国网苏创 贺宏胜:纯电动矿卡的运营实践

发布日期:2021-07-08

核心提示:7月7日,2021第七届中国国际电动汽车充换电产业大会(简称金砖充电论坛))在上海汽车会展中心顺利召开。本届金砖充电会议为期两
 现场图1

7月7日,2021第七届中国国际电动汽车充换电产业大会(简称金砖充电论坛))在上海汽车会展中心顺利召开。本届金砖充电会议为期两天,主题为“聚力高质量 赋能新发展”,采用“会议论坛+展览展示+体验营销三位一体的创新模式,多项重点活动同期同地举办,充分协同联动,品牌效应和影响力大幅提升。
 
贺宏胜出席论坛并发表主题演讲——《纯电动矿卡的运营实践》。
 
贺宏胜

以下为演讲实录:
 
主持人:感谢陈总给我们做了非常精彩的报告,我基本上没听懂,但感觉到现在是外面下雨进入高峰了,刚才陈总给我的报告是一场学术报告,讲了很多词完全听不懂,V2G、控制策略、无线双向充换电,我记住几个关键词削峰填谷还有虚拟电厂的关系,这是国家战略,更多是在研究试点示范,没有形成产业化大规模应用,希望在座的各位关注,这是国家战略,可能涉及到中国自主创新方面的核心技术开发、资源的利用。非常感谢陈总的发言,我也是获益匪浅。
 
    下面有请国网智慧能源交通技术创新中心(苏州)有限公司副总经理贺宏胜,带来《纯电动矿卡的运营实践》。
    
    贺宏胜:各位领导,各位行业同仁下午好!我向大家汇报一下国网在纯电动矿运重卡方面的实践。
    在国家“双碳”战略引领下,国网电动车一直在推行一个理念,发电侧减碳化,运营侧电动化,所以在2019年开始国网电动车先后创立了国外电动车公司,从宽体矿卡领域,重新进入换电模式的实践。
 
    在行业领域,各位同仁应该行业比我丰富,全国的重卡和工程机械保有量现在是1650万台,如果全部电动化的话,每年新销售电量将超过1万亿度电,如果全部使用清洁能源,减碳量每年在9亿吨,所以在重型卡车以及施工机械这块儿,是减碳非常关键的领域。
 
    基于前些年在新能源汽车蓬勃发展培育期的十年实践,“三电”已经日趋成熟,而且车辆的安全性、可靠性得到了广泛的验证,给我们重卡领域充换电带来了新机遇。
 
    另外,动力电池现在价格逐年下降,循环寿命也有显著的提升,尤其是在高海拔以及高寒地区,重卡的运营领域已经具备低成本,就是不靠国家补贴,低成本运营的条件。
 
    因此在国网电动汽车服务有限公司的统一部署下,由国网商用电动汽车投资有限公司规划、投资,国网苏创EPC总包,先后在内蒙古伊敏露天矿和西藏玉龙铜矿以运输、挖掘、装载电动化成套技术,打造绿色矿山运输体系。左边图是内蒙古伊敏露天矿的外景,右边是西藏玉龙铜矿。
 
    基于电动矿卡的场景,我们和行业伙伴包括整车企业、电车企业以及换电站制造企业,以及充电企业一起协商,看看以怎样的技术体系,能够比较好的完成任务。
 
    在换电站的设计这块儿。
 
    1、秉持模块化的设计。矿区有一个重要的特点,它矿石的采集面一直在变化,所以换电站不能够八年到十年位置不变,一般两三年挪一个位置,所以要模块化设计,快速建站,整体移动。我们建设周期,目前也在做施工流程标准化,基本35-40天可以完成一个项目的建设。伊敏也在做搬迁的计划,所以模块化设计很重要。
    2、坚强性设计。大家知道黑河腾冲县,我们矿区基本在黑河腾冲县以西,在内蒙、西藏、青海这样的地区,适应高寒、多层、高频次的恶劣环境,是必须考虑的
    3、智能化设计。核心就是我们站达到无人值守的水平。
    4、高效化设计。这里就是我们对于能源的应用,对于换电设备、换电频次、换电时间节拍必须做到高效,因为矿区像伊敏和玉龙的矿区是24小时,不停三班倒运转的,达不到高效就会影响和燃油矿卡之间的竞争。
    5、集约化设计。体现在我们是充换电深度融合的,这个换电站同时具备充电桩,桩对车的充电模式。
    6、保证经济性。整个系统设计过程中,电池、充换电设备、整车设计要有经济性的指标。
 
    电池我们是选择了标准化的路线。目前在系统里面我们用两种电池:孟酸锂和磷酸铁锂,但是从接口、外观这块儿都是秉持标准化的设计,而且是对车载方式,换电容量续航,我们也做了比较详细的规范。
    目前,整个系统是车载电池已经从250度提升到509度,在这样空间做了能量密度,从电池的布置方面做一些改进,包括和整车结构的优化,提升到509度电,提高单次换电续航里程,让车辆时间尽可能处于工作状态。
 
    这是电池的布置,昨天玖行科技介绍了他们的电池部,是属于车后的。我们考虑到矿山的工作空间,有相当部分是重载下坡的场景,刚才介绍的玉龙铜矿就是重载下坡的场景,另外车辆行驶过程中有急转弯的情况,所以我们把电池的布置选择了底盘的空间布置的模式,主要目的是尽可能降低车辆的重心,保证车辆在行进过程中的安全。
 
    采用双侧换电有两个换电机器人,目前的成本还是相对来说比较高的,所以我们和整车企业也一直在协商,怎样可以优化整车动力系统的布局,传统方式的优化,是不是可以让左右两侧电池打通,这个布局像上海无人码头的电池布局,这样大大优化换电站的成本结构。
 
    这是采用双电机、变速箱的优化,液冷系统,伊敏最低温度-46℃,因为玉龙海拔相当高,我们第二站大概是海拔将近四千米,所以这里我们系统里面采用了液冷的系统。
 
    从运营的情况看,伊敏的露天矿已经运营了一年半,从单公里综合能耗,长时间统计的数据,大概每公里在11.4度电,换电时间基本控制在6分钟以内,满负荷的服务能力是737万方土。这个系统也得到了华能集团的高度评价,这个项目也先后两次上了央视,介绍国网在充换电领域的实践。
 
    玉龙铜矿最近刚刚投入运营,所以我们目前还没有比较长时间的数据统计说它的情况。这个项目我们投入了40辆电动重卡,建设了两个换电站及个项目很大特点是重载下坡,七公里落差将近三百米,所以某种意义这个项目类似于永动机的模式,一辆车大概一天只换一次电或者充一次电,这个项目实践突破以后,这个站就可以服务更多车辆,这样可以提高后续迭代投资的能力。从目前短期运营统计看,重载下坡场景每公里耗电就两度,所以经济性是非常突出的,在玉龙场景下。
 
    这是我们基于伊敏长期运营情况的对比,比较重要的两个数据,一个是能耗。因为伊敏大量矿用车辆还是燃油的,像15台车的车队,用燃油重卡一年柴油费1500万元,用电动重卡电动大概410万元,这包含了换电服务费。固定资产投资,燃油重卡便宜很多,电动重卡投资了973万元,其实电动重卡成本高的主要原因是道路用重卡、矿用重卡目前还是示范的阶段,不仅仅是电池贵,电机也贵,因为都是基于电件非标生产的模式,因为现在规模非常小,所以我们希望通过这样不断规模化的实践,能够提升市场的电动化渗透率,随着规模效益,能够把整个系统的成本降下来。
 
    除了在进行换电运营的实践,其实国网电动汽车服务有限公司,不是做车的,也不是车队。因为在玉龙和伊敏项目里面,车和车队都是我们自己投资的,主要是为了风险的管理。随着模式越来越健康、成熟,国网这边我们主要还是集中在充换电以及电池的投资这部分,所以项目里我们也基于电池充换电数据,进行电池健康监测评价,这里面我们也做了探索。
 
    这是我们系统的拓扑图,这个系统随着伊敏一期实践,同时投入运营的。这里面比较重要的是数据采集的这部分。这部分很重要的一点就是统一数据的标准,这里涉及到整车企业,涉及到电池企业、BMS企业,基于我们约定的数据协议,来进行数据的传递和存储。
 
    当然电池企业也需要基于我们对数据的要求,在BMS数据采集过程中做相应的优化和设计,所以这个系统是行业伙伴协同工作的结果。
 
    这个数据是我们从系统摘出来5月25日,尾号是04C的电池数据,从这个系统计算来说,系统理论课用容量182.9安时,由于电芯之间的偏移量,综合是182.2,这个数据看,上面的圆圈点是各个电芯的容量数据,这个图看这块儿电池一致性维持得还是相当好的。
 
    这是92套电池总体的情况,包括电池包系统容量分布,包括92套电池包里面,单体电芯容量分布统计。这个图上看,这批电池质量不错,运营了一年以后,只有几块儿电池偏移是超过了10V,通过健康监测一方面可以掌握电池总体的健康情况,更重要的是我们找到有问题的电芯或者电池包以后,可以对它做深度的排查,就是说我们可以建立用数据驱动的结构化电池运维,这(方面)意义更大。
 
    这是系统综合报告,到5月30日的报告,我们看有这样六套电池系统是需要做维护运维。其中012尾号的,可能是需要更换模组了。这样系统的建立,目前我们主要目的是希望能够在电池全生命周期的管理这块儿,电池全生命周期的运营能够获得工程上面的支持,能够奠定比较坚实的工程基础,支撑国网电动车在整个充换电以及电池运营战略,也能够完成国家所交的任务。
 
    结合伊敏和玉龙的实践,我们分析了很多道路重卡应用场景,结合当前电池和车辆技术水平,道路重卡电动化目前还在起步阶段,不像乘用车从2014年开始,通过国家政策已经做了大规模推广,现在还处在非标示范的阶段。
 
    我们准备聚焦八大典型应用场景开展工程车辆电动华的试点示范,现在我们也在和很多港口和企业做这方面的探讨和交流,在实践道路重卡方面的示范项,如果顺利的话,在近期应该会有两个比较大型的项目会落地,可以请行业同仁关注一下国网电动,国网商用车的工作态势。
 
    在这里想呼吁的一点,我们不造车,也不生产电池,但是运营阶段无论是乘用车的运营还是重卡、矿卡、电动矿卡的运营都极大需要行业伙伴的协同。比如刚才谈到的电池数据标准化,电池健康状态的在线监测,如何在腾冲以西,能够提供建立电池维修、运维,支撑系统等等,像这些内容都需要整车企业、电池企业、充电桩企业、电源企业一起坐下来协商。
 
    基于这样整个系统战略,与国网电动车牵头,国网初创建立了这样的平台,联合整车企业,动力电池企业,建立了电动交通换电产业技术创新联盟。这是公益性的,我们会定期不定期开一些会议,邀请行业伙伴集思广益,支持一下国网电动车这边,如何能够更好的落实国家所交付的双碳、减碳,交通能源电动化的任务。
 
    我们现在就遇到了一个问题,工程机械电动化,可能如果注意《新闻联播》上周看到一个新闻,就是我们在河北义县做抽水训练电站的工程机械系统,包括挖掘机、装载机、推土机的电动化,但是电动化不是简单把一个电动机和电池装到工程机械上去,因为电池成本很高,要和电池全生命周期管理,结合工作场景的运营效率等做系统性的分析,所以像现在类似于这样的应用场景,它的电动化应该以什么样的方式做,我们可以在这个平台上做深度的产业研究,包括产融合作,以及对固件感兴趣的朋友,可以做固件标准化的研讨。
 
    这个图感兴趣可以拍下来,二维码是平台负责人的联络方式,我们希望能够和行业同仁一起,不光在矿卡或者道路重卡,我们还可以在工程机械电动化、容机电动化等等,看看如何利用国家电网丰富的输配网资源,做到大家协同共享共赢的充换电生态。
    谢谢各位!
    
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

 
 
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