工程機(jī)械行業(yè)開(kāi)啟電動(dòng)化風(fēng)口，全面替代前有五道大“坎”要克服
點(diǎn)擊數(shù)：5702021-12-24 15:14:27 來(lái)源: 臨清市譽(yù)金液壓機(jī)械有限公司
據(jù)中央廣播電視總臺(tái)經(jīng)濟(jì)之聲《天下財(cái)經(jīng)》報(bào)道，繼汽車(chē)行業(yè)之后，工程機(jī)械行業(yè)也開(kāi)始加速電動(dòng)化。不少企業(yè)最近批量發(fā)布電動(dòng)工程機(jī)械產(chǎn)品，在這個(gè)領(lǐng)域加快布局。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，電動(dòng)工程機(jī)械有什么優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)？市場(chǎng)前景怎么樣？
跟隨汽車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)，工程機(jī)械近年來(lái)開(kāi)始探索用電池作為動(dòng)力，不過(guò)卻僅限于叉車(chē)、自卸車(chē)等少數(shù)產(chǎn)品。而今年以來(lái)，人們熟知的不少設(shè)備也加入了電動(dòng)化行列。記者咨詢了一些工程機(jī)械企業(yè)，發(fā)現(xiàn)各家?guī)缀醵家呀?jīng)推出了電動(dòng)版的挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)等產(chǎn)品。
某工程機(jī)械企業(yè)銷售：大的有20噸的，節(jié)能環(huán)保。我只知道有這個(gè)東西研發(fā)出來(lái)了，有訂單的話可以做。
某工程機(jī)械企業(yè)銷售：那種小的有電動(dòng)的，25型的，就是兩噸半，最大的也就是60型的，也就是6噸。因?yàn)榈罔F里修隧道，所以不讓燒油。
政策要求＋實(shí)際需求，發(fā)展空間大
近日，國(guó)務(wù)院發(fā)布關(guān)于印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》的通知，文件提出要將碳達(dá)峰貫穿于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全過(guò)程和各方面，重點(diǎn)實(shí)施“碳達(dá)峰十大行動(dòng)”。明確指出，到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)20%左右，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2020年下降18%。而工程機(jī)械作為能源消耗大戶和碳排放大戶，采用電動(dòng)化將有效降低碳排放。
此外，像川藏等生態(tài)脆弱地區(qū)，環(huán)保要求高，電動(dòng)化產(chǎn)品可以極大程度上減少施工對(duì)環(huán)境的影響。還有一些封閉空間、隧洞的施工，由于通風(fēng)條件差，氧氣不足，作業(yè)可持續(xù)性低，電動(dòng)化產(chǎn)品可有效保證施工進(jìn)度，縮短工期。
此外，和傳統(tǒng)柴油動(dòng)力工程機(jī)械相比，電動(dòng)產(chǎn)品使用成本也會(huì)低一些。在這些優(yōu)勢(shì)的支撐下，業(yè)內(nèi)對(duì)電動(dòng)工程機(jī)械寄予厚望。最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，11月份工程機(jī)械銷量大幅下滑，以挖掘機(jī)為例，銷量同比下降36.6%，其中國(guó)內(nèi)銷量更是同比下降51.4%。在這樣的背景下，分析人士建議，可以把電動(dòng)化打造成行業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。不過(guò)呂瑩說(shuō)，發(fā)展電動(dòng)工程機(jī)械也面臨不少難點(diǎn)。
呂瑩表示：“難度一方面是電容量不行。再一方面是成本增加太多，使用成本降了，但制造成本或者一次性購(gòu)買(mǎi)的成本，現(xiàn)在沒(méi)有人有能力解決這個(gè)問(wèn)題。還有一方面是現(xiàn)在的使用環(huán)境還不是特別匹配，充電設(shè)施不足，因?yàn)楣さ噩F(xiàn)場(chǎng)的充電條件一般都不是太好?！?/span>
因此，在政策和實(shí)際需求的雙重支持下，未來(lái)工程機(jī)械電動(dòng)化仍有較大發(fā)展空間。
從1-10月份實(shí)際銷量看，廣義電動(dòng)工程機(jī)械中，電動(dòng)工程車(chē)輛特別是電動(dòng)重卡銷量最高，在5000臺(tái)左右。而挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)等產(chǎn)品中，電動(dòng)產(chǎn)品銷量只有100臺(tái)左右，仍然沒(méi)有進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用階段。專家認(rèn)為，無(wú)論是從技術(shù)研發(fā)還是市場(chǎng)認(rèn)可的角度來(lái)看，工程機(jī)械電動(dòng)化都需要一個(gè)過(guò)程，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這已經(jīng)成為一大趨勢(shì)。
龍頭企業(yè)加碼布局，產(chǎn)品升級(jí)加速
目前，徐工、三一、中聯(lián)重科等工程機(jī)械龍頭企業(yè)相繼加碼電動(dòng)化布局，其中，三一重工已累計(jì)推出26款電動(dòng)化產(chǎn)品，覆蓋挖掘機(jī)、起重機(jī)、攪拌機(jī)、自卸車(chē)及路面機(jī)械；根據(jù)不同國(guó)家和地區(qū)客戶需求及排放標(biāo)準(zhǔn)，累計(jì)推出70余款國(guó)際化產(chǎn)品。
中聯(lián)重科則一口氣推出8大系列16種新能源工程機(jī)械，同時(shí)，還致力于系統(tǒng)集成化技術(shù)自主研發(fā)突破，電池、電機(jī)等配套國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，已和包括寧德時(shí)代等主要電池廠商展開(kāi)合作。
雖然目前工程機(jī)械電動(dòng)化產(chǎn)品滲透率較低，但隨著政策的鼓勵(lì)和基礎(chǔ)設(shè)施布局的完善，以及技術(shù)的日漸成熟，電動(dòng)化產(chǎn)品逐漸替代傳統(tǒng)工程機(jī)械的步伐將不斷加快。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，到2025年，電動(dòng)工程機(jī)械的滲透率將達(dá)到25%。
全面電動(dòng)化還有多久？
雖然說(shuō)電動(dòng)工程機(jī)械的研發(fā)已經(jīng)小有成就，在性能和品質(zhì)上也有了不小的飛躍。但不能否認(rèn)的是，當(dāng)今的電動(dòng)產(chǎn)品還存在或多或少的一些問(wèn)題，致使電動(dòng)工程機(jī)械到目前為止，還未能普及。而這次，小編就以自己對(duì)電動(dòng)的一些理解和經(jīng)歷，跟大家聊聊目前電動(dòng)工程機(jī)械距離大規(guī)模應(yīng)用及還需要跨過(guò)的幾個(gè)“坎”。如有不足或者遺漏，也歡迎大家補(bǔ)充。
第一道“坎”：電池使用壽命普遍偏短
對(duì)于現(xiàn)階段的工程機(jī)械而言，最常見(jiàn)的是鋰電池和價(jià)格略低的磷酸鐵鋰電池。兩種電池在使用壽命上差距較為明顯。磷酸鐵鋰電池在合理充放的情況下可以充電2000次左右。而普通的鋰電池，充放電次數(shù)約為400～600次。即使是性能較好的鋰電池，充放電次數(shù)一般也不會(huì)超過(guò)千次。如果按標(biāo)準(zhǔn)的每天工作8小時(shí)來(lái)說(shuō)，就算一天只充一次電，壽命偏低的鋰電池壽命不超3年。即便是磷酸鐵鋰電池，使用壽命也不過(guò)5年。因此，就單從使用電池的使用壽命而言，不論是磷酸鐵鋰電池還是鋰電池，與傳統(tǒng)的柴油機(jī)相比，都存在不小的差距。
第二道“坎”：適用范圍較小
在上一條中，我們提到工作時(shí)間按每天標(biāo)準(zhǔn)的8小時(shí)來(lái)說(shuō)，蓄電池可以工作三年。但這也僅針對(duì)于大型企業(yè)。對(duì)于很多小型企業(yè)及個(gè)體戶而言，每天只工作8小時(shí)的情況基本是不存在的。正常的工作強(qiáng)度至少是每天12小時(shí)或者更多。更有甚者，可以做到每天工作20多個(gè)小時(shí)，可以說(shuō)是三班倒，做到所謂“歇人不歇機(jī)”。而對(duì)于這些企業(yè)，電動(dòng)機(jī)械的實(shí)用性顯然不如傳統(tǒng)的柴油機(jī)，過(guò)于頻繁的充電導(dǎo)致電池壽命縮減不說(shuō)，單論每次充電所需的時(shí)間，都就會(huì)讓不少老板望而卻步。
除去充電時(shí)間和電池壽命的問(wèn)題，電動(dòng)工程機(jī)械至少要配一個(gè)充電樁，而充電樁的建設(shè)條件又從另一方面限定了電動(dòng)機(jī)械的適用范圍。像礦山以及很多較為偏遠(yuǎn)的工地就不那么合適了；要么沒(méi)有穩(wěn)定的電源，要么就是要走很遠(yuǎn)充電。因此，只有采石場(chǎng)、攪拌站、煉鐵廠這樣有著穩(wěn)定電源的工況才能讓機(jī)器順利工作。
綜上所述，在機(jī)器的適用范圍方面，電動(dòng)工程機(jī)械相比于傳統(tǒng)的燃油機(jī)械，也還有著較大的提升空間。
第三道“坎”：電池使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)衰減
眾所周知，蓄電池在使用一段時(shí)間以后，都或多或少會(huì)出現(xiàn)電量的衰減。不管是磷酸鐵鋰電池還是鋰電池，在長(zhǎng)時(shí)間使用后都會(huì)出現(xiàn)電量虛標(biāo)的情況，用通俗的話說(shuō)就是：電池隨著充放電次數(shù)的增加，健康程度會(huì)不斷下降，變得越來(lái)越不耐用。這是當(dāng)今所有蓄電池都面臨的問(wèn)題，鋰電池相比于磷酸鐵鋰電池更加明顯。這也是電動(dòng)工程機(jī)械所需克服的另一難題。此外，對(duì)于工程機(jī)械這樣的“大塊頭”而言，電量其實(shí)也根本就沒(méi)法用到零，一般剩余電量到20%左右就無(wú)法開(kāi)機(jī)了，所以必須要提前充電。
另外，相信很多北方的朋友也經(jīng)歷過(guò)冬季手機(jī)電池耗電快的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在工程機(jī)械中同樣存在。不管是鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，低溫都會(huì)使電量下降迅速。所以在冬季天氣較為寒冷的北方地區(qū)，電動(dòng)工程機(jī)械的用戶群體也可能會(huì)因此受到阻礙。
第四“坎”：動(dòng)力技術(shù)尚未突破，功率損耗嚴(yán)重
當(dāng)今的電動(dòng)機(jī)械，在驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面，相比于傳統(tǒng)的柴油機(jī)并沒(méi)有本質(zhì)上的提升?，F(xiàn)存的大部分電驅(qū)動(dòng)工程機(jī)械中，基本是用電池組和永磁同步電機(jī)取代了傳統(tǒng)柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)，來(lái)為機(jī)器提供動(dòng)力。換句話說(shuō)，機(jī)器的動(dòng)力來(lái)源基本是電能先通過(guò)變矩器轉(zhuǎn)換成液壓能。之后，液壓能通過(guò)變速箱、主動(dòng)輪等部件轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而并不是電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。所以說(shuō)，現(xiàn)行狀態(tài)下的電控工程機(jī)械，在驅(qū)動(dòng)原理上還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)突破，仍會(huì)和傳統(tǒng)工程機(jī)械一樣，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的功率損耗問(wèn)題。而電動(dòng)機(jī)械由于現(xiàn)存的技術(shù)原因，導(dǎo)致無(wú)法縮小電池組的體積，這對(duì)于儲(chǔ)能密度偏低的磷酸鐵鋰電池組來(lái)說(shuō)尤為明顯。龐大且笨重的電池組，對(duì)于機(jī)器本就不是特別高的能量轉(zhuǎn)化效率來(lái)說(shuō)，無(wú)異于雪上加霜。
第五道“坎”：購(gòu)置及部件更換費(fèi)用高昂
電動(dòng)工程機(jī)械的費(fèi)用相比于傳統(tǒng)的燃油機(jī)械有比較大的差別，已經(jīng)是業(yè)內(nèi)公知了。再加上一系列配套設(shè)備的花銷，確實(shí)比普通的柴油機(jī)貴了不止一個(gè)等級(jí)。而且，在前文中也提到過(guò)，即便是質(zhì)量較好的電池，在使用壽命上，相比于燃油機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)不敢說(shuō)是天差地別，但也確實(shí)是有不小的差距。而且鋰離子化學(xué)性質(zhì)活潑，因此在電池組上必須配備保護(hù)電路，以防過(guò)充或過(guò)放，這也在無(wú)形中增加了成本。因此，即使是同時(shí)更換電池組和柴油機(jī)，費(fèi)用也是完全不一樣。一套電池組的價(jià)錢(qián)，毫不客氣地說(shuō)頂?shù)纳习雮€(gè)甚至多半個(gè)機(jī)器的花銷。相比之下，更換柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)錢(qián)就要低很多。
到這里，估計(jì)有朋友就會(huì)說(shuō)了，電控機(jī)械比燃油機(jī)械在使用時(shí)成本更低。這個(gè)話沒(méi)有錯(cuò)，但相比于購(gòu)置和維護(hù)及更換配件的綜合成本而言，還是要差一些。當(dāng)然了，柴油機(jī)也同樣會(huì)面臨燃燒室積碳、氣路堵塞等問(wèn)題，但總體費(fèi)用來(lái)講，肯定還是比電動(dòng)要低不少。
第六道“坎”：電動(dòng)真的是零排放嗎？
估計(jì)看到這個(gè)問(wèn)題，很多朋友都感到疑惑，電動(dòng)機(jī)械的產(chǎn)生不就是為了達(dá)到“雙碳”嗎。不可否認(rèn)，研發(fā)和生產(chǎn)電動(dòng)設(shè)備的最終目的就是為了達(dá)到零碳排放，電池組的應(yīng)用也確實(shí)可以做到減排。不過(guò)僅僅是對(duì)成品電池而言。但電池在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)環(huán)境的間接污染卻同樣也是不能被忽視的。不管是文中的磷酸鐵鋰電池，還是鋰電池，其中的鈷、錳、鎳等元素從開(kāi)采到冶煉，再到最后的成型，都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。即使拋開(kāi)這個(gè)不談，機(jī)器在充電時(shí)所需要的電能，有相當(dāng)一部分也是來(lái)自于火力發(fā)電，而煤炭的燃燒也會(huì)排出二氧化碳。最后，對(duì)于舊電池的回收、降解，其中的金屬鎳、鈷、砷等都會(huì)造成酸堿污染。所以綜合來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)械雖然可以說(shuō)得上減排，但絕算不上零排放。
滲透率尚低 電動(dòng)化之路道阻且長(zhǎng)
盡管推動(dòng)工程機(jī)械電動(dòng)化、加快工程機(jī)械行業(yè)新能源轉(zhuǎn)型已成大勢(shì)所趨，但BCG研究表明“當(dāng)前工程機(jī)械產(chǎn)品的滲透率不足1%”。因此在“碳中和”“碳達(dá)標(biāo)”這條全新賽道上，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)與國(guó)際同行站在了同一起跑線上。
若想在碳排放和電動(dòng)化大潮中加速變革進(jìn)程，成本仍是各企業(yè)攻堅(jiān)的核心，而在如何降低成本中，電池成本或?qū)⒊蔀楸娖髽I(yè)的突破口。而如何克服電池安全性差、續(xù)航里程短、配套充電設(shè)備不足等核心問(wèn)題也將是今后一段時(shí)間需要技術(shù)突破的關(guān)鍵。
徐工國(guó)家級(jí)技術(shù)中心副主任、高端工程機(jī)械智能制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任閆麗娟曾在全國(guó)兩會(huì)時(shí)表示，“工程機(jī)械正朝著綠色化、智能化、無(wú)人化方向發(fā)展，今年我主要關(guān)注的正是工程機(jī)械新能源‘卡脖子’技術(shù)難題的攻破。”
在政策導(dǎo)向、工況所需等多重因素的影響下，推動(dòng)工程機(jī)械電動(dòng)化技術(shù)革新已成定局，甚至更新的技術(shù)已經(jīng)處于研發(fā)階段。相信有了工程機(jī)械龍頭企業(yè)雄厚的研發(fā)實(shí)力，加之國(guó)家政策的支持，工程機(jī)械電動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用必將有更大突破。
