關(guān)于換電重卡的相關(guān)研究

發(fā)布日期:2022-05-16

核心提示:作者:楊夢(mèng)迪 | 河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,河南交通運(yùn)輸戰(zhàn)略發(fā)展研究院,河南省交通綠色發(fā)展研究中心編輯:楊夢(mèng)迪|
 作者:楊夢(mèng)迪 | 河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,河南交通運(yùn)輸戰(zhàn)略發(fā)展研究院,河南省交通綠色發(fā)展研究中心

編輯:楊夢(mèng)迪| 校核:王坤,李昂| 審核:龍志剛

引 言

在碳達(dá)峰碳中和研究加快、公轉(zhuǎn)鐵和公轉(zhuǎn)水運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、國六排放全面實(shí)施的大背景下,短倒運(yùn)輸需求增加,進(jìn)而拉動(dòng)電動(dòng)重卡市場的增長。而換電重卡在一定程度上能夠解決早期電動(dòng)化重卡購置成本高、充電時(shí)間長等問題,引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注。為推動(dòng)我省重卡貨運(yùn)轉(zhuǎn)型發(fā)展,特就換電重卡及充換電設(shè)施展開分析與研究,計(jì)劃發(fā)布上、下兩篇研究成果:

關(guān)于換電重卡的相關(guān)研究(上):概述與發(fā)展現(xiàn)狀

關(guān)于換電重卡的相關(guān)研究(下):應(yīng)用場景及發(fā)展建議(點(diǎn)擊鏈接閱覽)

一、概述

換電概念及模式

換電模式是指純電動(dòng)汽車等新能源汽車直接在充換電站更換動(dòng)力電池進(jìn)行電能補(bǔ)給的一種清潔模式,一般包含對(duì)電池的集中充電和儲(chǔ)存、電池更換及換電服務(wù)等環(huán)節(jié),也可稱作為“車電分離”模式。

物理上的“車電分離”主要有頂式換電模式、整體單側(cè)換電模式和雙側(cè)換電模式。頂式換電是最早商用化的換電方式,采用鋼索吊裝電池包,其特點(diǎn)是技術(shù)簡單,成本較低。但由于頂換模式定位技術(shù)簡單,對(duì)司機(jī)的駕駛技能要求較高,且由于抓具在頂部導(dǎo)致設(shè)備總高度較高,審批相對(duì)復(fù)雜。側(cè)向換電對(duì)智能化要求更高,需裝備激光雷達(dá)及視覺傳感器,產(chǎn)生較高的成本,優(yōu)點(diǎn)是對(duì)司機(jī)換電停車專業(yè)性要求低,可適用于多類車型,是目前應(yīng)用最廣的換電方式,漢馬科技、徐工、北奔重汽等都是采用的單側(cè)換電模式。雙側(cè)換電最大的特點(diǎn)是電池不占貨箱的空間,但是由于需要兩套機(jī)器人及電池存儲(chǔ)充電倉,成本也是三種換電形式中最高的。

資產(chǎn)上“車電分離”是指通過換電站和電池租賃等創(chuàng)新的商業(yè)模式,借助第三方對(duì)電池資產(chǎn)的專業(yè)化運(yùn)營,通過向終端用戶租賃電池和收取換電服務(wù)費(fèi)用收回電池的購置成本,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池資產(chǎn)的統(tǒng)一的專業(yè)化的管理與維護(hù),使電池在生命周期內(nèi)得到更高效的利用。

換電站運(yùn)營模式

國內(nèi)換電站較多采用“硬件+充換電”運(yùn)營模式,換電站運(yùn)營商與整車制造商、電池生產(chǎn)商合作提供產(chǎn)品和服務(wù),換電站運(yùn)營商通過收取月租提供電池,依靠充換電服務(wù)費(fèi)用和電池租賃費(fèi)用獲取收益。依據(jù)換電場所的不同功能劃分為充換電結(jié)合模式和集中充電、統(tǒng)一配送模式。集中充電、統(tǒng)一配送模式下,電池更換后配送至集中充電站進(jìn)行充電、維護(hù)和統(tǒng)一配送,集中充電主要在夜間進(jìn)行,利用低谷電力,可同時(shí)降低購電成本和減少電池?fù)p耗,并能對(duì)電力系統(tǒng)起到削谷填峰的效果,促進(jìn)電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。充換電結(jié)合模式下,換電站將充電功能和換電功能進(jìn)行集成,電動(dòng)汽車在換電站直接進(jìn)更換電池,無需建設(shè)電池的配送物流體系,節(jié)約運(yùn)輸成本,但是增加了換電站的建設(shè)成本和投資成本。

換電重卡模式優(yōu)勢(shì)分析

工信部副部長辛國斌曾公開介紹換電模式的成本低,安全性高,快速便捷等優(yōu)勢(shì)。本文結(jié)合相關(guān)現(xiàn)狀及研究,分析總結(jié)換電重卡的六大優(yōu)勢(shì)所在:一是降低購車成本,實(shí)行車電分離,電池可以采取租賃的辦法,降低購車成本,促進(jìn)規(guī)?;瘧?yīng)用;二是補(bǔ)能效率高,將補(bǔ)能時(shí)間從充電2小時(shí)左右縮減至換電的3至5分鐘,提高了電動(dòng)重卡使用效率;三是延長電池壽命及提高其安全性,電池由專業(yè)公司擁有、管理、維護(hù)、梯次利用和報(bào)廢后資源再利用,減少了對(duì)動(dòng)力電池的損傷和容量的衰減,延長了使用壽命;四是可以節(jié)省能源,調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷差降低電費(fèi),同時(shí)客戶根據(jù)行駛里程選擇對(duì)應(yīng)電量的電池,使車輛能輕裝上陣節(jié)省能源;五是減少污染,實(shí)現(xiàn)電池閉環(huán)管理,防止廢舊電池污染環(huán)境;六是享受技術(shù)升級(jí),電池可持續(xù)升級(jí),消費(fèi)者可享受技術(shù)迭代紅利。換電重卡可以有效解決封閉場景下續(xù)航里程問題,今后在港口、礦山、鋼廠、城市渣土等倒短運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)市場中推廣潛力巨大。

二、換電相關(guān)政策

初次提出換電模式

近年來,隨著對(duì)環(huán)保問題的日益重視,我國開始陸續(xù)推出政策支持新能源汽車的推廣和換電模式的發(fā)展。2010年正處我國新能源汽車推廣初期,國家電網(wǎng)也曾提出“換電為主,插充為輔,集中充電,統(tǒng)一配送”的發(fā)展思路,但到2013年國家電網(wǎng)宣布開放充電市場,從而暫停了換電業(yè)務(wù)推廣步伐。

重新推行換電模式

自2019年開始,換電模式重新被提起。2019年底《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中提出合理布局充換電基礎(chǔ)設(shè)施,鼓勵(lì)開展換電模式的應(yīng)用。2020年國家新能源汽車補(bǔ)貼政策中明確“換電模式”新能源車輛不執(zhí)行補(bǔ)貼前30萬元限價(jià)要求。2020年、2021年全國兩會(huì)多次提出有關(guān)加大充換電設(shè)施建設(shè),積極支持充換電商業(yè)模式創(chuàng)新,加快建設(shè)動(dòng)力電池回收利用體系等方面內(nèi)容。2021年10月,工信部印發(fā)《關(guān)于啟動(dòng)新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作的通知》,確立8個(gè)綜合應(yīng)用類、3個(gè)重卡特色類試點(diǎn)城市。2022年3月工業(yè)和信息化部在《2022年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》中提出加快構(gòu)建完善電動(dòng)汽車充換電標(biāo)準(zhǔn)體系,開展電動(dòng)汽車大功率充電技術(shù)升級(jí)方案研究和驗(yàn)證,加快推進(jìn)電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電連接裝置等系列標(biāo)準(zhǔn)修訂發(fā)布。

三、發(fā)展現(xiàn)狀

換電重卡發(fā)展現(xiàn)狀

2019年以來國內(nèi)電動(dòng)重卡逐步開始銷售,為實(shí)現(xiàn)換電模式在“重載、高頻”交通細(xì)分領(lǐng)域的大規(guī)模市場化應(yīng)用,我國換電重卡市場上已涵蓋 34 款換電重卡、鏟車、叉車等工程機(jī)械產(chǎn)品,全方位匹配電廠、港口、鋼廠、礦區(qū)、城市渣土、水泥攪拌等場景的電動(dòng)化應(yīng)用需求。在一次運(yùn)距較短、作業(yè)時(shí)間有間歇性、環(huán)保要求較高的場合,換電重卡正在逐步推廣并迅速擴(kuò)大。

根據(jù)工信部2021年全年的《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》數(shù)據(jù),換電重卡推薦車型款數(shù)呈現(xiàn)出整體大幅上升趨勢(shì),下半年總推薦車型122款,遠(yuǎn)高于上半年的 37款,預(yù)示著換電模式可能會(huì)成為未來純電動(dòng)重卡克服續(xù)航里程和充電時(shí)間等短板的主要路徑之一。目標(biāo)用途方面,在第12批次的數(shù)據(jù)顯示,上榜的換電牽引車13款,占比半壁江山,居第一;換電自卸車上榜7款,占比26.9%;攪拌車和自卸式垃圾車均上榜3款,占比均為11.5%。

重卡換電站建設(shè)及運(yùn)營現(xiàn)狀

目前,重卡換電站主要集中布局在北京、廣東、浙江、江蘇、福建、山東、上海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海港口城市。2020年7月首批北汽新能源換電重卡車輛交付儀式在京舉行,中國首個(gè)換電重卡商業(yè)化應(yīng)用場景正式落地。2020年10月,國內(nèi)首套電動(dòng)重卡智能換電系統(tǒng)在內(nèi)蒙古煤電露天礦通過100天高強(qiáng)度試運(yùn)行,開啟了我國大型工程車輛的電氣化進(jìn)程。2020年11月,國內(nèi)首個(gè)換電重卡商業(yè)化應(yīng)用場景在北京密云正式落地,大宗物資通過“鐵路干線+換電重卡接駁”實(shí)現(xiàn)了市內(nèi)零排放綠色運(yùn)輸。2020年12月,國家電網(wǎng)江蘇電力公司和徐工集團(tuán)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,共同推進(jìn)國內(nèi)首個(gè)城市新能源渣土車換電示范運(yùn)營項(xiàng)目落地。同月,國家電投山西鋁業(yè)正式投運(yùn)充換電站,包含“電動(dòng)重卡+充換電站”、智慧物流、光伏發(fā)電等3個(gè)子項(xiàng)目。到2020年底,國家電投已落地?fù)Q電重卡、工程機(jī)械累計(jì)突破5000臺(tái),充換電設(shè)施分布在北京、上海、江蘇等14個(gè)省市,換電站布局落地簽約66座,其中換電站建成交付11座。2021年2月,河南省首個(gè)純電動(dòng)重卡充換電站在鄭州高新區(qū)啟用,每天最多可充電100輛,實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值班不間斷運(yùn)營。

 

 
 
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