三一鋰能譚義：換電是解決電動(dòng)商用車(chē)和工程機械快速補能的最佳方案
日前，在第五屆新能源汽車(chē)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械所所長(cháng)譚義，作題為“充換電技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢淺析”的主題演講。
圖為三一鋰能有限公司換電機械所所長(cháng)譚義演講
以下為速記內容：
尊敬的各位專(zhuān)家，各位嘉賓，下午好!
我是三一鋰能譚義，很感謝大會(huì )給我這次機會(huì )做這個(gè)報告，在做報告之前，我想簡(jiǎn)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(chē)、工程機械的電池PACK，還有充換電的裝備，并且于去年開(kāi)始我們也在介入儲能這個(gè)行業(yè)，我們還在做儲能和換電站的運營(yíng)。
我的報告分四個(gè)部分，第一部分是電動(dòng)化的現狀，第二部分是充電技術(shù)的現狀和發(fā)展趨勢，第三部分是換電技術(shù)的現狀以及趨勢，第四部分是我們做的一些工作。
給大家匯報一下電動(dòng)化的現狀，我先從市場(chǎng)的角度和政策的角度來(lái)給各位匯報。在雙碳目標上，電動(dòng)乘用車(chē)已經(jīng)進(jìn)入爆發(fā)式的增長(cháng)期，在去年大概是850萬(wàn)輛。重卡的規模純電的去年也做到了3萬(wàn)輛，當然重卡的規模和乘用車(chē)來(lái)比確實(shí)還差很多，但是重卡的電量比乘用車(chē)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。
工程機械用電量更大，一臺工程機械可能有上千度的電，所以隨著(zhù)電動(dòng)化設備需求增加，補能裝備，像充電、換電也會(huì )有爆發(fā)式的增長(cháng)。我們預計在今年，這些裝備的市場(chǎng)大概在14.4個(gè)億，這只是考慮重卡和工程機械的，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，中央一號文件提出了推進(jìn)農村電網(wǎng)鞏固提升工程，重點(diǎn)要加強村鎮新能源充換電設施規劃建設。在2月20日，交通運輸部也宣布了《建設國家電力投資集團有限公司試點(diǎn)任務(wù)要點(diǎn)》，啟動(dòng)了一系列的試點(diǎn)項目，這些項目包括重型卡車(chē)換電站的網(wǎng)絡(luò )構建和運營(yíng)示范以及城市級別的綠色能源交通系統的建設和應用，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)的現狀以及發(fā)展。前面已經(jīng)有專(zhuān)家講過(guò)了，我就簡(jiǎn)單講一下。電動(dòng)車(chē)的充電設備主要是交流樁和直流樁，當然也有交流一體樁。交流主要是我們所謂的慢充，直流樁主要是快充，當然現在也做了超級快充。但是這種會(huì )有一些問(wèn)題，我后面會(huì )講。電動(dòng)充電解決的問(wèn)題是充電難和充電慢，因為樁配比不合理，在高峰的時(shí)候，在一些熱點(diǎn)區域，排隊等樁換電比較嚴重，普遍等待超過(guò)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(chē)的未來(lái)。
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(lái)一系列的問(wèn)題，因為充電的來(lái)源，總歸來(lái)源于配電網(wǎng)絡(luò )，如果有數量眾多的超充同時(shí)充電，會(huì )對電網(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)，受現有基礎建設的限制，電力擴容比較難，也沒(méi)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(lái)給大家匯報一下無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)充電讓汽車(chē)行駛的時(shí)候邊行駛邊充電。目前技術(shù)，充電功率比較低，缺乏安全標準，造價(jià)比較高，差不多1公里要200美元，短期內無(wú)線(xiàn)充電難以普及。
為了解決電和配電網(wǎng)的問(wèn)題，也有光儲充換一體化系統，建成微型電網(wǎng)給需要充電的車(chē)輛和用電負荷進(jìn)行補能，但是這種商業(yè)的運營(yíng)模式，包括現在的政策，要取消，這個(gè)政策還不成熟，需要一定的時(shí)間去驗證。
所以在我們的角度，三一重工做重型機械的，我們認為換電是解決電動(dòng)商用車(chē)和工程機械快速補能的最佳解決方案。
目前換電重卡主要有三種方式，一個(gè)是頂部換電，一個(gè)是側面換電，一個(gè)是底部換電。因為電動(dòng)商用車(chē)的底盤(pán)，它目前主要還是源自于燃油底盤(pán)，沒(méi)有做正向開(kāi)發(fā)。當然也有的廠(chǎng)家在已經(jīng)開(kāi)發(fā)這種正向的底盤(pán)了，所以它的電池是直接放在駕駛室后面，直接把整個(gè)車(chē)身拉長(cháng)，這樣做起來(lái)比較簡(jiǎn)單，也不會(huì )要放棄原有的車(chē)的平臺，代表的廠(chǎng)家是我們三一鋰能，還有上海玖行等等，像金茂科易用的側向換電，寧德時(shí)代用的底部換電，肯定從頂換向側換和底換趨勢發(fā)展。
頂換的工作原理，主要是有一個(gè)RGV的小車(chē)，換電機器人可以派兩個(gè)樁手，沿著(zhù)X、Y、Z三個(gè)方向進(jìn)行平移，還可以旋轉。因為這個(gè)方式的自由度比航車(chē)要多一點(diǎn)，所以能夠實(shí)現讓換電機器人自動(dòng)去匹配待換電車(chē)輛，對停車(chē)的要求比較低，容錯范圍比較大。這類(lèi)似于車(chē)間的航車(chē)，只能沿著(zhù)X、Y、Z方向上升，旋轉功能稍微弱一點(diǎn)，所以對停車(chē)要求高一點(diǎn)。
底盤(pán)換電，現在是乘用車(chē)用的多一點(diǎn)，當然寧德時(shí)代和新能源推出了底盤(pán)換電的方式。主要是RGV的小車(chē)背著(zhù)電池到車(chē)輛底部下面去，把電池頂起來(lái)，電池是依靠鎖扣式的結構或者螺栓的那種結構，把電池固定在車(chē)輛的底部，用堆垛機實(shí)現電池在充電倉和換電裝置之間的轉運。
經(jīng)過(guò)這兩年的發(fā)展，我們覺(jué)得換電會(huì )朝著(zhù)以下幾個(gè)方向發(fā)展。
第一是換電標準，如果未來(lái)向直線(xiàn)和干線(xiàn)物流發(fā)展，這個(gè)標準是一定要統一的，不然換電推不起來(lái)。就像加油站一樣，什么車(chē)到加油站來(lái)都能加油，而不是換電站只能換某一種品牌或者某一種標準的電池。
第二是極速換電，換電的時(shí)間一定要比油車(chē)短。
第三是側面換電和底部換電。這要隨著(zhù)底盤(pán)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。
第四是智能化，要能做到無(wú)人值守，降低運營(yíng)成本。
第五是標準電池模塊分箱組合。
最后是移動(dòng)換電技術(shù)，并不是所有的設備能夠自主開(kāi)到換電站這里來(lái)。
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，現在我們已經(jīng)做到了2分鐘之內，給重卡。我們還繼續努力，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(hù)的體驗好。
第二是注重換電體驗，換電的全流程一定要自動(dòng)化，不需要司機還要掃碼，去啟動(dòng)換電。
我們要進(jìn)一步加強對換電站和要換電的車(chē)、人、站員，加上換電運營(yíng)平臺，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)節的信息，做到智能運維和智能調度。
現在說(shuō)一下我們?yōu)槭裁匆鲭姵貥藴?，因為工程機械問(wèn)題更敏感，我們統計過(guò)工程機械有18大類(lèi)，每個(gè)設備對電池電量的要求不一樣，對能夠安裝電池的空間、大小、位置都不一樣，如果沒(méi)有設備都開(kāi)發(fā)一個(gè)電池，這樣對電池生產(chǎn)運營(yíng)都有困難。我們想著(zhù)要開(kāi)發(fā)標準化的電池，以最小單位開(kāi)發(fā)電池，讓不同電量需求的設備可以根據這個(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(guò)有些場(chǎng)地，包括有些運輸路線(xiàn)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，對客戶(hù)不友好，我們開(kāi)發(fā)了移動(dòng)的換電技術(shù)。
包括挖機、壓路機，這種設備沒(méi)法自己開(kāi)到換電站去換電，需要開(kāi)發(fā)送電上門(mén)的服務(wù)。給挖機的換電車(chē)設備，我們這個(gè)月已經(jīng)發(fā)布了。
接下來(lái)匯報一下我們這兩年的工作，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)純換電只要1.5分鐘的換電站。
我們現在還提出一種小電量和少電量的運營(yíng)模式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(chē)，比方說(shuō)100輛一百臺車(chē)，我們可以不需要給這100臺車(chē)配置100塊電池，也許配個(gè)80塊就夠了，通過(guò)調度和小電池待機，把大電池替換出來(lái)，進(jìn)一步降低運營(yíng)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營(yíng)模式。
第三個(gè)是開(kāi)發(fā)雙向的高研充電機，充電效率98%，我們要做光儲充換一體化的話(huà)，這個(gè)是必不可少的。
剛剛談到的標準電池箱的技術(shù)以及工程機械的換電技術(shù)也在做同步開(kāi)發(fā)，敬請期待。也希望能夠跟各位專(zhuān)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，謝謝，我的匯報完畢。
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