李立理 《兆瓦級快充助力重卡全面電動化轉(zhuǎn)型》

 

集“展覽展示+主論壇+三場分論壇+新品發(fā)布+品牌評選”為一體。大會共邀請到200+演講嘉賓，匯聚了2000+來自政府部門、專家學(xué)者和充換電產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)高層，一同見證充換電產(chǎn)業(yè)的無限機遇，共話充換電產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展之路。

 

8月14日，清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院 光儲直柔應(yīng)用技術(shù)研究所 副所長 李立理 以《兆瓦級快充助力重卡全面電動化轉(zhuǎn)型》為主題進行演講。

 

 

演講整理

 

 

 

清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，光儲直柔應(yīng)用技術(shù)研究所

 

副所長 李立理

 

01

兆瓦快充對重卡電動化轉(zhuǎn)型的意義

 

我借今天的機會介紹一下我們團隊對于兆瓦級助力重卡電動化的最新研究。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)于電動化的充電無憂行為的研究，我們計劃近期發(fā)布關(guān)于兆瓦級快充的白皮書，所以借今天的機會把里面的核心內(nèi)容向大家進行分享。

今天的報告分三部分。第一部分，兆瓦級快充對于重卡全面電動化轉(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。

什么是兆瓦級充電？從國內(nèi)來看，前幾年通過換電技術(shù)的商業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用，成功推動了重卡電動化的轉(zhuǎn)型。今年上半年看充電重卡發(fā)展很快，占比超過換電重卡。為什么呢？也跟現(xiàn)在充電技術(shù)的進步密不可分。兆瓦級充電是未來重卡充電的下一代技術(shù)。作為下一代技術(shù)是基于兩個方面，第一，高電壓平臺，第二，大電流技術(shù)。最后使得充電功率達到兆瓦級水平。目前電壓是650V左右，未來會進一步提高到1250V?，F(xiàn)在通過3槍、4槍能到1000安，以后兆瓦級快充雙槍達到1000安，進而達到3000安的水平。兆瓦級充電功率，今年能看到的9500瓦，經(jīng)過五年左右的時間，到接近4兆瓦的水平。

為什么要發(fā)展兆瓦級快充呢？最核心的原因通過中長途的運輸場景。這張圖展示了燃油汽車的運行里程分布，跟氫能、換電和充電重卡運營里程的分布。右邊有一個藍(lán)色的線，這是燃油重卡的分布，一個是集中在短途運輸，一個是集中在中長途運輸。運距達到300到400公里。目前的新能源重卡，無論是充電還是換電，都是短途場景。中長途場景從汽車重卡銷售市場來看占比來看，這是主流市場，未來要實現(xiàn)重卡的全面電動化，最關(guān)鍵的是從現(xiàn)在的點對點的短途場景，突破到中長途的干線場景。目前重卡市場滲透率，今年上半年到了8%，中短途的滲透率接近了20%，關(guān)鍵怎么把中長途場景從沒有提升到8%、9%，再到20%。

中長途的突破有三個要素。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。如果高速不影響運營的話，有一個標(biāo)準(zhǔn)，就是行駛4小時休息25分鐘，這是交通法規(guī)對于重卡的要求。如果我們用30分時間鐘，把行駛4小時對應(yīng)的續(xù)航補充上，就不會影響到重卡的長途運行效率。最后這是開放道路的行駛，需要一個覆蓋全國的補能網(wǎng)絡(luò)。

兆瓦級快充是一個重要的基礎(chǔ)技術(shù)保障，我們認(rèn)為長途行駛不意味著重卡充一次電跑500公里，甚至800公里，它和乘用車不一樣。按照交通法規(guī)，把極限定為行駛4小時，休息20分作為標(biāo)桿，只要我們滿足30分鐘補能300公里，基本就能滿足重卡長途行駛的需求。而這種需求意味著電池容量需要達到600度電，充電倍率達到2C級以上，對于充電功率的要求是平均功率要大于900千瓦，峰值需要達到1.35兆瓦，這是一個物理很容易推導(dǎo)的結(jié)果。在這個基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個全國網(wǎng)絡(luò)，就能支撐起純電重卡在全國運營的發(fā)展。兆瓦級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)場站，備用電池的電池投入更少，運營維護費用更低。未來的產(chǎn)業(yè)進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，只需要改動終端的槍，也可以減少資產(chǎn)擱淺的風(fēng)險。

我們認(rèn)為兆瓦級快充有一個很好的技術(shù)可行性，在這個可行性基礎(chǔ)上，關(guān)鍵看經(jīng)濟性。從經(jīng)濟性上來看，一個是對照中途場景，一個對照長途場景。有兩個結(jié)論，從成本對比來看，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，短途能節(jié)約一半，長途場景能節(jié)約20%左右。其中也增加了一些成本，由于噸位帶來的損失，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)費的成本，這個成本不高。還有司機的成本，占到5%左右。把燃油價差20%，其他成本加起來又有25%，這樣看起來充電車和換電車的成本，對于中途場景來看，比燃油車還高。跟LNG汽車相比，現(xiàn)在氣價很便宜，會高得更多。長途也是類似的結(jié)論。

1C充電重卡目前還有一個更大的問題是不方便。對比一下燃油EC和換電重卡，在補能頻次上，燃油重卡有顯著的趨勢，有的一周加一次油，有的是兩天加一次油。在頻次上，無論是3C還是換電，補能頻次非常高。單次補能時長，3C重卡是最差，換電是比較接近的。日均補能時長，1C重卡最強，比燃油重卡高1個數(shù)量級，比換電重卡高好幾倍。在方便性上，1C重卡無法替代燃油。

解決1C重卡不方便，一個是加續(xù)航，一個是提功率。如果我們能把續(xù)航提高到400公里到500公里的話，擴大電池容量的話，頻次和時長的補能體驗基本上接近于燃油車。因為補能發(fā)生在司機休息的20分鐘期間，不會額外給司機帶來成本的增加。我們覺得設(shè)施的覆蓋也有望在2030年左右達到跟燃油車相當(dāng)?shù)乃?。從重點重卡從不方便到方便，大概需要用3年時間去補足技術(shù)的短板，再用5年左右的時間，去補足設(shè)施布局的短板?，F(xiàn)在看來，從設(shè)施覆蓋借鑒之前的經(jīng)驗，國家也有設(shè)備更新和節(jié)能減排的政策，我們預(yù)判在2030年左右，整個兆瓦級快充面向重卡的覆蓋程度大概能達到乘用車2026年的水平，也就是能達到重點區(qū)域的加油站密集相當(dāng)?shù)乃?，到?035年會比加油站更方便。這是我們從基礎(chǔ)設(shè)施上解決這個問題。

 

02

 

產(chǎn)業(yè)最新情況

 

再看經(jīng)濟學(xué)。我們認(rèn)為兆瓦級能發(fā)揮重要作用，可以實現(xiàn)兩個降本。從場站端來看，把充電服務(wù)費的成本進一步下降，因為達到一定的翻臺率，度電成本更低。同時還能降低司機成本，也就是司機的時間成本的降低。這樣中途和短途兆瓦級快充對于多公里成本的降本貢獻分別能達到30%和40%。得到的結(jié)論就是未來3C充電重卡的成本相比1C充電重卡的成本能下降10%到20%，這會使得它的成本比燃油重卡更有競爭力。這是從經(jīng)濟上做了推導(dǎo)，這個前景非常令人興奮，剩下就是產(chǎn)業(yè)進展了。

從政策層面上來講，從國內(nèi)和國外來看，政策是大力推動中型和中性車輛轉(zhuǎn)型，中國和美國都出臺了一系列政策。美國政府發(fā)布到2040年的規(guī)劃，先從港口和碼頭做起來，再逐步形成覆蓋全國的網(wǎng)絡(luò)。歐盟也有一個規(guī)劃，但力度沒有美國大。國內(nèi)從生態(tài)環(huán)境部的績效評級、超低排放政策，這是推動國家過去兩年重卡電動化最關(guān)鍵的兩個政策。工信部、交通部、財政部推出了一系列政策，推動重卡電動化轉(zhuǎn)型。在這種環(huán)境下，重卡需求這幾年增長非?？臁ｋm然歐美重卡體量比中國小很多，從增速來看，它的重卡發(fā)展也是在快速增長過程中。

再看國內(nèi)，國內(nèi)占據(jù)了全球重卡市場的最大比例市場。我們有市場先發(fā)優(yōu)勢，更重要的是從市場需求來看，電池向大容量發(fā)展的趨勢非常明顯，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%，達到420度以上的電池超過了20%，電池容量超過500度超過了1000輛，也就是大家越來越意識到續(xù)航增長的重要性。

MCS這個標(biāo)準(zhǔn)今年年底就能發(fā)布得差不多，為2025年開展產(chǎn)業(yè)化做了很好的基礎(chǔ)。國內(nèi)來看的話，多槍兆瓦級已經(jīng)具備標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，新發(fā)布的2025+國標(biāo)和ChaoJI國標(biāo)接口，目前已經(jīng)沒有明確的阻礙，這可以支撐雙槍兆瓦級的應(yīng)用。當(dāng)然單槍兆瓦級還處于研究階段，國網(wǎng)在研究。

從產(chǎn)業(yè)界的進展來看，歐美主流車企開始兆瓦級車型上市，2025年到2026年是一個主要的市場啟動關(guān)鍵階段。還有他們之前做了很多兆瓦級示范走廊的工作和標(biāo)準(zhǔn)驗證。從國內(nèi)來看大容量充電的車，確實開發(fā)在加速，目前主要采用的是多槍快充的方式達到800千瓦的功率，就是接近兆瓦級，正在快速落地。電池和充電設(shè)備來看，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出來，明年會裝車。國內(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年是多槍兆瓦級充電進入市場的快速發(fā)展階段。到2026年會進入單槍兆瓦級市場導(dǎo)入階段。我們提供了一個市場預(yù)測模型，基于這個模型來看，我們認(rèn)為中國重卡電動化的進程會比大家想象得要快。很可能在2025年、2026年充電重卡有一個快速提升，到了2030年對燃油車就是充電加換電對燃油車的替代完成得差不多，到了2030年就能接近全面電動化的轉(zhuǎn)型。也就是未來五到十年柴油在增量汽車市場上會退出市場，這是我們一個樂觀的判斷。

 

 

03

 

相關(guān)建議

 

我們有一些政策建議，政策驅(qū)動力是需要有轉(zhuǎn)型。過去兩年國內(nèi)的重卡，從場內(nèi)和短保，這個市場化啟動有經(jīng)濟性替代，比如礦山重卡用電換油有經(jīng)濟性，還有環(huán)保政策的驅(qū)動，比鋼鐵、水泥、化工。下面從環(huán)保政策驅(qū)動走向政府投資驅(qū)動，由投資驅(qū)動完善基礎(chǔ)設(shè)施，最后形成一個重卡電動化的新階段。

有三個政策建議。

 

第一，建議政府出臺兆瓦級快充規(guī)劃，給予行業(yè)明確預(yù)期，促進交流能融合發(fā)展。從兆瓦級快充覆蓋開放行駛道路的話，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，建議兆瓦級快充體系，支撐行業(yè)的快速發(fā)展。從臟錢實際落地來看，關(guān)鍵是對多槍的兆瓦級進行規(guī)范，前瞻性儲備單槍兆瓦級的充電接口標(biāo)準(zhǔn)，完善測試認(rèn)證和建立協(xié)作機制。

 

第三，優(yōu)化激勵政策措施，制定分階段施策方案，推動電動化轉(zhuǎn)型。這里面短期要重點解決無論是充電也好，還是換電也好，解決噸位成本。可以借鑒歐洲，對于電動重卡豁免一些噸位，如果不豁免，只能由財政提供激勵。財政激勵的話，0.3元到0.4元每噸公里的成本，這個成本占物流成本的10%，這需要財政有比較大的投入。這是從政府來看，兩個可行方案。中長期就是考慮引入碳水和綠電政策，同時鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，進一步降低電池重量。最后是購置稅，因為2025年以后購置稅減免政策到期。目前換電電池不需要繳納購置稅，充電的購置稅到2025年要交50%，當(dāng)電池容量越來越大時，這是一個很大的影響。我們呼吁按照技術(shù)中立原則，國家對購置稅政策在2025年之前實現(xiàn)充電和換電同權(quán)，不要讓購置稅的政策影響到企業(yè)對技術(shù)路線的選擇。

 

（根據(jù)發(fā)言記錄，未經(jīng)專家本人審核）