三一鋰能譚義：換電是解決電動商用車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及動力電池(CIBF2024重慶)國際交流會上，三一鋰能有限公司換電機械所所長譚義，作題為“充換電技術(shù)現(xiàn)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，很感謝大會給我這次機會做這個報告，在做報告之前，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能這個行業(yè)，我們還在做儲能和換電站的運營。
我的報告分四個部分，第一部分是電動化的現(xiàn)狀，第二部分是充電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，第三部分是換電技術(shù)的現(xiàn)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。在雙碳目標(biāo)上，電動乘用車已經(jīng)進入爆發(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。
工程機械用電量更大，一臺工程機械可能有上千度的電，所以隨著電動化設(shè)備需求增加，補能裝備，像充電、換電也會有爆發(fā)式的增長。我們預(yù)計在今年，這些裝備的市場大概在14.4個億，這只是考慮重卡和工程機械的，在2033年會到120個億，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農(nóng)村電網(wǎng)鞏固提升工程，重點要加強村鎮(zhèn)新能源充換電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)。在2月20日，交通運輸部也宣布了《建設(shè)國家電力投資集團有限公司試點任務(wù)要點》，啟動了一系列的試點項目，這些項目包括重型卡車換電站的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和運營示范以及城市級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，我相信電動化一定會大有作為。
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)在也做了超級快充。但是這種會有一些問題，我后面會講。電動充電解決的問題是充電難和充電慢，因為樁配比不合理，在高峰的時候，在一些熱點區(qū)域，排隊等樁換電比較嚴(yán)重，普遍等待超過半個小時。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。但是這種會帶來一系列的問題，因為充電的來源，總歸來源于配電網(wǎng)絡(luò)，如果有數(shù)量眾多的超充同時充電，會對電網(wǎng)造成沖擊，也會影響電能的質(zhì)量和配電網(wǎng)的安全。
同時，受現(xiàn)有基礎(chǔ)建設(shè)的限制，電力擴容比較難，也沒那么快。所以推這種超充大功率的充電，會有一定的困難，也需要一定的時間。
接下來給大家匯報一下無線充電，這個在歐洲、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荷進行補能，但是這種商業(yè)的運營模式，包括現(xiàn)在的政策，要取消，這個政策還不成熟，需要一定的時間去驗證。
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商用車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，一個是頂部換電，一個是側(cè)面換電，一個是底部換電。因為電動商用車的底盤，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，直接把整個車身拉長，這樣做起來比較簡單，也不會要放棄原有的車的平臺，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，寧德時代用的底部換電，肯定從頂換向側(cè)換和底換趨勢發(fā)展。
頂換的工作原理，主要是有一個RGV的小車，換電機器人可以派兩個樁手，沿著X、Y、Z三個方向進行平移，還可以旋轉(zhuǎn)。因為這個方式的自由度比航車要多一點，所以能夠?qū)崿F(xiàn)讓換電機器人自動去匹配待換電車輛，對停車的要求比較低，容錯范圍比較大。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，所以對停車要求高一點。
底盤換電，現(xiàn)在是乘用車用的多一點，當(dāng)然寧德時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，用堆垛機實現(xiàn)電池在充電倉和換電裝置之間的轉(zhuǎn)運。
經(jīng)過這兩年的發(fā)展，我們覺得換電會朝著以下幾個方向發(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，降低運營成本。
第五是標(biāo)準(zhǔn)電池模塊分箱組合。
最后是移動換電技術(shù)，并不是所有的設(shè)備能夠自主開到換電站這里來。
我講一個極速換電，在前面這個換電之前的時間大概是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，再進一步降低換電時間。一定要做到比加油還要便捷，這樣給客戶的體驗好。
第二是注重換電體驗，換電的全流程一定要自動化，不需要司機還要掃碼，去啟動換電。
我們要進一步加強對換電站和要換電的車、人、站員，加上換電運營平臺，包括電池，要互聯(lián)互通，實時掌控所有剛才提到的這些環(huán)節(jié)的信息，做到智能運維和智能調(diào)度。
現(xiàn)在說一下我們?yōu)槭裁匆鲭姵貥?biāo)準(zhǔn)，因為工程機械問題更敏感，我們統(tǒng)計過工程機械有18大類，每個設(shè)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，如果沒有設(shè)備都開發(fā)一個電池，這樣對電池生產(chǎn)運營都有困難。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，包括有些運輸路線不是固定不變的。會變動，這個工程做完了，半年之后會搬到別的地方去。如果只是做固定式的換電站，對客戶不友好，我們開發(fā)了移動的換電技術(shù)。
包括挖機、壓路機，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)。給挖機的換電車設(shè)備，我們這個月已經(jīng)發(fā)布了。
接下來匯報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營模式。簡單來說也就是把電池能夠共享，比如在一個城市有幾個換電站，有很多的換電車，比方說100輛一百臺車，我們可以不需要給這100臺車配置100塊電池，也許配個80塊就夠了，通過調(diào)度和小電池待機，把大電池替換出來，進一步降低運營的成本。在淄博、湖北鄂州就有一個換電站在積極探索這種運營模式。
第三個是開發(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，這個是必不可少的。
剛剛談到的標(biāo)準(zhǔn)電池箱的技術(shù)以及工程機械的換電技術(shù)也在做同步開發(fā)，敬請期待。也希望能夠跟各位專家、各位同行一起為電動化的事業(yè)做出進一步的貢獻，謝謝，我的匯報完畢。
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