工程機械行業(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：5152021-12-24 15:14:27 來(lái)源: 臨清市譽(yù)金液壓機械有限公司
據中央廣播電視總臺經(jīng)濟之聲《天下財經(jīng)》報道，繼汽車(chē)行業(yè)之后，工程機械行業(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)工程機械產(chǎn)品，在這個(gè)領(lǐng)域加快布局。與傳統產(chǎn)品相比，電動(dòng)工程機械有什么優(yōu)勢和劣勢？市場(chǎng)前景怎么樣？
跟隨汽車(chē)電動(dòng)化趨勢，工程機械近年來(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)等少數產(chǎn)品。而今年以來(lái)，人們熟知的不少設備也加入了電動(dòng)化行列。記者咨詢(xún)了一些工程機械企業(yè)，發(fā)現各家幾乎都已經(jīng)推出了電動(dòng)版的挖掘機、推土機、裝載機等產(chǎn)品。
某工程機械企業(yè)銷(xiāo)售：大的有20噸的，節能環(huán)保。我只知道有這個(gè)東西研發(fā)出來(lái)了，有訂單的話(huà)可以做。
某工程機械企業(yè)銷(xiāo)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。因為地鐵里修隧道，所以不讓燒油。
政策要求＋實(shí)際需求，發(fā)展空間大
近日，國務(wù)院發(fā)布關(guān)于印發(fā)《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》的通知，文件提出要將碳達峰貫穿于經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全過(guò)程和各方面，重點(diǎn)實(shí)施“碳達峰十大行動(dòng)”。明確指出，到2025年，非化石能源消費比重達20%左右，單位國內生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%，單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2020年下降18%。而工程機械作為能源消耗大戶(hù)和碳排放大戶(hù)，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，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，和傳統柴油動(dòng)力工程機械相比，電動(dòng)產(chǎn)品使用成本也會(huì )低一些。在這些優(yōu)勢的支撐下，業(yè)內對電動(dòng)工程機械寄予厚望。最新發(fā)布的數據顯示，11月份工程機械銷(xiāo)量大幅下滑，以挖掘機為例，銷(xiāo)量同比下降36.6%，其中國內銷(xiāo)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(cháng)點(diǎn)。不過(guò)呂瑩說(shuō)，發(fā)展電動(dòng)工程機械也面臨不少難點(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買(mǎi)的成本，現在沒(méi)有人有能力解決這個(gè)問(wèn)題。還有一方面是現在的使用環(huán)境還不是特別匹配，充電設施不足，因為工地現場(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)工程機械電動(dòng)化仍有較大發(fā)展空間。
從1-10月份實(shí)際銷(xiāo)量看，廣義電動(dòng)工程機械中，電動(dòng)工程車(chē)輛特別是電動(dòng)重卡銷(xiāo)量最高，在5000臺左右。而挖掘機、推土機、裝載機等產(chǎn)品中，電動(dòng)產(chǎn)品銷(xiāo)量只有100臺左右，仍然沒(méi)有進(jìn)入規模應用階段。專(zhuān)家認為，無(wú)論是從技術(shù)研發(fā)還是市場(chǎng)認可的角度來(lái)看，工程機械電動(dòng)化都需要一個(gè)過(guò)程，但從長(cháng)遠來(lái)看，這已經(jīng)成為一大趨勢。
龍頭企業(yè)加碼布局，產(chǎn)品升級加速
目前，徐工、三一、中聯(lián)重科等工程機械龍頭企業(yè)相繼加碼電動(dòng)化布局，其中，三一重工已累計推出26款電動(dòng)化產(chǎn)品，覆蓋挖掘機、起重機、攪拌機、自卸車(chē)及路面機械；根據不同國家和地區客戶(hù)需求及排放標準，累計推出70余款國際化產(chǎn)品。
中聯(lián)重科則一口氣推出8大系列16種新能源工程機械，同時(shí)，還致力于系統集成化技術(shù)自主研發(fā)突破，電池、電機等配套國內產(chǎn)品，已和包括寧德時(shí)代等主要電池廠(chǎng)商展開(kāi)合作。
雖然目前工程機械電動(dòng)化產(chǎn)品滲透率較低，但隨著(zhù)政策的鼓勵和基礎設施布局的完善，以及技術(shù)的日漸成熟，電動(dòng)化產(chǎn)品逐漸替代傳統工程機械的步伐將不斷加快。業(yè)內人士預測，到2025年，電動(dòng)工程機械的滲透率將達到25%。
全面電動(dòng)化還有多久？
雖然說(shuō)電動(dòng)工程機械的研發(fā)已經(jīng)小有成就，在性能和品質(zhì)上也有了不小的飛躍。但不能否認的是，當今的電動(dòng)產(chǎn)品還存在或多或少的一些問(wèn)題，致使電動(dòng)工程機械到目前為止，還未能普及。而這次，小編就以自己對電動(dòng)的一些理解和經(jīng)歷，跟大家聊聊目前電動(dòng)工程機械距離大規模應用及還需要跨過(guò)的幾個(gè)“坎”。如有不足或者遺漏，也歡迎大家補充。
第一道“坎”：電池使用壽命普遍偏短
對于現階段的工程機械而言，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，充放電次數約為400～600次。即使是性能較好的鋰電池，充放電次數一般也不會(huì )超過(guò)千次。如果按標準的每天工作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，與傳統的柴油機相比，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)間按每天標準的8小時(shí)來(lái)說(shuō)，蓄電池可以工作三年。但這也僅針對于大型企業(yè)。對于很多小型企業(yè)及個(gè)體戶(hù)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”。而對于這些企業(yè)，電動(dòng)機械的實(shí)用性顯然不如傳統的柴油機，過(guò)于頻繁的充電導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)工程機械至少要配一個(gè)充電樁，而充電樁的建設條件又從另一方面限定了電動(dòng)機械的適用范圍。像礦山以及很多較為偏遠的工地就不那么合適了；要么沒(méi)有穩定的電源，要么就是要走很遠充電。因此，只有采石場(chǎng)、攪拌站、煉鐵廠(chǎng)這樣有著(zhù)穩定電源的工況才能讓機器順利工作。
綜上所述，在機器的適用范圍方面，電動(dòng)工程機械相比于傳統的燃油機械，也還有著(zhù)較大的提升空間。
第三道“坎”：電池使用一段時(shí)間后，出現衰減
眾所周知，蓄電池在使用一段時(shí)間以后，都或多或少會(huì )出現電量的衰減。不管是磷酸鐵鋰電池還是鋰電池，在長(cháng)時(shí)間使用后都會(huì )出現電量虛標的情況，用通俗的話(huà)說(shuō)就是：電池隨著(zhù)充放電次數的增加，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)工程機械所需克服的另一難題。此外，對于工程機械這樣的“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)冬季手機電池耗電快的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在工程機械中同樣存在。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，電動(dòng)工程機械的用戶(hù)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，功率損耗嚴重
當今的電動(dòng)機械，在驅動(dòng)技術(shù)方面，相比于傳統的柴油機并沒(méi)有本質(zhì)上的提升?，F存的大部分電驅動(dòng)工程機械中，基本是用電池組和永磁同步電機取代了傳統柴油的發(fā)動(dòng)機，來(lái)為機器提供動(dòng)力。換句話(huà)說(shuō)，機器的動(dòng)力來(lái)源基本是電能先通過(guò)變矩器轉換成液壓能。之后，液壓能通過(guò)變速箱、主動(dòng)輪等部件轉化為動(dòng)能，而并不是電機直接驅動(dòng)。所以說(shuō)，現行狀態(tài)下的電控工程機械，在驅動(dòng)原理上還沒(méi)有實(shí)現突破，仍會(huì )和傳統工程機械一樣，出現較為嚴重的功率損耗問(wèn)題。而電動(dòng)機械由于現存的技術(shù)原因，導致無(wú)法縮小電池組的體積，這對于儲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，對于機器本就不是特別高的能量轉化效率來(lái)說(shuō)，無(wú)異于雪上加霜。
第五道“坎”：購置及部件更換費用高昂
電動(dòng)工程機械的費用相比于傳統的燃油機械有比較大的差別，已經(jīng)是業(yè)內公知了。再加上一系列配套設備的花銷(xiāo)，確實(shí)比普通的柴油機貴了不止一個(gè)等級。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，相比于燃油機械的發(fā)動(dòng)機不敢說(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，費用也是完全不一樣。一套電池組的價(jià)錢(qián)，毫不客氣地說(shuō)頂的上半個(gè)甚至多半個(gè)機器的花銷(xiāo)。相比之下，更換柴油發(fā)動(dòng)機的價(jià)錢(qián)就要低很多。
到這里，估計有朋友就會(huì )說(shuō)了，電控機械比燃油機械在使用時(shí)成本更低。這個(gè)話(huà)沒(méi)有錯，但相比于購置和維護及更換配件的綜合成本而言，還是要差一些。當然了，柴油機也同樣會(huì )面臨燃燒室積碳、氣路堵塞等問(wèn)題，但總體費用來(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？
估計看到這個(gè)問(wèn)題，很多朋友都感到疑惑，電動(dòng)機械的產(chǎn)生不就是為了達到“雙碳”嗎。不可否認，研發(fā)和生產(chǎn)電動(dòng)設備的最終目的就是為了達到零碳排放，電池組的應用也確實(shí)可以做到減排。不過(guò)僅僅是對成品電池而言。但電池在生產(chǎn)過(guò)程中，對環(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 )對環(huán)境產(chǎn)生影響。即使拋開(kāi)這個(gè)不談，機器在充電時(shí)所需要的電能，有相當一部分也是來(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(cháng)
盡管推動(dòng)工程機械電動(dòng)化、加快工程機械行業(yè)新能源轉型已成大勢所趨，但BCG研究表明“當前工程機械產(chǎn)品的滲透率不足1%”。因此在“碳中和”“碳達標”這條全新賽道上，國內工程機械企業(yè)與國際同行站在了同一起跑線(xiàn)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)攻堅的核心，而在如何降低成本中，電池成本或將成為眾企業(yè)的突破口。而如何克服電池安全性差、續航里程短、配套充電設備不足等核心問(wèn)題也將是今后一段時(shí)間需要技術(shù)突破的關(guān)鍵。
徐工國家級技術(shù)中心副主任、高端工程機械智能制造國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任閆麗娟曾在全國兩會(huì )時(shí)表示，“工程機械正朝著(zhù)綠色化、智能化、無(wú)人化方向發(fā)展，今年我主要關(guān)注的正是工程機械新能源‘卡脖子’技術(shù)難題的攻破?！?/span>
在政策導向、工況所需等多重因素的影響下，推動(dòng)工程機械電動(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。相信有了工程機械龍頭企業(yè)雄厚的研發(fā)實(shí)力，加之國家政策的支持，工程機械電動(dòng)化技術(shù)及應用必將有更大突破。
