|
在交通領(lǐng)域，重卡是碳排放大戶，解決重卡車碳排放問題，已成為碳達(dá)峰和碳中和的關(guān)鍵所在，重型卡車向新能源方向轉(zhuǎn)型迫在眉睫。 眼下，受行業(yè)轉(zhuǎn)型引導(dǎo)和一系列利好政策的影響，整個(gè)商用車市場(chǎng)新能源滲透率加快提升，其中新能源重卡滲透率提升最快。 只不過，從用油進(jìn)化到用電，仍有不少難點(diǎn)，電池貴、充電慢都阻礙著新能源重卡的推廣普及。在此背景下，換電成為新能源重卡的破局之道，重卡換電站建設(shè)持續(xù)加速。重卡換電模式究竟有哪些優(yōu)勢(shì)？發(fā)展現(xiàn)狀如何？有哪些政策支持？對(duì)此，充換電頭條（微信公眾號(hào)：chd2005s）進(jìn)行了梳理和總結(jié)。
重卡換電站的定義及構(gòu)成 換電站顧名思義是進(jìn)行換電的設(shè)備，重卡換電站即是對(duì)新能源重卡進(jìn)行換電的設(shè)備。 
目前，新能源重卡主要分為三類，其中純電動(dòng)重卡受續(xù)航的影響，主要運(yùn)用于短距離運(yùn)輸，比如港口物流、礦山運(yùn)輸、建渣清運(yùn)等，大多為換電模式方便快捷。 近幾年，在國家政策的推動(dòng)下，我國新能源重卡行業(yè)發(fā)展得如火如荼，已經(jīng)建立了完整的新能源重卡上下游產(chǎn)業(yè)鏈，配套企業(yè)快速成長。如今，重卡換電模式日趨成熟、漸入佳境，年年都有新成果、新氣象，重卡換電站也成為來未來的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。 1、外殼：目前市場(chǎng)主流的方案是集裝箱式的外殼，也有部分換電站使用的是鋼結(jié)構(gòu)建筑。2、電池轉(zhuǎn)移設(shè)備：具備將車端電池箱移動(dòng)到充電位置，并將換電站內(nèi)充滿電的電池箱轉(zhuǎn)移到車端的設(shè)備，目前主流的有頂?shù)鹾蜋C(jī)械臂轉(zhuǎn)移，也有部分是軌道運(yùn)輸。3、充電設(shè)備：能夠滿足電池箱快速充電的設(shè)備，一般為外置充電機(jī)或內(nèi)置充電機(jī)。4、換電站內(nèi)各個(gè)傳感器和監(jiān)控設(shè)備以及云視頻平臺(tái)。5、通訊電源柜：整站通訊以及提供電源的設(shè)備，配備ups不間斷電源，保證換電設(shè)備的正常運(yùn)行以及故障停電的短時(shí)供電。6、站控系統(tǒng)：換電站的核心，統(tǒng)籌整個(gè)換電行程以及進(jìn)行換電控制，與BBOX換電控制器交互，識(shí)別身份，運(yùn)行換電，進(jìn)行充電等等。7、AIBOX（智能云控終端）：換電站最終都將走向智能化，AI化，實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)管，不僅能夠節(jié)省人工成本，還能提高安全系數(shù)。圖片來源：康普斯頓 重卡換電站云端包含： 1、視頻云平臺(tái)：監(jiān)控?fù)Q電站內(nèi)部及周邊的情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管，實(shí)時(shí)安全監(jiān)控，預(yù)警報(bào)警的平臺(tái)。2、充換電運(yùn)營平臺(tái)：監(jiān)控充電，換電情況，車輛監(jiān)管，數(shù)據(jù)收集監(jiān)控，收取營運(yùn)費(fèi)用等等的運(yùn)營管理平臺(tái)。3、電池銀行運(yùn)營管理平臺(tái)：在線監(jiān)測(cè)電池的生命周期、使用情況以及位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的精細(xì)化管理平臺(tái)。4、無人值守平臺(tái)：換電站遠(yuǎn)程監(jiān)管，設(shè)備自動(dòng)化的運(yùn)營管理等等。以國海綠能重卡換電站換電流程為例：換電重卡進(jìn)入換電站換電位后，換電機(jī)器人通過精準(zhǔn)定位技術(shù)識(shí)別卡車上的電池，然后通過頂部吊裝，抓取舊電池進(jìn)入電池倉，更換新電池后，再通過換電機(jī)器人安裝 到卡車上，司機(jī)無需下車，只要通過手機(jī)進(jìn)行掃描，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車輛，整個(gè)過程在5分鐘內(nèi)就可以完成，高效而又安全便捷。 
重卡換電站分類 重卡換電站的布置是電動(dòng)汽車的最基礎(chǔ)服務(wù)措施。當(dāng)前市場(chǎng)電動(dòng)重卡的電池安裝方式多種多樣，主流的換電技術(shù)路線包括整體單側(cè)換電方案、頂?shù)跏綋Q電方案、整體雙側(cè)換電方案3種。
其中，頂?shù)跏綋Q電站屬于技術(shù)簡(jiǎn)單、成本比較低、可行性比較好的換電方案，也是最早商用化的換電方案。 
整體單側(cè)式換電站的主體裝備高度與車高相當(dāng)，在城市建設(shè)時(shí)比較容易被定性為裝備，可以免去臨時(shí)建筑審批流程。 
整體雙側(cè)式換電站由于整體雙側(cè)換電需要裝備兩套機(jī)器人及兩套電池存儲(chǔ)充電倉，其成本也相對(duì)較高。 
重卡換電模式優(yōu)勢(shì) 新能源重卡換電模式的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)初現(xiàn)端倪，因此在新能源轉(zhuǎn)型中，“換電為主，充電為輔”的路線被廣泛采用，成功地積累了成熟商業(yè)模式，為新能源汽車行業(yè)的未來發(fā)展開啟了更多新思路。1、換電模式助力降本增效 在購車成本上，換電重卡可以減去電池成本，使單車成本下降40%左右。在補(bǔ)能效率上，單座重卡換電站完成單日可以120次左右換電，足以覆蓋35輛重卡的換電需求，單車比普通充電模式補(bǔ)能時(shí)間節(jié)省80%，單車工作效率比充電模式提升15%。此外，重卡的電池養(yǎng)護(hù)成本也可以轉(zhuǎn)嫁給換電站運(yùn)營商，無需擔(dān)心動(dòng)力電池容量衰減和高額更換電池的成本問題。善用換電站充配電系統(tǒng)，在用電谷段進(jìn)行充電，避開高峰時(shí)段，降低集中充電對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，有效平抑電力需求曲線。此外，換電模式更加適配V2G（雙向充放電）技術(shù)，并能最大程度地發(fā)揮新能源汽車的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)。
圖片來源：康普斯頓 3、重卡換電站的利用率優(yōu)于充電樁 如今，充電樁平均利用率不高、“冷熱不均”的現(xiàn)象越來越普遍。換電模式的優(yōu)勢(shì)在于補(bǔ)能時(shí)間短、效率高，特別是在商用車應(yīng)用場(chǎng)景中體現(xiàn)得淋漓盡致。采取換電模式，只需不到5分鐘就能更換滿電電池，這樣，不僅大大縮短了補(bǔ)能時(shí)間，還有助于保持電動(dòng)重卡的連續(xù)運(yùn)營狀態(tài)，提升了盈利能力。預(yù)計(jì)到2025年，換電重卡有望達(dá)到10萬作業(yè)的銷量，換電站的盈利能力也將進(jìn)一步彰顯。據(jù)專業(yè)人士測(cè)算，單個(gè)重卡換電站的利用率超過35%即可開始盈利，當(dāng)單站利用率為100%時(shí)（即每日換電次數(shù)達(dá)到上限），回本周期不足1年。換電模式在數(shù)字化管理方面有優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池資產(chǎn)的實(shí)時(shí)性能評(píng)估、安全評(píng)估和故障診斷，從而降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)。采用換電模式，即車電分離的方式更為便捷，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池余能的檢查、分選和回收。運(yùn)營電池資產(chǎn)，協(xié)同梯次利用，充分發(fā)揮動(dòng)力電池的全生命周期價(jià)值，是從價(jià)值創(chuàng)造角度看，換電體系化運(yùn)作的另一重要意義。重卡換電站運(yùn)營服務(wù) 重卡換電站主要應(yīng)用于港口、鋼鐵廠、電廠、煤礦等區(qū)域短倒場(chǎng)景。在這些場(chǎng)景，作為運(yùn)輸主力的重型卡車，運(yùn)輸路線相對(duì)固定，車流量集中，換電站的落地運(yùn)營，可以方便運(yùn)輸車輛盡快完成換電，提高整體運(yùn)輸效率。車輛加入換電站網(wǎng)絡(luò)后，通過智能云平臺(tái)系統(tǒng)，換電站對(duì)加入網(wǎng)絡(luò)的電池進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)和管理。 換電模式快速補(bǔ)能，與解決電動(dòng)重卡續(xù)航焦慮需求相匹配。相比充電模式，補(bǔ)能時(shí)間達(dá)到分鐘級(jí)，換電時(shí)間能夠壓縮至5分鐘以內(nèi)，在封閉、特殊應(yīng)用場(chǎng)景下，換電方案能解決里程焦慮，保障運(yùn)輸效率。 新能源重卡“車電分離”模式，實(shí)現(xiàn)車輛與電池在物理層面和價(jià)值層面的雙重分離，有效降低購置成本和使用成本。從產(chǎn)業(yè)化角度來說，對(duì)于運(yùn)營穩(wěn)定的場(chǎng)站，一輛電動(dòng)重卡每年可節(jié)約使用成本15-20萬元。對(duì)于用戶，僅需要購買車身，通過電池租賃和換電服務(wù)使用重卡，大幅減少使用成本；對(duì)于車企，電池可以從“電池銀行”租賃，為傳統(tǒng)車企減輕了負(fù)擔(dān)。
重卡換電站建設(shè)運(yùn)營難點(diǎn) 不管是自建換電站還是公共換電站，電動(dòng)卡車換電站的建設(shè)運(yùn)營都面臨著以下難點(diǎn)。 目前，重卡換電站網(wǎng)點(diǎn)布局面臨選址困難及經(jīng)營盈虧的問題。1、根據(jù)調(diào)研，不管是自建換電站還是公共換電站都面臨網(wǎng)點(diǎn)布局選址困難的實(shí)際問題。因?yàn)橛泄潭ǖ倪\(yùn)營路線，大型物流公司車隊(duì)的換電卡車基本采用自建換電站的形式來運(yùn)營。而這些卡車運(yùn)營區(qū)域內(nèi)場(chǎng)地一般都是寸土寸金，如果物流公司要在此地自建換電站，土地審批是一個(gè)較大的難題。圖片來源：玖行能源 2、換電站的選址非常關(guān)鍵，與日后運(yùn)營中的盈利能力有高度的關(guān)聯(lián)。選址建設(shè)涉及土地資源、環(huán)境污染、電力增容等諸多現(xiàn)實(shí)問題，這都需要政府主管部門審批、環(huán)保部門認(rèn)同、國家電網(wǎng)許可。尤其是在換電模式試點(diǎn)期間，方方面面的關(guān)系尚未理順，在責(zé)任不清、無法可依、無規(guī)可循的大背景下，解決好這些問題確實(shí)不是一件容易的事情。 需要注意的是，土地資源緊張、主管部門不清晰，審批難、無法可依，這些因素都會(huì)給自建換電站的選址和建設(shè)帶來較大的難度。與自建換電站不同，散戶運(yùn)營的換電卡車采用的公用換電站在網(wǎng)點(diǎn)布局的選址方面就更為復(fù)雜。
重卡換電站相關(guān)政策 近年來，國家加大了對(duì)新能源中重卡市場(chǎng)的政策支持力度，推廣區(qū)域貨運(yùn)重卡零排放試點(diǎn)，建立清潔運(yùn)輸限行區(qū)和先行引領(lǐng)區(qū)。鋼鐵、煤電、港口等高耗能企業(yè)積極響應(yīng)政策，購置新能源重卡。 因此，新能源重卡市場(chǎng)需求不斷增加。相應(yīng)地，多部門出臺(tái)支持換電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，啟動(dòng)換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作，換電產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入政策紅利期。 值得一提的是，2月20日，交通運(yùn)輸部發(fā)文稱，原則同意國家電投在重卡換電站建設(shè)組網(wǎng)與運(yùn)營示范、氫燃料電池研發(fā)與氫能交通運(yùn)營平臺(tái)應(yīng)用、城市級(jí)綠能交通體系建設(shè)與應(yīng)用等方面開展試點(diǎn)。 各省市響應(yīng)頂層設(shè)計(jì)，積極出臺(tái)換電相關(guān)支持政策，使得重卡換電模式已經(jīng)成為多省市實(shí)現(xiàn)“雙碳”的重要抓手，2022年以來支持政策頻發(fā)，以補(bǔ)貼等形式鼓勵(lì)換電產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。重卡換電站應(yīng)用案例 1、雄安新區(qū)首座中化重卡換電站投入運(yùn)營2024年5月20日，中化新能源雄安昝崗換電站順利投入使用，該換電站采用頂部換電模式，配備10個(gè)充電倉位，可滿足每日超過200次的換電需求。
位于城區(qū)開發(fā)區(qū)街道耿窯社區(qū)，是晉城市首座新能源重卡充換電一體站，也是目前全省首座'光、儲(chǔ)、充、換’一體集合站，由山西晉電新能源科技公司和國家電投啟源芯動(dòng)力聯(lián)合打造。車輛進(jìn)站后，系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別啟動(dòng)換電，機(jī)械臂吊取車輛舊電池到空艙位，提取滿電電池安裝到車，可實(shí)現(xiàn)新能源重卡五分鐘換電。2022年7月，中國石化首座重卡換電站——百家旺綜合加能站在四川宜賓建成投用。百家旺綜合加能站位于256國道，占地面積2724平方米，地處宜賓城郊結(jié)合重要交通樞紐，可為廣大車主提供加油、重卡換電、易捷服務(wù)等一站式體驗(yàn)。投營至今，百家旺重卡換電綜合能源服務(wù)站已累計(jì)服務(wù)重卡換電26000余車次。圖片來源：中國石化 4、陜投集團(tuán)在疆首座重卡換電站正式投運(yùn) 2024年2月2日，陜投集團(tuán)吉木薩爾發(fā)電換電站正式投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了在新疆準(zhǔn)東地區(qū)重卡換電“零”的突破。吉木薩爾綠色智慧換電站由陜投集團(tuán)所屬陜西陜能新動(dòng)力科技有限公司投資、建設(shè)、運(yùn)營，是陜投集團(tuán)在新疆的首座換電站。該換電站采用4充電倉位布置，頂部吊裝換電模式，補(bǔ)能時(shí)間約6分鐘，項(xiàng)目投運(yùn)后每年可節(jié)約燃油約100萬升，減少碳排放約3186噸，相較于傳統(tǒng)運(yùn)輸燃油車每年可節(jié)省運(yùn)輸成本超300萬元。
重卡換電站相關(guān)企業(yè)1、啟源芯動(dòng)力 上海啟源芯動(dòng)力科技有限公司(簡(jiǎn)稱:“啟源芯動(dòng)力”)是國家電力投資集團(tuán)有限公司旗下專注“綠電交通”領(lǐng)域的綜合智慧能源服務(wù)商，掌握核心換電專利技術(shù)，已在全國30余省市區(qū)全面布局近1000座重卡換電站，適配市面上百余款換電重卡，是國內(nèi)領(lǐng)先的規(guī)?；瘬Q電服務(wù)品牌。 圖片來源：啟源芯動(dòng)力 國海綠能（上海）能源有限公司，2019年起進(jìn)入新能源重卡換電領(lǐng)域，深耕重卡換電科研一線，獨(dú)立自主擁有多項(xiàng)智能換電站核心技術(shù)、生產(chǎn)工廠及管理團(tuán)隊(duì)，集新能源重卡換電站產(chǎn)、銷、研于一體。通過近4年的技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)驗(yàn)積累，國海綠能建立了一套完備的換電站建設(shè)與運(yùn)維體系，產(chǎn)品涵蓋重卡換電站、換電機(jī)器人、站控系統(tǒng)、車載底托、電池框架等，從換電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)、制造建設(shè)、安裝調(diào)試到運(yùn)營維護(hù)，國海綠能為客戶提供綜合完善的EPC總包、運(yùn)營等全流程服務(wù)。上海玖行能源科技有限公司是一家專業(yè)從事新能源電動(dòng)汽車充換電設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、運(yùn)營為一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司產(chǎn)品涵蓋商用車換電站、動(dòng)力電池總成、交直流充電樁、綜合能源管理平臺(tái)、充換電運(yùn)營平臺(tái)。玖行能源專注于創(chuàng)新的電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施。玖行能源致力于打造成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域一流設(shè)備制造商和運(yùn)營服務(wù)商。
奧動(dòng)新能源汽車科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“奧動(dòng)”),全球換電模式開創(chuàng)與引領(lǐng)者。自2000年起,奧動(dòng)一直專注于新能源汽車換電技術(shù)研發(fā)及換電站網(wǎng)絡(luò)商業(yè)運(yùn)營，致力成為全球領(lǐng)先的智慧能源服務(wù)平臺(tái)。圖片來源：奧動(dòng)新能源 5、智鋰物聯(lián) 智鋰物聯(lián)作為清華大學(xué)與歐陽明高院士團(tuán)隊(duì)專注于重卡數(shù)字化換電系統(tǒng)解決方案的重大科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)，致力于向重卡換電運(yùn)營商提供車載換電系統(tǒng)、換電設(shè)備、數(shù)字化換電運(yùn)營平臺(tái)、鋰電大數(shù)據(jù)安全監(jiān)控與運(yùn)維平臺(tái)、電池銀行資產(chǎn)管理平臺(tái)等全場(chǎng)景一站式解決方案。圖片來源：智鋰物聯(lián)
重卡補(bǔ)能到底選充電還是換電？ “重卡換電站好還是充電站好”是新能源重卡補(bǔ)能領(lǐng)域一直爭(zhēng)論不休的話題，那究竟如何選擇呢？ 1、場(chǎng)地因素 場(chǎng)地的大小一般也是決定選擇建設(shè)充電站還是換電站的一個(gè)主要因素，如果場(chǎng)地足夠大，建設(shè)充電站和換電站都沒有問題。如果場(chǎng)地較小，換電站則更有優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橹乜ǔ潆娦枰欢ǖ臅r(shí)間，場(chǎng)地夠大才能讓多輛車同時(shí)進(jìn)行充電，而換電模式在五分鐘左右就可以完成補(bǔ)能，補(bǔ)能完成以后便可開走，對(duì)場(chǎng)地大小的要求相較于充電模式要小。 2、經(jīng)濟(jì)因素 充電重卡相對(duì)于換電重卡電池費(fèi)用成本比較低，充電重卡在使用過程中使用的是大型鋰離電池組，由于其數(shù)量較少、規(guī)格較大，因此單位電能的成本會(huì)比換電重卡中使用的電池單元更低。而對(duì)于換電重卡來說，為了保證24小時(shí)運(yùn)營，需要擁有大量的電池單元，并且這些電池單元的規(guī)格相對(duì)較小，單位電能成本相對(duì)更高。 其次，充電樁建設(shè)相對(duì)更容易，成本更低，而換電站建設(shè)投資成本更高，并且換電行業(yè)仍然沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。相比之下充電重卡應(yīng)用范圍更廣，標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)統(tǒng)一，充電站應(yīng)用的范圍更廣。
換電站具有高效補(bǔ)能的優(yōu)勢(shì)，采用換電模式可以在5分鐘左右完成補(bǔ)能，與傳統(tǒng)燃油車加油時(shí)間持平，減少了車輛充電時(shí)的等待時(shí)間，因此在港口、電廠、礦區(qū)等24小時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的集約式封閉場(chǎng)景有很大的優(yōu)勢(shì)。充電站在時(shí)間方面并不占據(jù)優(yōu)勢(shì)，目前重卡充電樁中即便是采用直流電大功率快充，一般充滿的時(shí)間在1.5h—2h，慢充時(shí)間則在6—7個(gè)小時(shí)。對(duì)于需要快速補(bǔ)能行業(yè)這個(gè)充電的時(shí)間就顯得特別漫長了。換電站的使用場(chǎng)景主要高度集約化封閉的作業(yè)場(chǎng)景。比如電廠、鋼廠、港口、礦山等，重卡作業(yè)區(qū)域固定、作業(yè)路線不固定的特征。在該場(chǎng)景下重卡處于24小時(shí)連續(xù)作業(yè)的狀態(tài)，使用換電重卡，建設(shè)換電站可以實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)能，滿足對(duì)運(yùn)輸效率和作業(yè)強(qiáng)度的要求。充電站相對(duì)于換電站并無特殊的使用場(chǎng)景，只是相對(duì)應(yīng)的充電站并不適合對(duì)效率有著高度要求的作業(yè)場(chǎng)景，更適合夜間休息的作業(yè)場(chǎng)景，因?yàn)橐归g休息，可以利用谷期進(jìn)行充電，節(jié)約運(yùn)營成本。充電站使用場(chǎng)景更加廣泛，技術(shù)相對(duì)于更加成熟，受眾也更加廣泛。綜上所述，重卡換電站與重卡充電站之間并無優(yōu)劣之分，根據(jù)自身的使用場(chǎng)景，選擇建設(shè)充電站還是換電站才是正確的。 內(nèi)容資料參考來源： Hualoon華龍科技、國海綠能、康普斯頓等綜合整理
|
