由中國科學技術協會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局聯合主辦的第四屆世界新能源汽車大會(WNEVC 2022)于 8 月 26-28 日在北京、海南兩地以線上、線下相結合的方式召開。其中,北京會場位于北京經濟技術開發區的亦創國際會展中心。
大會由中國汽車工程學會等單位承辦,將以 " 碳中和愿景下的全面電動化與全球合作 " 為主題,邀請全球各國政產學研界代表展開研討。本次大會將包含 20 多場會議、13,000 平米技術展覽及多場同期活動,200 多名政府高層領導、海外機構官員、全球企業領袖、院士及行業專家等出席大會發表演講。其中,在 8 月 28 日舉辦的技術研討:充換電技術創新與商業模式探索上,中國電動重卡換電產業促進聯盟秘書長李立國發表專題演講。
以下內容為現場演講實錄:
各位嘉賓大家下午好!我是中國電動重卡換電產業促進聯盟秘書長李立國,下面分享重卡換電聯盟在重卡換電標準化互換性標準建設和產業合作方面做的一些工作和思考。
首先看一下重卡從它誕生到現在發展情況,左邊是新能源重卡中的比例,三年來達到 50%-60% 的比例,說明車企在推出新能源重卡方面已經將換電作為非常重要的產品技術路線進行推廣。右邊這個圖,是換電重卡今年有望超過 60%,這代表整個市場和客戶對換電重卡車型適用性經濟性的認可。從這兩個數據來講,我們認為重卡的換電產業已經進入了高速增長階段。
這是我們收集的一些車型和參與換電運營企業。目前已經有 140、150 座換電站投入運營,進行規模化推廣階段,國家電網、南網、中石油等一系列大型企業進行換電運營投資建設。
隨著銷量增長,換電技術也是呈現了百家爭鳴的發展態勢。從 2019 年、2020 年初只有 1 家提供一種解決方案,到目前已經有十幾家提供換電系統解決方案的企業在做相關產品開發,產品呈現了一個蓬勃發展的態勢,整個供應瓶頸逐漸被打破。
這是我們典型車載系統,換電設備大家見的比較多,車載上有一個底座,上面有一部分換走的是換電池系統,這里展示的是四種不同的低筒,大家可以看到底座差異化比較大。但上面方方正正的,是比較一致的,展示了標準化的潛力,總體空間相對比較規整。但是它的難度是連接界面呈現多樣化的特點。
連接界面中最核心的是五個部分,一個是粗導向、精導向、鎖緊,現在展示的有八種,70% 以上都是斜面楔塊壓緊、平面壓緊、轉鎖機構。
這是電連接,電連接方向除了接口定義,還包括電機構型兩個方面,要從構型和產品接口兩個方面進行標準化。目前連接器不只是展示這四種,可以十幾種。最大的問題或者最主要的問題是構型,目前行業里廣泛采用的是四連接器構型,主要兩個原因造成:一個是早期重卡換電沒有大電流連接器,借用標準客車電池包充電放電口出現兩個,所以出現兩并,兩套分離接口技術路線;最終它可以跟乘用車走向單一接口化,目前出現了中間過渡兩連接器和最終單連接器的技術路線。
剛才我們展示的是產品技術多樣化的特征。為什么技術多樣化不行?大家充分競爭找出一個好的路線不是挺好的。但是換電有一個能源基礎設施特征,像充電一樣,充電正是因為走進了互通互聯發展階段,乘用車銷量和產品推廣用戶便利性才得到提升,才促進了新能源乘用車發展。
如果我們全電不走到同樣的效果,會出現像乘用車換電一樣,分品牌分區域的一個局部解決方案,不會形成一個全國全行業通用的能源補給網絡。這個網絡不再是廣泛能源基礎設施,它的發展失去了最大的活力。
本質上主要幾個問題。第一個,網絡不通用會帶來用戶的不便利,這是體驗問題。第二個問題是,會帶來同樣區域內的用戶,為滿足他的需求,會建多種規格換電站,造成土地資源換電站投資浪費。第三個,換電不標準化意味著電池資源不標準化,圖里可以發現,這里承擔著換電產業推廣最重要重資產投入不是換電重資產運營商。換電站很貴攤到每一輛車就是十幾萬,所以重資產持有方最大一方不安全,難以流通,會使得投資意愿大幅降低,嚴重限制整個行業發展。
所以針對我們這個標準化的重要意義,借鑒整個電動乘用車的充換電技術發展,以及跟產業發展耦合互動過程中的一些經驗。歐陽明高院士和劉永東主任從產業發展初期就預判了這么一個重要的問題,2020 年 9 月份,在各專家領導牽頭下我們發起了電動重卡換電產業促進聯盟。主要目的就是和龍頭企業合作,互換型標準和互通互換產業協作,使得產業發展最早期,在成本最低的時候形成標準化互換型的標準體系,技術體系、產品體系和商業化合作。使得這個行業更向充電發展,很快有了互換型的標準接口,后面發展非常順利。
我們做互換型標準化體系,首先要關注國家標準是怎樣的,學習和研究中電聯發布的電動汽車充換電體系,2020 版提到了電池更換標準化體系,更側重于在互換中能源供給單元和充電設備。
第二部分,就是在車上的部分,主要由汽標委參與負責比較多。2021 年 10 月份汽標委發布了電動汽車標準化,講到車換電系統的標準,強調換電電池包和兼容性的問題。
結合兩個主管單位的標準規劃,我們根據產業實際意義、自身特點和聯盟中核心單位的意見,形成了聯盟關注的或者優先想實現的標準框架。首先是換電安全性,包括換電車輛、換電機構、換電操作。包括接口兼容性和通訊協議等。我們最終在劉主任指導下把高質量換電在最早的時候進行了布局和關注。
在質量責任和追訴管理聯網通信方面做了一些規劃,這是我們現在做的整體目標。為了實現這個目標,首先擺正聯盟做標準化工作的心態,樹立一個大家共贏的目標。充分利用行業有先發優秀企業既有經驗和投資和積累。基于成熟的產品進行特征提取,盡量避免把技術細節限定在成熟產品上,這樣能給其他的參與企業留下創新空間。既尊重歷史又能夠面向位來。同樣一個互標準下我們優先規定電池側,因為資產更重未來變更成本更高。
目前思路就是統一了換電電池側的接口,解放了底座鎖緊機構創新,解放了換電設備創新。我們互換標準體系,對設備和車的約束比較小。我們認為,換電標準化工作并不只是寫了一個標準之后就能夠落地的,像我們充電標準很早就寫了,但是現在大家仍然不斷的提升,在產業上完善,后面的路很長。
我們認為要從接口的標準化,到性能標準化,再到檢測標準。最后才能夠形成技術上的互換性的標準體系。目前我們總共大概參與了十幾項標準,包括國標、汽標、地方標準以及一些團體標準。
這是我們幫宜賓市做的地方標準,充分參照汽標國標的發展要求,把中間大家達成共識部分作為地標編寫落地。在宜賓地標建設過程中,自上而下,把國標和汽標要求,在地標落實。它的核心意義在于,汽標國標有些東西已經形成了一個統一認識,但是發布周期比較長。這個過程中,通過地標進行快速驗證,有利于確認標準科學性、合理性和可行性。如果它有些改動,還可以在國標、汽標后續修訂過程中把成果加進來,為國標、汽標發展做出貢獻,而不是形成阻礙。 同時國標和汽標還沒有做的消防安全這方面的具體標準和設計規范,可以在地標里先行先試。
這個鏈接器是團標的方案,得到了汽標討論組大家的支持。考慮了國外超級充電技術發展趨勢,以及未來,充電、快充標準電壓平臺的發展。我們把它定位為 1500 伏 800 安容量,可以省掉兩個并聯的需求,也滿足未來 5 到 10 年重卡電氣平臺和功率平臺發展需求。
標準化互換型實踐,還有實踐和落地。2020 年找一個 A 廠商,裝到車上,供貨不行,我找 B 廠家,A 廠家說找 B 廠家,我沒有辦法質保,造成了供應和產品供應以及合作的問題。一開始我們做團標就找了龍頭換電連接企業,大家達成互換型產品合作,有標準才有產品。各個廠家同意標準認證過的企業里產品發生互換性使用,我的性能和壽命給相同的質保。這點對行業發展非常重要。
將來整個換電底座或者車載電池系統也是要往這個方向發展。這是換電機構目前的情況,這里列出了典型八家,這八家可以找出一個共用特征。中間那個小圖體現了八個模型合到一起,大家發現他們用的空間是具有共用性的。我們發現各個廠家對于自己的產品做更改,達成一個互換的標準有很強的積極性。我們商量最后定了一個技術路線,現在已經得到了大部分企業的認同,我們不定底座,把電池側避讓空間鎖緊空間確定下來,相當于一個門的門孔和門閂定下來。目前針對單側標準化技術路線達成一致,現在進行細節修改階段。
我們也是在積極推進產品互換和產品標準化相關工作。我們推動三家企業進行了車載換電系統產品互換型兼容合作協議。預計今年底這種互換型的產品能夠完成開發和驗證。這也是我們國內首個車載換電系統的合作項目。這是一個車載換電系統,有側吊式也有頂吊式的抓取結構,它現在已經在宜賓投入示范運營,也是全國第一個互換兼容的示范案例。體現了不同的換電設備技術路線也是可以相互兼容的。
對標準化未來前景有沒有信心到什么時候能夠達成?首先我認為 2022 年能夠完成汽車行業標準互換性標準征求意見稿發布。大概意見會在今年有統一。然后換電設施和基礎設施方面兼容性標準和安全標準今年會紛紛立項,2023 年滿足互換標準化產品應該能完成驗證,并且能夠實現批量市場化應用。換電產品能夠實現跨品牌兼容互換,會有不同的交叉兼容。然后行業的合作會更加開放,以往換電設備和車載系統是一對一綁定,形成壟斷,目前大家新的愿意更加開放,把自己的站開放給所有的車,或者把自己的車載設備給一些不會做車載設備的企業做,更加開放性的合作。
換電安全、耐久、消防、運維計量、計費等將會繼續完善。現在大的運營商不會建很多,因為標準沒出,建多了標準一改資產會浪費。今天標準稿子定了,明年會有落實,產業往這個方向走,能夠敢于快速的進行投放。
2024 年,能夠形成跨運營商互換運營試點合作。難點就是要探索多方混合運營的清分結算規則,就是貢獻電池的錢和貢獻換電服務價值切換出來,分給對方。滿足互換性標準的產品成為主流,競爭充分,產業更加開放。標準更加成熟完善,加速國際化合作。市電池資產標準化和流動性信心增強,電池銀行快速涌現。市場信心不可逆轉,各種體量換電運營商加入。換電裝備研發產能投資活躍。
2025 年,全國一張網雛形基本打通。跨區域互通互換的多運營商運營網絡打通,換電運營向服務和效率深耕。換電進入全國一張網時代補能網絡便利性類比充電,用戶信心大增。電芯供應生改善,成本回歸,換電重卡經濟性凸顯。換電重卡全生態跨越式發展,重卡電動化進入爆發式增長。
非常感謝有機會跟大家匯報我的一些思考,希望換電聯盟能和產業各方深度合作,歸同為全國一張網換電運營生態做出貢獻。謝謝大家。