李立理 《兆瓦級(jí)快充助力重卡全面電動(dòng)化轉(zhuǎn)型》

發(fā)布日期:2024-08-28

核心提示:8月14-16日,由充電樁網(wǎng)、充換電百人會(huì)、光儲(chǔ)充換產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合主辦的2024北京國(guó)際充電樁及換電站展覽會(huì)、2024中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車(chē)充
 8月14-16日,由充電樁網(wǎng)、充換電百人會(huì)、光儲(chǔ)充換產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合主辦的2024北京國(guó)際充電樁及換電站展覽會(huì)、2024中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車(chē)充換電運(yùn)營(yíng)商大會(huì)在北京首鋼會(huì)展中心盛大舉辦。
 
集“展覽展示+主論壇+三場(chǎng)分論壇+新品發(fā)布+品牌評(píng)選”為一體。大會(huì)共邀請(qǐng)到200+演講嘉賓,匯聚了2000+來(lái)自政府部門(mén)、專(zhuān)家學(xué)者和充換電產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)高層,一同見(jiàn)證充換電產(chǎn)業(yè)的無(wú)限機(jī)遇,共話(huà)充換電產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展之路。
北京論壇
 
8月14日,清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院 光儲(chǔ)直柔應(yīng)用技術(shù)研究所 副所長(zhǎng) 李立理 以《兆瓦級(jí)快充助力重卡全面電動(dòng)化轉(zhuǎn)型》為主題進(jìn)行演講。
 
 
演講整理
 
 
 
清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院,光儲(chǔ)直柔應(yīng)用技術(shù)研究所
 
副所長(zhǎng) 李立理
 
01
兆瓦快充對(duì)重卡電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的意義
 
我借今天的機(jī)會(huì)介紹一下我們團(tuán)隊(duì)對(duì)于兆瓦級(jí)助力重卡電動(dòng)化的最新研究。最近清華配合中電聯(lián),聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè),參與了賈總關(guān)于電動(dòng)化的充電無(wú)憂(yōu)行為的研究,我們計(jì)劃近期發(fā)布關(guān)于兆瓦級(jí)快充的白皮書(shū),所以借今天的機(jī)會(huì)把里面的核心內(nèi)容向大家進(jìn)行分享。
今天的報(bào)告分三部分。第一部分,兆瓦級(jí)快充對(duì)于重卡全面電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的重要意義,第二,介紹一下產(chǎn)業(yè)最新情況。第三,提出相關(guān)建議。
什么是兆瓦級(jí)充電?從國(guó)內(nèi)來(lái)看,前幾年通過(guò)換電技術(shù)的商業(yè)化和規(guī)?;瘧?yīng)用,成功推動(dòng)了重卡電動(dòng)化的轉(zhuǎn)型。今年上半年看充電重卡發(fā)展很快,占比超過(guò)換電重卡。為什么呢?也跟現(xiàn)在充電技術(shù)的進(jìn)步密不可分。兆瓦級(jí)充電是未來(lái)重卡充電的下一代技術(shù)。作為下一代技術(shù)是基于兩個(gè)方面,第一,高電壓平臺(tái),第二,大電流技術(shù)。最后使得充電功率達(dá)到兆瓦級(jí)水平。目前電壓是650V左右,未來(lái)會(huì)進(jìn)一步提高到1250V。現(xiàn)在通過(guò)3槍、4槍能到1000安,以后兆瓦級(jí)快充雙槍達(dá)到1000安,進(jìn)而達(dá)到3000安的水平。兆瓦級(jí)充電功率,今年能看到的9500瓦,經(jīng)過(guò)五年左右的時(shí)間,到接近4兆瓦的水平。
為什么要發(fā)展兆瓦級(jí)快充呢?最核心的原因通過(guò)中長(zhǎng)途的運(yùn)輸場(chǎng)景。這張圖展示了燃油汽車(chē)的運(yùn)行里程分布,跟氫能、換電和充電重卡運(yùn)營(yíng)里程的分布。右邊有一個(gè)藍(lán)色的線(xiàn),這是燃油重卡的分布,一個(gè)是集中在短途運(yùn)輸,一個(gè)是集中在中長(zhǎng)途運(yùn)輸。運(yùn)距達(dá)到300到400公里。目前的新能源重卡,無(wú)論是充電還是換電,都是短途場(chǎng)景。中長(zhǎng)途場(chǎng)景從汽車(chē)重卡銷(xiāo)售市場(chǎng)來(lái)看占比來(lái)看,這是主流市場(chǎng),未來(lái)要實(shí)現(xiàn)重卡的全面電動(dòng)化,最關(guān)鍵的是從現(xiàn)在的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的短途場(chǎng)景,突破到中長(zhǎng)途的干線(xiàn)場(chǎng)景。目前重卡市場(chǎng)滲透率,今年上半年到了8%,中短途的滲透率接近了20%,關(guān)鍵怎么把中長(zhǎng)途場(chǎng)景從沒(méi)有提升到8%、9%,再到20%。
中長(zhǎng)途的突破有三個(gè)要素。第一,續(xù)航能力。第二,充電速度。第三,網(wǎng)絡(luò)的充電設(shè)施布局。
續(xù)航能力。如果高速不影響運(yùn)營(yíng)的話(huà),有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),就是行駛4小時(shí)休息25分鐘,這是交通法規(guī)對(duì)于重卡的要求。如果我們用30分時(shí)間鐘,把行駛4小時(shí)對(duì)應(yīng)的續(xù)航補(bǔ)充上,就不會(huì)影響到重卡的長(zhǎng)途運(yùn)行效率。最后這是開(kāi)放道路的行駛,需要一個(gè)覆蓋全國(guó)的補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)。
兆瓦級(jí)快充是一個(gè)重要的基礎(chǔ)技術(shù)保障,我們認(rèn)為長(zhǎng)途行駛不意味著重卡充一次電跑500公里,甚至800公里,它和乘用車(chē)不一樣。按照交通法規(guī),把極限定為行駛4小時(shí),休息20分作為標(biāo)桿,只要我們滿(mǎn)足30分鐘補(bǔ)能300公里,基本就能滿(mǎn)足重卡長(zhǎng)途行駛的需求。而這種需求意味著電池容量需要達(dá)到600度電,充電倍率達(dá)到2C級(jí)以上,對(duì)于充電功率的要求是平均功率要大于900千瓦,峰值需要達(dá)到1.35兆瓦,這是一個(gè)物理很容易推導(dǎo)的結(jié)果。在這個(gè)基礎(chǔ)上,構(gòu)建一個(gè)全國(guó)網(wǎng)絡(luò),就能支撐起純電重卡在全國(guó)運(yùn)營(yíng)的發(fā)展。兆瓦級(jí)快充更易于形成全行業(yè)通用的解決方案。第一,它只需要接口的標(biāo)準(zhǔn)化,比較容易。第二,不需要建設(shè)場(chǎng)站,備用電池的電池投入更少,運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用更低。未來(lái)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步有很大的不確定性,所以充電有更好的適應(yīng)性。假設(shè)充電速度從800千瓦提到了1.5兆瓦,電力資產(chǎn)這塊不需要改動(dòng),只需要改動(dòng)終端的槍?zhuān)部梢詼p少資產(chǎn)擱淺的風(fēng)險(xiǎn)。
我們認(rèn)為兆瓦級(jí)快充有一個(gè)很好的技術(shù)可行性,在這個(gè)可行性基礎(chǔ)上,關(guān)鍵看經(jīng)濟(jì)性。從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)看,一個(gè)是對(duì)照中途場(chǎng)景,一個(gè)對(duì)照長(zhǎng)途場(chǎng)景。有兩個(gè)結(jié)論,從成本對(duì)比來(lái)看,我們拆成多公里成本。最大的節(jié)約是左邊的燃料成本的節(jié)約。多公里的話(huà),短途能節(jié)約一半,長(zhǎng)途場(chǎng)景能節(jié)約20%左右。其中也增加了一些成本,由于噸位帶來(lái)的損失,這增加了10%的成本,就是把燃油節(jié)約的成本侵蝕了一半左右,剩下的還有電池的成本,在短途上比較明顯,大概6%到7%,還有充電服務(wù)費(fèi)的成本,這個(gè)成本不高。還有司機(jī)的成本,占到5%左右。把燃油價(jià)差20%,其他成本加起來(lái)又有25%,這樣看起來(lái)充電車(chē)和換電車(chē)的成本,對(duì)于中途場(chǎng)景來(lái)看,比燃油車(chē)還高。跟LNG汽車(chē)相比,現(xiàn)在氣價(jià)很便宜,會(huì)高得更多。長(zhǎng)途也是類(lèi)似的結(jié)論。
1C充電重卡目前還有一個(gè)更大的問(wèn)題是不方便。對(duì)比一下燃油EC和換電重卡,在補(bǔ)能頻次上,燃油重卡有顯著的趨勢(shì),有的一周加一次油,有的是兩天加一次油。在頻次上,無(wú)論是3C還是換電,補(bǔ)能頻次非常高。單次補(bǔ)能時(shí)長(zhǎng),3C重卡是最差,換電是比較接近的。日均補(bǔ)能時(shí)長(zhǎng),1C重卡最強(qiáng),比燃油重卡高1個(gè)數(shù)量級(jí),比換電重卡高好幾倍。在方便性上,1C重卡無(wú)法替代燃油。
解決1C重卡不方便,一個(gè)是加續(xù)航,一個(gè)是提功率。如果我們能把續(xù)航提高到400公里到500公里的話(huà),擴(kuò)大電池容量的話(huà),頻次和時(shí)長(zhǎng)的補(bǔ)能體驗(yàn)基本上接近于燃油車(chē)。因?yàn)檠a(bǔ)能發(fā)生在司機(jī)休息的20分鐘期間,不會(huì)額外給司機(jī)帶來(lái)成本的增加。我們覺(jué)得設(shè)施的覆蓋也有望在2030年左右達(dá)到跟燃油車(chē)相當(dāng)?shù)乃?。從重點(diǎn)重卡從不方便到方便,大概需要用3年時(shí)間去補(bǔ)足技術(shù)的短板,再用5年左右的時(shí)間,去補(bǔ)足設(shè)施布局的短板?,F(xiàn)在看來(lái),從設(shè)施覆蓋借鑒之前的經(jīng)驗(yàn),國(guó)家也有設(shè)備更新和節(jié)能減排的政策,我們預(yù)判在2030年左右,整個(gè)兆瓦級(jí)快充面向重卡的覆蓋程度大概能達(dá)到乘用車(chē)2026年的水平,也就是能達(dá)到重點(diǎn)區(qū)域的加油站密集相當(dāng)?shù)乃?,到?035年會(huì)比加油站更方便。這是我們從基礎(chǔ)設(shè)施上解決這個(gè)問(wèn)題。
 
02
 
產(chǎn)業(yè)最新情況
 
再看經(jīng)濟(jì)學(xué)。我們認(rèn)為兆瓦級(jí)能發(fā)揮重要作用,可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)降本。從場(chǎng)站端來(lái)看,把充電服務(wù)費(fèi)的成本進(jìn)一步下降,因?yàn)檫_(dá)到一定的翻臺(tái)率,度電成本更低。同時(shí)還能降低司機(jī)成本,也就是司機(jī)的時(shí)間成本的降低。這樣中途和短途兆瓦級(jí)快充對(duì)于多公里成本的降本貢獻(xiàn)分別能達(dá)到30%和40%。得到的結(jié)論就是未來(lái)3C充電重卡的成本相比1C充電重卡的成本能下降10%到20%,這會(huì)使得它的成本比燃油重卡更有競(jìng)爭(zhēng)力。這是從經(jīng)濟(jì)上做了推導(dǎo),這個(gè)前景非常令人興奮,剩下就是產(chǎn)業(yè)進(jìn)展了。
從政策層面上來(lái)講,從國(guó)內(nèi)和國(guó)外來(lái)看,政策是大力推動(dòng)中型和中性車(chē)輛轉(zhuǎn)型,中國(guó)和美國(guó)都出臺(tái)了一系列政策。美國(guó)政府發(fā)布到2040年的規(guī)劃,先從港口和碼頭做起來(lái),再逐步形成覆蓋全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)。歐盟也有一個(gè)規(guī)劃,但力度沒(méi)有美國(guó)大。國(guó)內(nèi)從生態(tài)環(huán)境部的績(jī)效評(píng)級(jí)、超低排放政策,這是推動(dòng)國(guó)家過(guò)去兩年重卡電動(dòng)化最關(guān)鍵的兩個(gè)政策。工信部、交通部、財(cái)政部推出了一系列政策,推動(dòng)重卡電動(dòng)化轉(zhuǎn)型。在這種環(huán)境下,重卡需求這幾年增長(zhǎng)非???。雖然歐美重卡體量比中國(guó)小很多,從增速來(lái)看,它的重卡發(fā)展也是在快速增長(zhǎng)過(guò)程中。
再看國(guó)內(nèi),國(guó)內(nèi)占據(jù)了全球重卡市場(chǎng)的最大比例市場(chǎng)。我們有市場(chǎng)先發(fā)優(yōu)勢(shì),更重要的是從市場(chǎng)需求來(lái)看,電池向大容量發(fā)展的趨勢(shì)非常明顯,我們給出了一些數(shù)據(jù)。今年上半年傳統(tǒng)282電池占比已經(jīng)跌破了30%,達(dá)到420度以上的電池超過(guò)了20%,電池容量超過(guò)500度超過(guò)了1000輛,也就是大家越來(lái)越意識(shí)到續(xù)航增長(zhǎng)的重要性。
MCS這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)今年年底就能發(fā)布得差不多,為2025年開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化做了很好的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)來(lái)看的話(huà),多槍兆瓦級(jí)已經(jīng)具備標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ),新發(fā)布的2025+國(guó)標(biāo)和ChaoJI國(guó)標(biāo)接口,目前已經(jīng)沒(méi)有明確的阻礙,這可以支撐雙槍兆瓦級(jí)的應(yīng)用。當(dāng)然單槍兆瓦級(jí)還處于研究階段,國(guó)網(wǎng)在研究。
從產(chǎn)業(yè)界的進(jìn)展來(lái)看,歐美主流車(chē)企開(kāi)始兆瓦級(jí)車(chē)型上市,2025年到2026年是一個(gè)主要的市場(chǎng)啟動(dòng)關(guān)鍵階段。還有他們之前做了很多兆瓦級(jí)示范走廊的工作和標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證。從國(guó)內(nèi)來(lái)看大容量充電的車(chē),確實(shí)開(kāi)發(fā)在加速,目前主要采用的是多槍快充的方式達(dá)到800千瓦的功率,就是接近兆瓦級(jí),正在快速落地。電池和充電設(shè)備來(lái)看,目前距離量產(chǎn)也比較快。當(dāng)然重卡上稍微慢一些,今年底支持重卡的電池會(huì)出來(lái),明年會(huì)裝車(chē)。國(guó)內(nèi)大功率充電重卡做示范工作,一種是基于小電池高倍率示范,主要是埃安在云南有示范。一個(gè)是維度的嘗試,就是大容量電池的示范。
我們目前判斷,大概在2024年、2025年、2026年是多槍兆瓦級(jí)充電進(jìn)入市場(chǎng)的快速發(fā)展階段。到2026年會(huì)進(jìn)入單槍兆瓦級(jí)市場(chǎng)導(dǎo)入階段。我們提供了一個(gè)市場(chǎng)預(yù)測(cè)模型,基于這個(gè)模型來(lái)看,我們認(rèn)為中國(guó)重卡電動(dòng)化的進(jìn)程會(huì)比大家想象得要快。很可能在2025年、2026年充電重卡有一個(gè)快速提升,到了2030年對(duì)燃油車(chē)就是充電加換電對(duì)燃油車(chē)的替代完成得差不多,到了2030年就能接近全面電動(dòng)化的轉(zhuǎn)型。也就是未來(lái)五到十年柴油在增量汽車(chē)市場(chǎng)上會(huì)退出市場(chǎng),這是我們一個(gè)樂(lè)觀(guān)的判斷。
 
 
03
 
相關(guān)建議
 
我們有一些政策建議,政策驅(qū)動(dòng)力是需要有轉(zhuǎn)型。過(guò)去兩年國(guó)內(nèi)的重卡,從場(chǎng)內(nèi)和短保,這個(gè)市場(chǎng)化啟動(dòng)有經(jīng)濟(jì)性替代,比如礦山重卡用電換油有經(jīng)濟(jì)性,還有環(huán)保政策的驅(qū)動(dòng),比鋼鐵、水泥、化工。下面從環(huán)保政策驅(qū)動(dòng)走向政府投資驅(qū)動(dòng),由投資驅(qū)動(dòng)完善基礎(chǔ)設(shè)施,最后形成一個(gè)重卡電動(dòng)化的新階段。
有三個(gè)政策建議。
 
第一,建議政府出臺(tái)兆瓦級(jí)快充規(guī)劃,給予行業(yè)明確預(yù)期,促進(jìn)交流能融合發(fā)展。從兆瓦級(jí)快充覆蓋開(kāi)放行駛道路的話(huà),還需要非常大的政府投入和投資,以及配套的電力基礎(chǔ)設(shè)施和協(xié)同。
 
第二,建議兆瓦級(jí)快充體系,支撐行業(yè)的快速發(fā)展。從臟錢(qián)實(shí)際落地來(lái)看,關(guān)鍵是對(duì)多槍的兆瓦級(jí)進(jìn)行規(guī)范,前瞻性?xún)?chǔ)備單槍兆瓦級(jí)的充電接口標(biāo)準(zhǔn),完善測(cè)試認(rèn)證和建立協(xié)作機(jī)制。
 
第三,優(yōu)化激勵(lì)政策措施,制定分階段施策方案,推動(dòng)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型。這里面短期要重點(diǎn)解決無(wú)論是充電也好,還是換電也好,解決噸位成本??梢越梃b歐洲,對(duì)于電動(dòng)重卡豁免一些噸位,如果不豁免,只能由財(cái)政提供激勵(lì)。財(cái)政激勵(lì)的話(huà),0.3元到0.4元每噸公里的成本,這個(gè)成本占物流成本的10%,這需要財(cái)政有比較大的投入。這是從政府來(lái)看,兩個(gè)可行方案。中長(zhǎng)期就是考慮引入碳水和綠電政策,同時(shí)鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新,進(jìn)一步降低電池重量。最后是購(gòu)置稅,因?yàn)?025年以后購(gòu)置稅減免政策到期。目前換電電池不需要繳納購(gòu)置稅,充電的購(gòu)置稅到2025年要交50%,當(dāng)電池容量越來(lái)越大時(shí),這是一個(gè)很大的影響。我們呼吁按照技術(shù)中立原則,國(guó)家對(duì)購(gòu)置稅政策在2025年之前實(shí)現(xiàn)充電和換電同權(quán),不要讓購(gòu)置稅的政策影響到企業(yè)對(duì)技術(shù)路線(xiàn)的選擇。
 
(根據(jù)發(fā)言記錄,未經(jīng)專(zhuān)家本人審核)

 
 
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