三一鋰能譚義：換電是解決電動(dòng)商用車和工程機(jī)械快速補(bǔ)能的最佳方案
日前，在第五屆新能源汽車及動(dòng)力電池(CIBF2024重慶)國際交流會(huì)上，三一鋰能有限公司換電機(jī)械所所長譚義，作題為“充換電技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)淺析”的主題演講。
圖為三一鋰能有限公司換電機(jī)械所所長譚義演講
以下為速記內(nèi)容：
尊敬的各位專家，各位嘉賓，下午好!
我是三一鋰能譚義，很感謝大會(huì)給我這次機(jī)會(huì)做這個(gè)報(bào)告，在做報(bào)告之前，我想簡單介紹三一鋰能。三一鋰能是三一重工旗下的一家子公司，正式成立于2022年8月，主要做重型卡車、工程機(jī)械的電池PACK，還有充換電的裝備，并且于去年開始我們也在介入儲(chǔ)能這個(gè)行業(yè)，我們還在做儲(chǔ)能和換電站的運(yùn)營。
我的報(bào)告分四個(gè)部分，第一部分是電動(dòng)化的現(xiàn)狀，第二部分是充電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，第三部分是換電技術(shù)的現(xiàn)狀以及趨勢(shì)，第四部分是我們做的一些工作。
給大家匯報(bào)一下電動(dòng)化的現(xiàn)狀，我先從市場的角度和政策的角度來給各位匯報(bào)。在雙碳目標(biāo)上，電動(dòng)乘用車已經(jīng)進(jìn)入爆發(fā)式的增長期，在去年大概是850萬輛。重卡的規(guī)模純電的去年也做到了3萬輛，當(dāng)然重卡的規(guī)模和乘用車來比確實(shí)還差很多，但是重卡的電量比乘用車的電量要大很多，基本上是在五六倍以上，最小的都是288度電，也有300—500度的。
工程機(jī)械用電量更大，一臺(tái)工程機(jī)械可能有上千度的電，所以隨著電動(dòng)化設(shè)備需求增加，補(bǔ)能裝備，像充電、換電也會(huì)有爆發(fā)式的增長。我們預(yù)計(jì)在今年，這些裝備的市場大概在14.4個(gè)億，這只是考慮重卡和工程機(jī)械的，在2033年會(huì)到120個(gè)億，也還有很多想象空間。
這是政策方面，在今年2月，中央一號(hào)文件提出了推進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)鞏固提升工程，重點(diǎn)要加強(qiáng)村鎮(zhèn)新能源充換電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)。在2月20日，交通運(yùn)輸部也宣布了《建設(shè)國家電力投資集團(tuán)有限公司試點(diǎn)任務(wù)要點(diǎn)》，啟動(dòng)了一系列的試點(diǎn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目包括重型卡車換電站的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和運(yùn)營示范以及城市級(jí)別的綠色能源交通系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，再加上前幾年推出的一些政策，我相信電動(dòng)化一定會(huì)大有作為。
第二部分我講一下充電技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展。前面已經(jīng)有專家講過了，我就簡單講一下。電動(dòng)車的充電設(shè)備主要是交流樁和直流樁，當(dāng)然也有交流一體樁。交流主要是我們所謂的慢充，直流樁主要是快充，當(dāng)然現(xiàn)在也做了超級(jí)快充。但是這種會(huì)有一些問題，我后面會(huì)講。電動(dòng)充電解決的問題是充電難和充電慢，因?yàn)闃杜浔炔缓侠?，在高峰的時(shí)候，在一些熱點(diǎn)區(qū)域，排隊(duì)等樁換電比較嚴(yán)重，普遍等待超過半個(gè)小時(shí)。我們埃安的李總也講了，超充、大功率的快充成為新能源汽車的未來。
主要是兩種方式，一是增大電纜的面積，二是加大電壓，做到1000伏。但是這種會(huì)帶來一系列的問題，因?yàn)槌潆姷膩碓?，總歸來源于配電網(wǎng)絡(luò)，如果有數(shù)量眾多的超充同時(shí)充電，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，也會(huì)影響電能的質(zhì)量和配電網(wǎng)的安全。
同時(shí)，受現(xiàn)有基礎(chǔ)建設(shè)的限制，電力擴(kuò)容比較難，也沒那么快。所以推這種超充大功率的充電，會(huì)有一定的困難，也需要一定的時(shí)間。
接下來給大家匯報(bào)一下無線充電，這個(gè)在歐洲、北美也在積極探索，中國也在布局，主要想用無線充電讓汽車行駛的時(shí)候邊行駛邊充電。目前技術(shù)，充電功率比較低，缺乏安全標(biāo)準(zhǔn)，造價(jià)比較高，差不多1公里要200美元，短期內(nèi)無線充電難以普及。
為了解決電和配電網(wǎng)的問題，也有光儲(chǔ)充換一體化系統(tǒng)，建成微型電網(wǎng)給需要充電的車輛和用電負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)能，但是這種商業(yè)的運(yùn)營模式，包括現(xiàn)在的政策，要取消，這個(gè)政策還不成熟，需要一定的時(shí)間去驗(yàn)證。
所以在我們的角度，三一重工做重型機(jī)械的，我們認(rèn)為換電是解決電動(dòng)商用車和工程機(jī)械快速補(bǔ)能的最佳解決方案。
目前換電重卡主要有三種方式，一個(gè)是頂部換電，一個(gè)是側(cè)面換電，一個(gè)是底部換電。因?yàn)殡妱?dòng)商用車的底盤，它目前主要還是源自于燃油底盤，沒有做正向開發(fā)。當(dāng)然也有的廠家在已經(jīng)開發(fā)這種正向的底盤了，所以它的電池是直接放在駕駛室后面，直接把整個(gè)車身拉長，這樣做起來比較簡單，也不會(huì)要放棄原有的車的平臺(tái)，代表的廠家是我們?nèi)讳嚹?，還有上海玖行等等，像金茂科易用的側(cè)向換電，寧德時(shí)代用的底部換電，肯定從頂換向側(cè)換和底換趨勢(shì)發(fā)展。
頂換的工作原理，主要是有一個(gè)RGV的小車，換電機(jī)器人可以派兩個(gè)樁手，沿著X、Y、Z三個(gè)方向進(jìn)行平移，還可以旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檫@個(gè)方式的自由度比航車要多一點(diǎn)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)讓換電機(jī)器人自動(dòng)去匹配待換電車輛，對(duì)停車的要求比較低，容錯(cuò)范圍比較大。這類似于車間的航車，只能沿著X、Y、Z方向上升，旋轉(zhuǎn)功能稍微弱一點(diǎn)，所以對(duì)停車要求高一點(diǎn)。
底盤換電，現(xiàn)在是乘用車用的多一點(diǎn)，當(dāng)然寧德時(shí)代和新能源推出了底盤換電的方式。主要是RGV的小車背著電池到車輛底部下面去，把電池頂起來，電池是依靠鎖扣式的結(jié)構(gòu)或者螺栓的那種結(jié)構(gòu)，把電池固定在車輛的底部，用堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)電池在充電倉和換電裝置之間的轉(zhuǎn)運(yùn)。
經(jīng)過這兩年的發(fā)展，我們覺得換電會(huì)朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。
第一是換電標(biāo)準(zhǔn)，如果未來向直線和干線物流發(fā)展，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是一定要統(tǒng)一的，不然換電推不起來。就像加油站一樣，什么車到加油站來都能加油，而不是換電站只能換某一種品牌或者某一種標(biāo)準(zhǔn)的電池。
第二是極速換電，換電的時(shí)間一定要比油車短。
第三是側(cè)面換電和底部換電。這要隨著底盤技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。
第四是智能化，要能做到無人值守，降低運(yùn)營成本。
第五是標(biāo)準(zhǔn)電池模塊分箱組合。
最后是移動(dòng)換電技術(shù)，并不是所有的設(shè)備能夠自主開到換電站這里來。
我講一個(gè)極速換電，在前面這個(gè)換電之前的時(shí)間大概是7分鐘，現(xiàn)在我們已經(jīng)做到了2分鐘之內(nèi)，給重卡。我們還繼續(xù)努力，再進(jìn)一步降低換電時(shí)間。一定要做到比加油還要便捷，這樣給客戶的體驗(yàn)好。
第二是注重?fù)Q電體驗(yàn)，換電的全流程一定要自動(dòng)化，不需要司機(jī)還要掃碼，去啟動(dòng)換電。
我們要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)換電站和要換電的車、人、站員，加上換電運(yùn)營平臺(tái)，包括電池，要互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)掌控所有剛才提到的這些環(huán)節(jié)的信息，做到智能運(yùn)維和智能調(diào)度。
現(xiàn)在說一下我們?yōu)槭裁匆鲭姵貥?biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楣こ虣C(jī)械問題更敏感，我們統(tǒng)計(jì)過工程機(jī)械有18大類，每個(gè)設(shè)備對(duì)電池電量的要求不一樣，對(duì)能夠安裝電池的空間、大小、位置都不一樣，如果沒有設(shè)備都開發(fā)一個(gè)電池，這樣對(duì)電池生產(chǎn)運(yùn)營都有困難。我們想著要開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的電池，以最小單位開發(fā)電池，讓不同電量需求的設(shè)備可以根據(jù)這個(gè)需求匹配不同的輸電的電池。
最后就是送電技術(shù)，我們這兩年碰到過有些場地，包括有些運(yùn)輸路線不是固定不變的。會(huì)變動(dòng)，這個(gè)工程做完了，半年之后會(huì)搬到別的地方去。如果只是做固定式的換電站，對(duì)客戶不友好，我們開發(fā)了移動(dòng)的換電技術(shù)。
包括挖機(jī)、壓路機(jī)，這種設(shè)備沒法自己開到換電站去換電，需要開發(fā)送電上門的服務(wù)。給挖機(jī)的換電車設(shè)備，我們這個(gè)月已經(jīng)發(fā)布了。
接下來匯報(bào)一下我們這兩年的工作，我們已經(jīng)開發(fā)出來純換電只要1.5分鐘的換電站。
我們現(xiàn)在還提出一種小電量和少電量的運(yùn)營模式。簡單來說也就是把電池能夠共享，比如在一個(gè)城市有幾個(gè)換電站，有很多的換電車，比方說100輛一百臺(tái)車，我們可以不需要給這100臺(tái)車配置100塊電池，也許配個(gè)80塊就夠了，通過調(diào)度和小電池待機(jī)，把大電池替換出來，進(jìn)一步降低運(yùn)營的成本。在淄博、湖北鄂州就有一個(gè)換電站在積極探索這種運(yùn)營模式。
第三個(gè)是開發(fā)雙向的高研充電機(jī)，充電效率98%，我們要做光儲(chǔ)充換一體化的話，這個(gè)是必不可少的。
剛剛談到的標(biāo)準(zhǔn)電池箱的技術(shù)以及工程機(jī)械的換電技術(shù)也在做同步開發(fā)，敬請(qǐng)期待。也希望能夠跟各位專家、各位同行一起為電動(dòng)化的事業(yè)做出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)，謝謝，我的匯報(bào)完畢。
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