千亿电动卡车市场充电做不到的事要靠换电模式

马斯克宣布旗下电动卡车Semi即将量产,特斯拉股价飞升到1901亿美元,超越了丰田成为地球上市值最高的汽车公司。正当行业为这一消息欢呼雀跃之时,物流公司的王老板却高兴不起来,因为他真的要买一批电动卡车。

卡车用户的电动车忧虑本质是对生计的忧虑

由于不少城市对环保的要求越来越严格,纷纷出台了限行措施限制燃油卡车进城。王老板准备将公司的一批燃油卡车替换为电动卡车,他知道电动卡车更加环保、使用成本低,但有两个忧虑的地方让他一直不敢下手。

首先是车辆使用寿命,物流公司的利润并不丰厚,王老板需要控制好每个环节的成本。其中车辆购置成本是一个大头。在过去,燃油卡车的使用寿命为6年左右,使用6年后,车辆毛病逐渐增多,此时出售还能收回部分残值。而电动卡车的使用寿命只有大约20万公里,差不多寿命只有3年。当电池损耗到一定程度后,车辆再无残值可言。另一个忧虑是效率,电动卡车充满电时间需要差不多两个小时。在几乎人停车不停的物流旺季,每天充两次电,意味着少拉一趟货。

在现实中,不只一个王老板。许多物流企业的老板、个人司机都得面对这个难题。对于电动卡车,他们有同样的需求,也有同样的忧虑。他们的痛点,马斯克显然没有看到。区别于乘用车,卡车是他们生活的工具,是很多企业盈利的工具。300公里续航乘用车车主可以用一个星期,但对于他们而言可能用不了一天。他们对于电动卡车的忧虑,本质上是他们对于生计的忧虑。

短板之痛

不论是电动卡车还是其他电动车,组成它们最主要的部件无非都是车身、底盘、电机、电池。车身、底盘和电机的寿命都足够长,制约电动车发展的主要原因是电池。

即使是特斯拉所使用的松下电池,满充满放的情况下EPA循环超过12万公里时,电池容量就已经低于80%。而这一里程可能仅仅是电动卡车一年的行驶里程。领一方面,电池的充电速度到达了一个瓶颈,在保证安全的情况下,短期内充电速度不太可能有一个大幅度的提升。

电动车不等于低效率

要解决电池的制约,其实一直存在另外一种能量补充方式——换电。早期的特斯拉也曾设想过采用换电的方式,但后来并未采用。蔚来虽然采用换电模式,但无法从中获益太多。除此之外,我们发现大部分车企都没有采用换电这一方式。但这并不代表换电不可行,而是换电并不适合乘用车。

乘用车和卡车最大的区别在于工作强度,一辆卡车的使用时间和行驶里程可能是一辆乘用车的十倍甚至几十倍。这使得在乘用车中看起来不可行的换电模式,在卡车中找到了非常大的价值。上面提到的物流企业在购置电动卡车时的忧虑,通过换电模式可以立即解决。首先是通过车电分离的方式,用车企业不用担心电池残值的问题,因为每一次换电都必然可以获得一块性能良好的电池。其二以目前的技术,换电时间大约是5~10分钟,这一等候时间和燃油车加油的时间并无差别。

由于电动卡车的高频使用,换电的优势被放大数十倍。同样是电动卡车,在等待时间方面,采用换电模式比采用充电模式，每十万公里能够节约将近1000小时。

换电需求背后是充电站的土地矛盾

几乎可以肯定的是,采用换电模式之下的电动卡车一定比充电更加有优势。但我们不得不考虑换电站的经营问题,如果像一些乘用车换电站那样亏本经营,那注定没有办法规模化,换电也只能停留在小范围的试验阶段。

接下来我们分析一下换电站的建设运营成本。首先在选址上,由于卡车的活动范围和行驶线路相对固定,换电站不用遍地开花。换电站只需要紧挨物流园和一些主要路线,就可以保障卡车的换电需求。

而在土地使用方面,一个一天能够提供200辆(车/次)充电的充电站至少需要20个车位。一个标准卡车车位需要30?,20个就是600?。再加上车位之间的间隙,行车的通道,倒车的空间以及休息室、配电房,这样一个充电站的土地使用面积在1300?左右。

而同样效率的换电站,只需要提供2~4个车位,电池由于可以立体堆放,所占的空间也不大,采取一进一出的管理方式,一个换电站的占地空间在300?以内。占地面积不到充电站的四分之一。

电池管理是换电模式的核心

对于换电站而言,“换”只是最后的一个步骤,而背后更重要的是对电池的管理。在充电模式下,一辆车配备一块电池。而在换电模式下,一辆车需要配备1.2~1.5块电池,才能做到有电可“换”。这样一看,换电模式的成本是增加的。但我们可以通过对电池的管理,来降低这个成本。

一块电池的寿命,由使用时间、充放电次数、充放电深浅度以及充放电电流的大小决定。在实际应用中可以发现,两辆使用时间一样、行驶里程一样的车,电池的剩余寿命却有很大的区别。原因是充放电深浅度和电流大小不一样,而换电站可以通过控制充电电流,由于换电站充电的时间没有那么迫切,可以根据需要降低充电速度以提升电池寿命。只需要将电池管理好,使其衰减速度更慢,通过提升每块电池的价值,降低成本。

除了电池的寿命外,快速迭代也是导致电池贬值速度快的主要原因。在新能源汽车快速发展的短短几年,从磷酸铁锂电池到三元锂电池,三元锂电池从523到622再到811,然后又到高镍、无钴,再到最近很流行的无模组磷酸铁锂,电池更新速度几乎每隔半年就提升一代。而最初的电池到现在已经一文不值。而换电模式就是和电池研发抢时间,换电模式能够更高效地使用电池,即在更短的时间使用更长的里程,减少电池迭代带来的贬值影响。

除了提升电池使用寿命和降低降低迭代带来的贬值影响外,换电站还具备调节电网的功能。这既起到削峰平谷的作用,又能提升换电站的收益。在电价低的时候多充电,然后再以市场价将电售出。

卡车换电关注度正在提升

换电模式的关注度正在发生变化,越来越多的政府部门、车企、电池企业关注到这个领域。在两会中,电池龙头企业宁德时代董事长曾毓群提议加快工程机械和重卡电动化;工信部部长苗圩在两会中提出鼓励换电模式;徐工汽车推出了全套的换电车型；以上事件都体现出换电模式越来越受行业的关注。

换电模式将释放电动工程车辆需求

换电模式除了能够彻底提升电动卡车的使用便利性、降低使用成本之外,还将释放电动工程车的需求。以环卫、渣土、市政、矿区等工程车辆为例,这些车辆要么需要在城区工作、要么燃油能耗极大,都有电动化的需求。但过去一直受制于充电模式,成本降不下来,效率提不上去。换电模式的普及将提升这些车辆的优势,使电动工程车成为主流。

集思广益来一次不一样的电动化之路

特斯拉推出Semi,希望让电动卡车再次征服市场。然而这是一个与乘用车完全不一样的市场,卡车用户不会为情怀和炫酷买单。这个市场很务实,必须提供看得见的好处。而换电模式为电动卡车提供了这样的机会,提高了电动车的优势,消去了电动车的忧虑。在这方面,徐工汽车做得显然更加务实,他在现阶段已经拿出了全套的换电车型。换电模式有很好的前景,但还需要更多专家学者的进一步讨论和行业用户的真实声音。6月15日~16日,全国新能源换电模式物流车辆解决方案研讨会将在徐工汽车总部徐州召开,邀请了江苏省、徐州市等地区主管部门领导;中国汽车工程协会领导、中化集团中国金茂集团控股有限公司领导,全国各重点市场区域相关主管单位领导,清华大学等专家、教授,广东国鸿、宁德时代、法士特等战略合作单位的主要负责人,京东物流、贵州吉星行等重点企业主要负责人。从政策、技术、应用场景等进行关于卡车、工程机械换电的全方位探讨。将从“充换电政策、运营模式、产品及关键技术”等方面进行权威探讨。同期举行徐工成套新能源物流装备暨智能换电产品发布会,将从资深主机厂角度进一步演示新能源物流车换电模式,全面展示徐工成套新能源物流装备,包括:城市配送、场地短驳、各类仓储、市政环卫、非公路等多个应用场景下的解决方案,装、运、卸、洒、扫、拌,功能齐全。徐工是我国乃至全球迄今为止一次发布新能源产品最多的品牌。