曹建華 《重卡換電無人化智慧運(yùn)營方案》

 

我的報告從以下四個方面呈現(xiàn)：

第一，重卡換電產(chǎn)業(yè)價值。
我們認(rèn)為，重卡新能源轉(zhuǎn)型是行業(yè)實現(xiàn)碳中和的重要路徑。剛才一汽的郭總也講了這個道理。重卡在我國的車輛保有量當(dāng)中，占比其實不大，但是它有一個重要特點(diǎn)，它的排放無論是尾氣排放，還是顆粒物的排放，是比乘用車高很多的。我們也做了一個測算，一個燃油重卡如果換成電動重卡的話，一年它可以減少二氧化碳排放量是140噸，污染物的排放是12.5噸。所以從這一點(diǎn)來講，為了達(dá)到2030的碳達(dá)峰、2060碳中和的目標(biāo)，這個行業(yè)是一定要走電動化的。國家也出臺了非常多的政策，來引導(dǎo)和支持?？梢钥吹?，新能源重卡的銷量趨勢也是非常明確的，各個主機(jī)廠現(xiàn)在都已經(jīng)推出了重卡的車型。從銷量預(yù)測上來講，我們預(yù)測2025年可能會達(dá)到19萬輛的數(shù)量級，市場占有率會達(dá)到16%。
 

變成新能源之后，一定會涉及到補(bǔ)能。重卡補(bǔ)能無非是充電/換電，從這一點(diǎn)來講我們?nèi)シ治鰮Q電的補(bǔ)能模式，可能是更適合重卡這樣一種場景。說直白一點(diǎn)，它就是一個生產(chǎn)工具，可以從五個層面上來去分析這個問題：

    （1）換電模式我們認(rèn)為它的頻率會更高。公共充電場站我們分析每輛車占地面積是0.6~0.8平米，換電站大概在0.2~0.4平米。

    （2）換電的模式補(bǔ)能效率非常高。像做快充，它可能也需要1~2個小時，如果是換電，幾乎可以做24小時的作業(yè)，時間可以壓縮在5分鐘以內(nèi)，跟加油差不多。

    （3）重卡的場景一般是封閉作業(yè)的場景，比較固定，這給了我們一個機(jī)會。在固定場景里面設(shè)置一個集中的換電補(bǔ)能的場景。

    （4）重卡本身成本敏感性還是非常高的，因為它的價格非常高。尤其是換成新能源之后，一個重卡電池動輒就是幾十萬的成本，初始購置成本非常高，所以做換電和車電分離的模式在初期的購置成本上，可以跟燃油車做得差不多，在全生命周期來講它是非常有優(yōu)勢的。

    （5）換電場景里面電池是最重的資產(chǎn)。怎么樣利用好電池，對于換電來講，我們可以在換電站里面對電池去做集中性的管理。

    市場也用數(shù)據(jù)做了表態(tài)，可以看到在2022年新能源重卡行業(yè)累計銷量25072輛，換電重卡的銷量達(dá)到了12386輛，占到49%，較2021年上漲了18.7%的百分比。2022年受到了一些疫情的影響，但是可以看到它全年呈現(xiàn)螺旋上升的態(tài)勢，尤其到了年底，換電重卡在新能源重卡里面的占比已經(jīng)達(dá)到了63%。
 

有這么多換電重卡在市場運(yùn)營，一定涉及到換電站的運(yùn)營。對于這個市場來講，我們總結(jié)了都會經(jīng)歷兩個階段，不管是像共享單車、網(wǎng)約車都是這樣的模式。第一個階段：“卷”市占率，先把市占率提升上來。第二階段：“卷”運(yùn)營，比誰運(yùn)營得更好、效率更高、運(yùn)維成本更低，你的收益會高。像啟源，他們市占率做得已經(jīng)非常高了，在這個行業(yè)里。越來越多玩家進(jìn)來之后，會進(jìn)入到要注重運(yùn)營的階段。電動車時代，我們認(rèn)為換電站相當(dāng)于燃油車時代的加油站，這僅僅是當(dāng)前的理解。把時空拉得更大，放到未來新能源革命當(dāng)中考慮這件事情的時候，我認(rèn)為換電站在未來它不僅僅是一個補(bǔ)能的點(diǎn)，它可以作為未來新型電力網(wǎng)絡(luò)里面的智能化的能源節(jié)點(diǎn)，它未來一定會涉及到光、儲、充、換、氫一體的分布式能源節(jié)點(diǎn)，不僅僅把能源傳遞下去，會跟電力的能源網(wǎng)絡(luò)、新型的新能源網(wǎng)絡(luò)形成交互，把電網(wǎng)和最終的需求用戶網(wǎng)形成有機(jī)的結(jié)合。所以對于未來來講，我們覺得運(yùn)營的價值是非常得大。
 

 第二，重卡換電運(yùn)營面臨的挑戰(zhàn)。
換電運(yùn)營也面臨了一系列的挑戰(zhàn)，這與它的場景息息相關(guān)。重卡換電場景有這么幾個特征：（1）分布廣，各種各樣的行業(yè)，港口、礦山、渣土、電廠、鋼鐵廠，所有運(yùn)營方都會涉及到。（2）深入到一線，我們經(jīng)常去一線可以看到，環(huán)境非常雜，又涉及到高海拔、高寒、高溫、積雪等等環(huán)境，對于運(yùn)營和設(shè)備的可靠性、連續(xù)工作的負(fù)荷等等，挑戰(zhàn)非常大。重卡運(yùn)營場景分兩塊，第一塊追求高效率，我們總結(jié)四個點(diǎn)：換電時間短、換電成功率高、換電計費(fèi)要準(zhǔn)、設(shè)備故障率要低。

    面向未來一定要做的是智能化，能不能實現(xiàn)換電運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)、換電站遠(yuǎn)程的控制，能不能實現(xiàn)司機(jī)自助完成換電流程，能不能實現(xiàn)換電網(wǎng)絡(luò)形成能源網(wǎng)絡(luò)之后的場景優(yōu)化，這是未來的關(guān)鍵點(diǎn)。


第三，重卡換電無人化智慧運(yùn)營關(guān)鍵技術(shù)。

我們提出四個實現(xiàn)重卡換電運(yùn)營無人化、智能化需求要去構(gòu)建四個體系：

    （一）構(gòu)建一個無人值守的換電站的運(yùn)營體系。

    （二）構(gòu)建一個共享少人化的售后運(yùn)維體系。

    （三）構(gòu)建一個安全可視化的資產(chǎn)管理體系。

    （四）構(gòu)建一個智能化場景優(yōu)化體系。

    

（一）構(gòu)建無人值守的換電站的運(yùn)營體系。

 最底層的技術(shù)是人、車、站、云職能交互的底層關(guān)鍵技術(shù)。在換電站里面會有一個本地部署的系統(tǒng)，控制所有部件，使換電站自身作為一個單體能夠運(yùn)行起來，同時換電站要服務(wù)于車輛和人的。車怎么跟整個系統(tǒng)做連接，車上的電池怎么樣跟整個系統(tǒng)連接起來，人-司機(jī)如何獲取場景的信息，怎么能跟它形成互動，所有這些信息流最后都要經(jīng)過云，我們會把所有的站、人、車、電池、云，形成一個整體。在這方面我們目前做了一些探索，我們整個云平臺每天可以存儲TB級別的數(shù)據(jù)存儲，包括接入的數(shù)據(jù)量可以承受百萬級的車輛，同時接入并發(fā)的流量考驗。整個底座構(gòu)建完成之后，我們才可以在數(shù)字化的底座上，再來做相應(yīng)的優(yōu)化。

   
怎么樣實現(xiàn)一輛車從進(jìn)入換電站開始到離開換電站，全部都是它自助完成整個換電流程？這里面涉及到三點(diǎn)：

    （1）如何高效地識別車輛以及跟司機(jī)做相應(yīng)的自助化的引導(dǎo)。我們采用的方案是做車牌識別，識別這是一輛什么樣的車，是否屬于運(yùn)營體系的車。僅僅這樣是不夠的，整個場景是非常復(fù)雜的，包括車牌有可能會被污染，甚至有可能有一些不規(guī)范的套牌等等情況出現(xiàn)。如果這樣的話，還需要車和站之間做連接，車牌識別是站主動找車，車站互聯(lián)是車主動連站，它會把車的VIN碼，類比人的身份證信息，傳給站，通過車牌和VIN碼雙向交互，能夠準(zhǔn)確定位識別一輛車。整個過程中要跟司機(jī)要有交互，包括顯示交互和語音交互，告訴司機(jī)現(xiàn)在到哪一步了，出現(xiàn)問題怎么做處理。這項技術(shù)我們認(rèn)為非常重要，尤其跟現(xiàn)在比較火熱的像語言類的大模型，我們覺得未來可以做連接的。這種應(yīng)用進(jìn)行之后，可以大大減少在站里面投一個運(yùn)維人員的需求，所有這些都交給網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器。

    （2）一輛車進(jìn)到站里面之后，怎么樣做高精的定位。當(dāng)前可以看到很多行業(yè)的做法是有一些問題的，司機(jī)開車進(jìn)到這個站里面如果沒有停得特別好的話，整個換電過程就啟動不了，這時候需要人引導(dǎo)司機(jī)前后挪車、左右挪車，這個會耗費(fèi)非常多的時間。我們采用的方案是，一方面用紅外檢測，檢測這個車現(xiàn)在是不是已經(jīng)停到換電位置上了。另一方面采用視覺檢測，通過這個檢測方案定位電池在XYZ三個方向的位置，以及它和行車方向的夾角，通過這樣一種方案我們實現(xiàn)了讓機(jī)器人精準(zhǔn)地找車，而不是讓車來去找機(jī)器人，這樣就減少了大量需要司機(jī)調(diào)整車輛位置的時間。

    （3）非常重要的一點(diǎn)是，要實現(xiàn)整個流程的無感支付，包括在最早期的時候司機(jī)可以通過手機(jī)小程序、地圖查找到這個換電站，一鍵導(dǎo)航到換電站。之后也不需要下車，他可以通過小程序監(jiān)控整個換電全過程，換電站也知道這個車來了，可以自動啟動充電。換電完成之后，整個計費(fèi)和訂單推送也非常重要，這個都是一體化的自動流程。

（二）構(gòu)建共享少人化的售后運(yùn)維體系。
關(guān)于構(gòu)建共享少人化售后運(yùn)維體系，整個換電站當(dāng)前的現(xiàn)狀一般來講可能需要投兩個運(yùn)維人員在站里面做相應(yīng)的運(yùn)維，耗費(fèi)還是非常大的。如果再涉及到晚班的話，一個站需要4~5個人來做這個事情，怎么樣做共享和少人化？我們認(rèn)為最關(guān)鍵的一點(diǎn)是，如果你能夠有遠(yuǎn)程的視頻監(jiān)控，這是一個最基本的，但是光做這個也不夠。我們還需要一些算法和數(shù)據(jù)的加持，來去檢測站里面可能出現(xiàn)的各種各樣的問題?，F(xiàn)在整個體系里面已經(jīng)能夠做到包括像火焰的檢測，煙氣的檢測以及電池進(jìn)站之后有一些劃痕等等，包括人員不規(guī)范的操作，沒有佩戴安全帽等等，這些都是通過圖像識別算法來去實現(xiàn)的。我們認(rèn)為，這是一個共享少人化的售后運(yùn)維體系的技術(shù)底座。

    只做實時的檢測還是不夠的，因為一個換電站如果涉及到停運(yùn)的話，不僅會有運(yùn)營上的損失、收益的損失。我們需要花很長時間調(diào)用相關(guān)配件做更換，能不能主動地做這件事情？我們團(tuán)隊在這方面也是積累了很多年，我們會采集整個換電站里面所有的設(shè)備信號，包括振動、電壓電流等等，這些信號會經(jīng)過AI算法，評估現(xiàn)在是不是有問題。一個換電站一年換電次數(shù)達(dá)到幾萬次，在這幾萬次的過程中，所有數(shù)據(jù)是不是跟他前一次，前一個月，前一年有變化，以及換電站接入到所有換電網(wǎng)絡(luò)以后，這個換電站跟其他換電站的數(shù)據(jù)是不是發(fā)生了偏差或者異常，有異常我們可以提早地做處理。

（三）構(gòu)建一個安全可視化的資產(chǎn)管理體系。
 剛才講到了電池資產(chǎn)是其中非常重要的一個點(diǎn)。陳教授講到電池安全，我們在這方面也非常關(guān)注，我們認(rèn)為電池安全包括兩個方面：
（1）本身會發(fā)生電池?zé)崾Э?，像一個炸彈一樣，對于換電站來講，有這么多炸彈放在里面，就相當(dāng)于一個彈藥庫，如果出問題是非常嚴(yán)重的。我們會對電池內(nèi)短路、析鋰等問題做檢測，并且通過可視化曲線顯示電池安全性能怎么樣，如果有問題的話可以做及時的通知。
（2）關(guān)于資產(chǎn)，一個車進(jìn)來之后把電池?fù)Q完之后開走了，就再也不來了，這種資產(chǎn)有可能就丟失掉了。我們能夠?qū)λ须姵刭Y產(chǎn)做實時的定位、軌跡回放。所有這些技術(shù)只需要在電池上面加裝一個數(shù)據(jù)模塊就可以實現(xiàn)了。

    電池資產(chǎn)非常大，我們很關(guān)注它的衰減情況怎么樣，我們在這方面也做了嘗試，如何評估電池資產(chǎn)的衰減率以及評估哪一些資產(chǎn)或者哪一批資產(chǎn)衰減是異常的，及早做定位和方案排查。

（四）構(gòu)建智能化場景優(yōu)化體系。
利用數(shù)字化智慧運(yùn)營提升收益，這是面向未來的。這里面涉及到三個方面，一個是電網(wǎng)，一個是換電運(yùn)營商，一個是車隊。換電運(yùn)營商就是今天講的重點(diǎn)，它連接了電網(wǎng)和用戶網(wǎng)，對于用戶網(wǎng)方面要解決兩個問題：
（1）要知道用戶接下來的動作是什么，什么時候會進(jìn)站，要能夠做一個準(zhǔn)確的預(yù)測。
（2）要把準(zhǔn)確的信息再反饋給用戶，收集到那么多用戶信息之后，它會告訴你什么時間段來不用排隊，可以實現(xiàn)換電運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。當(dāng)換電運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)信息非常清晰之后，就可以跟電網(wǎng)做一些互動，包括未來的V2G等等。

第四，智鋰物聯(lián)重卡換電解決方案。
智鋰物聯(lián)是歐陽明高院士團(tuán)隊在重卡換電領(lǐng)域的成果轉(zhuǎn)化，由清華大學(xué)李立國博士2019年創(chuàng)辦的，我們主要做三塊內(nèi)容：
（1）電池+換電全套硬件，包括電池系統(tǒng)和車載換電系統(tǒng)。
（2）電池資產(chǎn)管理運(yùn)維服務(wù)。
（3）換電設(shè)備和數(shù)字能源運(yùn)營的綜合解決方案，包括換電站、換電設(shè)備以及運(yùn)營運(yùn)維服務(wù)。

在換電站方面，我們已經(jīng)有兩代系統(tǒng)，已經(jīng)完成了研發(fā)，包括側(cè)抓側(cè)換的重卡換電站，現(xiàn)在可以兼容頂抓和側(cè)換的重卡換電站。車載系統(tǒng)方面，我們已經(jīng)完成了兩代的產(chǎn)品研制，跟市場來比，最大的特征我們是比較穩(wěn)定，壓緊力非常高，我們實現(xiàn)了非常多的輕量化，以及我們通過減震系統(tǒng)的設(shè)計，可以保證電池有更長的耐久。
重卡換電的數(shù)字化運(yùn)營平臺在我們整個體系內(nèi)也是非常重要，也是比較齊全的，包括站控系統(tǒng)、云平臺以及司機(jī)端的小程序以及電池資產(chǎn)管理的平臺，形成整套的解決方案。