條件下,它的有效運力會下降,收入會減少。

(2)充電慢。充一次電,最快也得一個小時,找不到樁的話,可能兩三個小時,就算一天跑24個小時,充兩次電,占的時間會極大的降低運營時間。

這兩個方面使收益受到極大的打擊,雖然油電差省回來了,但是這個又賠進去了,經(jīng)濟性沒有體現(xiàn)出來。

3.體積大,充電功率大,廠站建設是很有難度的。

有沒有辦法解決這個問題?重卡的換電技術就是一個非常好的破局點。

車電分離的商業(yè)模式與換電的技術相結合,現(xiàn)在可以完美地破解重卡換點電動化的困局。首先,可以通過車電分離的方式,可以降低購置成本,目前來講,大家推出來實際的商業(yè)化方案,車頭的購買價格比傳統(tǒng)車大概貴5萬塊錢,基本上算是相當,有些地方有補貼,大概10萬、20萬的就把它補回去了,它的能耗成本去掉電池租金和換電的能源費用,其實比柴油還是便宜的,但是比天然氣,現(xiàn)在目前還打不過。

第二,通過換電降低車載電量,使得重量目前比傳統(tǒng)車可能重1噸左右。這個就是對運效的影響很小了。目前所有換電技術可以做到5分鐘之內(nèi)換完,和傳統(tǒng)車加油時間差不多,這樣它就可以連續(xù)運營,對運營效率的影響也解除了。

第三,換電站占地面積比較小,配電容量系數(shù)比較高,所以對土地和電力資源比較節(jié)約。

通過這幾個方面,把剛才三個核心關鍵難點都解決了。

實際上,現(xiàn)在重卡換電技術很多地方進行了落地,我們看了一下今年1-9月份的數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)純電動自卸沒賣多少輛,賣了很多牽引車,而牽引車像公轉鐵的項目,港口的項目,90%都是換電牽引車,而牽引車是沒有補貼的。

我們分析,在換電模式下,在它的運營效率提升以后,經(jīng)濟性已經(jīng)體現(xiàn)了;在沒有補貼的情況下,仍然有大量的用戶選擇,它是有市場生命力的。

目前換電技術主要是三種出現(xiàn)的,包括單側整體換電、頂?shù)跏綋Q電、雙側整體式換電。

這是金茂科易開發(fā)的單側式的整體式換電,下面是它的技術參數(shù)(如圖)。

這是上海玖行頂?shù)跏降膿Q電系統(tǒng)方案,在國內(nèi)也有多個布點,南網(wǎng)的李總也展示了他們的示范站。

這是國網(wǎng)電動礦卡的雙側式換電解決方案,主要用于礦山。它的換電時間這么大,兩個包,也是5分鐘,所以時間已經(jīng)不是問題。

我們做了一個簡單的技術路線對比和總結,對三種技術路線做了對比。我們簡單理解,最早的比較多的進行試點示范的是頂?shù)跏降膿Q電方案,由于用鋼索吊著電池包,接近落座的時候,鋼索有柔性,所以比較容易就可以實現(xiàn)誤差的兼容,所以它是屬于成本比較低,可行性比較好的一個方案,也是最早商用化的方案。

整體側換是剛性的,機器人抓著電池之間是沒有柔性環(huán)節(jié)的,如果對不上的話,產(chǎn)生校正位置的力就很大,對接插件導向會產(chǎn)生很大的損傷。所以它相對來說就成熟慢一些,控制精度要求比較高。

這是兩個技術路線根本的影響,造成頂?shù)跏降目刂葡到y(tǒng)成本比較低,側換式的剛性抓取的控制系統(tǒng)的成本比較高。

另外頂?shù)跏接幸粋€特點,它的爪距(音)要在車的上方,總高比較高,在一些城市建設項目的時候會遇到零件的問題,太高的話,要報零件,比較麻煩。側換式有一個好處,它的主體裝備和車高是差不多的,在城市建設的時候比較容易被定性為裝備,然后就過去了。這是它的一些特點。

目前技術指標大家還是很不錯的,3-5分鐘的速度,對電池電量沒有特別的要求,對車型兼容性比較好。

總結下來,整體側換由于剛才幾個原因,可能比較適合城市的公共型換電站,因為它天生就需要視覺、激光雷達精密的定位裝置,換車型的時候適應性很好,智能化程度比較高,對司機的專業(yè)性要求就弱了,城市里面有渣土車、牽引車、水泥攪拌車等等,作為公共網(wǎng)絡的時候,對于司機的要求不能那么高,所以智能化程度就發(fā)揮了價值。

像頂?shù)跏剑亩ㄎ环绞奖容^簡單,但是對于像一些港口、專用的場景,司機是經(jīng)過強管理、好培訓、封閉式場景,其實能夠發(fā)揮他的司機優(yōu)勢,使控制系統(tǒng)簡化,整個控制成本下降。

雙側最大的優(yōu)勢是不占貨車空間,對于礦山這種地方,它不能輕易拉長軸距來滿足放電池的位置,對一些不得不用雙側的場景有無可替代的優(yōu)勢,但是缺點就是成本要高,因為它是兩套機器人,兩套存儲倉。

各家的站雖然機器人長的樣子不一樣,但原理差不多,就這么幾個部分。

第一個是電池的存儲充電倉,現(xiàn)在換電大部分采用就地充電的方案,當然也有一些特使場景,電力難以獲得的話,可以把后面的一套東西裝在車上拉走,用甩掛的方式仍在后面,這個都是可以的。

換電機器人就是各種,側面抓的和頂上抓的都有。

車輛一般有一個定位平臺,讓車有一個粗定位,像頂?shù)醯脑挘赡艽侄ㄎ煌昃湍軌驌Q電;側換式都需要機器人上有激光雷達或者機器視覺再進行精定位,才能完成換電,然后一個控制中心。其實整個換電站的中心系統(tǒng)并不復雜。

這是換電的車載系統(tǒng),一般是由一個車載的換電底座跟車固定在一起,有一個可更換的換電式電池系統(tǒng)總成,在車和換電站之間進行流轉。

目前有很多項目已經(jīng)商業(yè)化落地了,基本的模式也是按照車電分離加換電的商業(yè)模式進行實施的。首先有電池銀行把車上的電池買走,向用戶收租金,有按月收的,也有按公里收的,也有按度電收的。換電運營商提供充電和換電服務,整車廠直接賣車,這個商業(yè)模式也已經(jīng)走通了。

總的而言,從現(xiàn)在的成果來看,換電重卡產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從技術和商業(yè)實踐上,形勢一片大好。還是有很多挑戰(zhàn),重點講講我們看到的挑戰(zhàn)以及我們想做什么工作。

其實我看是三個特別大的挑戰(zhàn)。

1.電池資產(chǎn)投資是整個行業(yè)最大的挑戰(zhàn)。這張圖不準確,比例差不多,當一輛換電重卡投放到場景中去的時候,用戶花的錢(藍色部分)跟傳統(tǒng)車等值的部分稍微多花了紫色的一點,這部分是用戶承擔的,大概有10%是換電站運營商承擔的,包括換電站投資等等,40%是電池銀行承擔的。如果未來推廣100萬輛車的話,就是3000-5000億的電池資產(chǎn),100萬輛車,現(xiàn)在重卡一年賣120萬輛,所以這件事情不是一個小事情,是整個行業(yè)發(fā)展最大的瓶頸。

2.安全運營。其實我們現(xiàn)在像奧動很多企業(yè)在換電站運營上已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗,但是沒有迎來爆發(fā)。奧動一年十幾個站不是很大的難度,將來很多很多站,很多很多場景的時候,面對很多很多用戶的時候,這個復雜度就提高了,換電站有電池問題、高壓問題、火災、機械設備等等機械安全的問題,有車輛跑來跑去,它的安全隱患點非常非常點非常多,所以它的系統(tǒng)化運營肯定是很大的挑戰(zhàn)。

3.互通互聯(lián)。現(xiàn)在大家看到的示范站,車和車稍微能通用,但是站和站肯定不能通用,一個站開著車,到另外一個站不能用。很簡單,你一個車廠再牛逼,只能一兩個城市搞得很好,不能全國城市都搞得很好。尤其是卡車換電,需要高速公路換點站連起來的,你想投資人把五千億砸下去買電池,肯定不想這個電池就是你們家的,到別人家就不能用的,這個電池就是你們站的,這個礦這個電池跟你的合同,這個礦跟你的合同,這個礦倒閉了,把電池放到另外一個礦租,不好意思,人家飽和了,所以場景不聯(lián)通會造成電池銀行投資風險巨大,這第一點。

第二點用戶也很糾結,我今天跟這個礦長好,拉了他的活,買了他的,明天到了另外一個礦,不好意思在我這兒用不了,電池不兼容。那用戶也會考慮,考慮未來五年、十年全生命周期車在哪兒干活,關系穩(wěn)不穩(wěn),這市場有多大,如果這個東西考慮不清楚,他就不能愿意賣,所以互聯(lián)互通是整個行業(yè)的共性問題。所以剛才已經(jīng)三家換電企業(yè),而且我們知道后面還有很多家,這不是多難的技術,大家總是能攻克的,但是生態(tài)只有一個,如果大家不能做到互聯(lián)互通那生態(tài)是割裂的,最后整個行業(yè)發(fā)展也會很緩慢的,而且是很危險的,這是我們看到三個重大的問題。

我們中心做一點什么工作呢?我們打算從五個方面,推動行業(yè)發(fā)展:

首先進行行業(yè)研究。這個行業(yè)涉及到很多問題,電池降價怎么辦?電池著火怎么辦?未來電池標準化怎么做更合適?多少度電最經(jīng)濟?交通流和能源流怎么耦合最科學?不要因為我們重卡一上一個城市干了兩千輛,搞電網(wǎng)的“小天鵝”事件,肯定不行的,這些都是需要進行系統(tǒng)的研究,從能源經(jīng)濟學的角度、系統(tǒng)安全的角度,從整個產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)展角度做研究。

第二政府肯定很關心安全。作為研究平臺機構,我們相對有一點幫政府做監(jiān)管工作的作用,我們可以在安全平臺,監(jiān)控運營平臺方案提供解決方案,因為我們的優(yōu)勢是電池管理,電池安全又是安全中最重要的一項,我們在電池安全平臺方面可以做一些貢獻。

第三點就是企業(yè)的孵化。這是一個新興行業(yè),供給嚴重不足,剛才講三家設備供應商,大家希望有沒有五家、六家,有沒有更多的方案,更便宜,最終用戶得利,行業(yè)才能快速發(fā)展,才能多賣電池,那我們就需要把產(chǎn)業(yè)鏈上促進生成更多的設備供給、電池供給、服務供給等等,我們有很多的技術,從清華這邊過來,我們會通過招商引資方式,孵化關鍵產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),扶持它做高風險的事情,比如電池銀行,其實大家現(xiàn)在不太喜歡電池銀行,掙錢太小,風險太大。

然后就是產(chǎn)業(yè)的聯(lián)盟。最終大家賺錢是要有一個行業(yè)生態(tài)的,通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,可以規(guī)范一下行業(yè)的發(fā)展,讓有遠見的企業(yè),到一起形成面向未來的合作結構,探索最優(yōu)的商業(yè)化路線。

最后中間肯定有卡脖子的技術問題,通過清華這邊科研力量,加以攻克,這是我們做的工作布局。

首先我們中心成立9月19日,剛剛成立不太久,但是我們也是面向重卡這個重大的產(chǎn)業(yè)機遇,快速的在歐陽院士倡議下,在劉主任牽頭形成了重卡換電的促進聯(lián)盟,主要是做公共換電互聯(lián)互通和標準化的問題,面向中局做遠期的布局。

在孵化產(chǎn)業(yè)鏈培育方面做了很多工作,因為我原來在中心負責技術工作之前,是在科易創(chuàng)業(yè)的,做十年的電池包,所以有比較好的產(chǎn)業(yè)化基礎。我們就依托之前的產(chǎn)業(yè)化資源,把電池系統(tǒng)、車載換電系統(tǒng)、換電設備,換點運營商、車企還有電池銀行以及電池銀行的服務企業(yè)把他們串聯(lián)在一起,基本把我們關心的產(chǎn)業(yè)鏈空缺,新型服務機構就搭建起來了。

我們現(xiàn)在解決三個痛點:一個是標準化。標準化方面我們依托科易動力,進行相關的研究,科易動力目前是做電池包和換電解決方案的企業(yè),最早的。現(xiàn)在做重卡換電解決方案,我們PACK方面,其實一直也是PACK服務商,在商業(yè)通用五菱供貨,每個月大概有七八千臺供貨量,電池系統(tǒng)上也很專業(yè),所以在服務能源企業(yè)也有很多年的經(jīng)驗,最終其實是技術的問題,就是對車的理解、電池的理解、設備的理解,還有商業(yè)利益的理解,在技術和服務上我們都有多年的儲備,推出方案,跟各方合作有先天的優(yōu)勢。

科易在技術儲備還是比較足的,我們在電池系統(tǒng)、能源裝備上具有完整的一套技術研發(fā)能力。最后會由蘇州科易,現(xiàn)在是五菱供應商來做電池包的標準化和方案開發(fā),由金茂科易負責車載換電系統(tǒng)標準化的開發(fā)。大家一定會想,李博的公司,開發(fā)完了,是不是要燒錢啊?不是的,因為這個東西是遠期,我們要看最后的終局,最重要的是把生態(tài)做好,我們也是通過聯(lián)盟,無償?shù)姆旁诼?lián)盟內(nèi)部,進行聯(lián)盟企業(yè)的使用,關鍵是大家都支持一個互通互聯(lián)的長期愿景。

說到安全運營,剛才也介紹到了,其實換電站的運營是很難的問題,只是現(xiàn)在大家感覺不到。因為它需要大量的人員,而且又非常的專業(yè),換電設備是新興狀況,鋰電池也是新興的狀況,這兩個裝備都需要非常強的專業(yè)性才能運維好,所以我們做了換電站全場景的智能運維服務體系,這里面我們最擅長電池的智能運維,但是是它是一脈相承的,所以我們讓它把換電站站內(nèi)運營工作,站內(nèi)職守人員、電池智能運維和換電設備的運維都做起來,形成整套服務體系。

因為我們現(xiàn)在面對的客戶是像金茂、國網(wǎng)、電網(wǎng)大的氧氣不可能非常多的人頭和編制去招這些人員,肯定是外包的,單純找人力外包肯定是很危險的,所以我們做了技術含量不太高的,比較重的活。這個事情單純以簡單的管人的方式管肯定是有問題的,最后還是一定要數(shù)字化和智能化,為了應對這個問題,我們正在開發(fā)智能運維的體系,包括故障診斷、派單、運維管理等等,最終走向數(shù)字化的解決方案。

最后最大的難點是剛才講的電池銀行,這個很難,我們也換電運營實際場景中,因為和方接洽,我們發(fā)現(xiàn)他們很多痛點,不是沒有錢,是他們不敢投,因為電池會者火,電池會降價,國家標準出來以后,電池是不是不能用等等很多問題,金融方對鋰電資產(chǎn)非常不了解,而且確實鋰電整個行業(yè)變化非常快,風險又很多,所以這些機構不太敢投。如果有兩個愿意嘗鮮的,利息就很高,里面還有很多苛刻不合理的條款,讓用戶難以接受,最后交易成本很高,要談很久,談很多家,最后錢還很貴。而我們認為電池是有信心的,電池沒有這么多風險,電池沒有這么貴,它應該有應有的行業(yè)認識和行業(yè)地位,我們也通過工作把這個打通。

我們想通過三個方面,在全生命周期把鋰電池資產(chǎn)打通,幫助電池銀行把握資產(chǎn)。首先進行產(chǎn)品定制,現(xiàn)在大家在重卡,說買電池,就282度電,然后就上了,基于怎么匹配,沒多想,但是實際上它不是最優(yōu)的,我們需要針對場景,礦山、港口還是渣土對電池需求是不一樣的,有一個最經(jīng)濟的合適的電池產(chǎn)品,我們通過優(yōu)化配置實現(xiàn)資產(chǎn)投資,全生命周期做到最低,這是低成本的基礎。

第二通過數(shù)字化運維,降低安全風險和成本,通過科學的運維和使用,延長電池壽命,降低資產(chǎn)攤銷,最后通過數(shù)字化管理,給資產(chǎn)持有方一個透明的管理資產(chǎn)的接口,讓他能更好的抑制安全交易。

最后我們通過多梯次利用場景打通,以及準確對退役電池殘值進行評估,提高回收價值,最終實現(xiàn)電池銀行收益改善,使投資資產(chǎn)流通改善,最終降低用戶側的電池租金成本,最后把產(chǎn)業(yè)打通。

最終實現(xiàn)的方式是向電池銀行,就是說電池資產(chǎn)持有方,提供資產(chǎn)管理的一種托管服務的形式,實現(xiàn)給電池銀行賦能。同時再把錢拉到重卡換電用戶中去,解決用戶租電池的困難,讓它可以更早租到電池,這是我們的服務工作。

整個換電行業(yè)充滿的挑戰(zhàn),也有重大的機遇,我們認為這個事兒特別大,一定要和各行業(yè)合作攜手合作,才能把整個產(chǎn)業(yè)推動好,把工作做好,希望能有機會跟大家有深入的交流和合作,謝謝大家!

(現(xiàn)場演講實錄,未經(jīng)講師審閱)

 
 
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