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(jī)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(jìn)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(jī)會介紹一下我們團(tuán)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(jī)會把里面的核心內(nèi)容向大家進(jìn)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(jìn)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(dá)到兆瓦級水平。目前電壓是650V左右，未來會進(jìn)一步提高到1250V。現(xiàn)在通過3槍、4槍能到1000安，以后兆瓦級快充雙槍達(dá)到1000安，進(jìn)而達(dá)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(dá)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(dá)到600度電，充電倍率達(dá)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(dá)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(hù)費用更低。未來的產(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，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(jì)性。從經(jīng)濟(jì)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(jī)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(bǔ)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(bǔ)能頻次非常高。單次補(bǔ)能時長，3C重卡是最差，換電是比較接近的。日均補(bǔ)能時長，1C重卡最強(qiáng)，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(kuò)大電池容量的話，頻次和時長的補(bǔ)能體驗基本上接近于燃油車。因為補(bǔ)能發(fā)生在司機(jī)休息的20分鐘期間，不會額外給司機(jī)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(dá)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(bǔ)足技術(shù)的短板，再用5年左右的時間，去補(bǔ)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(dá)到乘用車2026年的水平，也就是能達(dá)到重點區(qū)域的加油站密集相當(dāng)?shù)乃剑搅?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(jì)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(jìn)一步下降，因為達(dá)到一定的翻臺率，度電成本更低。同時還能降低司機(jī)成本，也就是司機(jī)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(xiàn)分別能達(dá)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(jì)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(jìn)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常快。雖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(dá)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(jìn)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(dá)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(jìn)入市場的快速發(fā)展階段。到2026年會進(jìn)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(jìn)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(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，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(jìn)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(jìn)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(jī)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?？梢越梃b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(jìn)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）