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工程机械“大三电”挑战远超汽车,企业快速迭代才能走到最后——中国工程机械电动化发展“整零对话”(一)

中国工程机械产业,正处于电动化转型的关键窗口期。

在“双碳”政策驱动下,2024年国家发布13项电动工程机械标准,覆盖能耗测试、安全规范等关键维度,为行业电动化发展奠定基础。

在电动化工程机械核心供应链领域,动力电池、电驱动系统及智能控制技术的突破,推动装载机矿卡等设备电动化渗透率快速提升,部分细分领域已形成示范效应。

未来,以电动装载机、电动叉车、高空作业设备、电动宽体车等为基础,电动化将在中国工程机械行业掀起一场新增长,打开一场新的产业变局。

为展示中国电动工程机械市场未来的机遇和空间,展现三电企业在市场发展、产品升级方面发挥的推动作用,CCM《中国工程机械》特别策划了《中国工程机械电动化发展“整零对话”连载专题》。

本期对话嘉宾:

山东临工总工程师、高端事业部总经理 迟峰

宁德时代重卡、工程机械解决方案总工 蒋于伟

凯博易控研究院院长 陆中华

绿控传动中央研究院院长 李红志

启源芯动力副总经理 栓柱

亿纬锂能客车、工程动力产品中心总监 郑剑

(按受访嘉宾姓氏拼音首字母排序)

1

山东临工总工程师、高端事业部

总经理 迟峰

 

如同新能源汽车对中国汽车产业的蓬勃所带来的生机一样,电动化之于工程机械产业,也提供了一个新的方向和机遇,中国有着庞大且完善的新能源产业链,从电池、电机到电控,核心技术已相对成熟,因此我们可以快速布局。

特别是在装载机领域,从全生命周期角度来看,电动化产品成本更低,且在很多基础设施相对完善的施工场景,对噪声管理要求更高,这都为电动装载机带来了更多的应用需求,和更为客观的市场空间。

就目前电动化设备的发展来看,锂电产品的梯次回收是一个重要的问题,这需要我们持续探索可行的解决方案。同时,电动化设备的安全性需要尤为重视,作为整机厂商,我们也在与电池企业合作开发有效的电池管理系统,不断提升电动化设备的稳定性、可靠性。再有,充电问题也须要考量,这在海外市场更加突出,充电基础设备不完善以及高昂的成本等,也阻碍着电动化设备的普及应用。目前,山东临工通常采用储能电池为设备进行供电,这种模式未来或许会延续一段时间。

 

2

宁德时代重卡、工程机械解决方案 

总工 蒋于伟

与传统工程机械产品相比,新能源产品在使用成本、维护维修成本、产品性能(动力性、经济性、环境友好性、操作便利性、舒适性等)和工况适应性上都有更好的表现,目前在叉车、装载机、挖掘机、矿卡、港口机械等多种机型上得到了很好的验证。以装载机为例,2024年电动装载机销售突破万台,且发展空间巨大。

工程机械电动化加速,新的系列化产品的投放将为工程机械行业带来巨大的变化。首先,传统工程机械开始逐渐摆脱对石油的依赖;其次,传统工程机械二氧化碳和污染物排放量大,电动化设备解决了终端的排放问题,对减碳有极大助力;再有,工程机械企业在传统燃油设备领域的竞争已趋于白热化,而电动化转型,为整机和配套企业提供了新的方向和机遇。

针对工程机械电池,宁德时代通过改进正极材料、负极材料和电解液开发了长寿命、高功率性能、高能量密度的电芯,同时通过结构创新设计改进,设计了超高强度、高耐腐蚀性、高集成度的pack箱。通过对电芯和pack的共同提升,兼之高质量的生产制造,满足工程机械的复杂应用。

目前宁德时代已经形成了装载机、矿卡两大明星产品的应用,两者的国内渗透率分别突破20%15%,合计配套约3万台,预计至2027年,这两款的渗透率会到达50%

 

3

凯博易控研究院

院长 陆中华

 

电动化发展大势下,作为零部件企业,我们要从多个方面进行产品布局,以抓住市场机遇并保持竞争力。首先是技术研发方面,在优势产品领域,持续研发投入和创新,判断下一代的产品方向,提前投入研发,为主机厂的产品升级提供核心零部件的保障。在充分竞争产品领域,通过技术深度,提高产品可靠性,同时降低产品成本,面对市场竞争。其次在市场方面,要开拓展的产品方向,把电驱动应用到更多工程机械领域,同时从国内市场转向国际国内双市场,展开与国外企业合作。

相比其他领域,工程机械电机应用场景多,工况复杂,对于高扭矩和功率密度、低温升和高效散热、高效率和宽高效工作区间等性能要求,以及电压平台、绝缘等级、防护等级、抗振动和冲击、耐盐雾腐蚀等方面均有着更多、更严格的要求。

针对上述要求,凯博易控从材料和结构、电磁设计、散热设计、防护设计、环境适应性等几大方面对点击产品进行优化升级,以更好地适应工程机械作业的特殊需求,提升可靠性和使用寿命。

2024年,凯博易控非道路新能源矿卡销售1000多台,整体市场占有率在35%以上,在重载市场上具有领先优势。同时,与多家主机厂展开了新能源挖掘机样机试制,目前已进入批量生产阶段,今年会呈现爆发式增长。

 

4

绿控传动中央研究院

院长 李红志

 

在我们看来,中国工程机械产业的电动化才刚刚开始。现阶段就像2020年前后国内卡车的电动化程度,后面会有较快速的发展。目前,工程机械电动化的渗透率还比较低,但是在某些细分市场已经表现出了明显的竞争优势和较好的发展势头,比如电动装载机、电动矿卡、电动搅拌车等等。随着电动化产品运行效率的不断提升、动力电池成本的不断下降以及电动化产品经济性的不断凸显,我们必将迎来工程机械产业的电动化发展热潮。

工程机械的电动化属于重大技术变革,不仅市场空间巨大,随着电动化的深入演进,也必将引发整个行业的大洗牌。一些在传统工程机械领域排名靠后的企业,可能抓住电动化的机会提升企业的竞争力;也会有一些新企业入局并脱颖而出。另外,从全球产业角度来看,电动化的加速发展,为中国企业在全球市场上的弯道超车提供了一次重大的战略机遇。

工程机械种类繁多,运营工况差异较大,因此绿控在设计电机时,会按照最极端工况需求进行考量,以适配最严苛的振动、扭矩冲击、环境温度等需求;并采用国际领先的电机轴承来匹配、提高产品使用寿命;在样机测试环节,除了台架测试,我们也在试验车以及实际工况中进行测试,从而保证产品的可靠性和稳定性。

目前在工程机械和矿山设备领域,绿控已推出多个系列产品,其中CED系列纯电动的动力不中断系统产品,覆盖从90-180吨的矿卡;CHD系列混合动力的动力不中断系统产品,覆盖60-160吨的矿卡;KTED系列纯电动的低成本系统产品,覆盖100-150吨的矿卡,预计将在2025年面向市场推广应用。另外,绿控HTED系列的纯电动系统产品,可以用于矿用自卸车;NTED系列的纯电动系统产品,可用于5-7吨的装载机。

 

5

启源芯动力

副总经理 栓柱

 

电动化是工程机械行业发展的必然方向。这主要源于两个方面,其一,政策端,中国双碳目标的推进和环保政策的收紧,促使工程机械行业加速向电动化转型。其二,技术端,锂电池等储能技术的进步,显著提升了电动工程机械的续航能力和性能,使其逐步具备与传统燃油设备竞争的实力;同时,电动化与智能化相辅相成,电动设备更易实现智能化操作,提升作业效率和安全性,进一步推动行业技术升级。

随着电动化趋势的加速,电动工程机械和矿山设备的市场份额显著提升。

顺应行业趋势,启源芯动力在工程机械和矿山设备领域已拥有多样化的产品线,涵盖装载机、挖掘机、矿用卡车等整机产品。同时根据不同的应用场景和客户需求,产品还分为多个系列和型号,以满足从中小型工程到大型矿山作业的不同需求。目前,启源芯动力的电动化产品在市场中占据了重要地位,电动化产品线也已成为推动公司业绩增长的重要动力。

此外,启源芯动力还在产品线中引入了智能化和自动化技术,如无人驾驶矿用卡车、智能挖掘系统等,以提高作业效率和安全性,降低运营成本。

 

6

亿纬锂能客车、工程动力产品中心

总监 郑剑

 

在 “双碳” 政策背景下,工程机械行业作为能源消耗和排放大户,电动化转型是必然趋势,随着技术进步和成本降低,电动化渗透率有望快速提升。

电动化将为人工智能、无人驾驶、物联网和大数据等科技在工程机械领域的广泛应用提供基础,推动行业向智能化、数字化迈进。用户和生产厂家通过云平台在线查看、分析电池数据,即使对电池了解不多的用户也可以通过人工智能了解机器状态。

目前,亿纬锂能通过技术创新,推出了具有高性能、长寿命、超快充、宽温域、高可靠的“开源电池”,可为工程机械电动化提供全场景解决方案,比如针对装载机和挖掘机推出B3P平台产品;针对高机推出ES系列平台产品;针对叉车推出标准平台模组;针对矿卡推出H3E平台产品。后续我们还会基于市场和行业需求推出技术升级迭代的优质产品。

当前,亿纬锂能电池已拥有282/350/423kWh系统,覆盖纯电动装载机车型,以及105kWh混动装载机车型。在高空作业领域,亿纬锂能已累计向国内某龙头企业交付了40000余台电池系统包含剪叉式、直臂式、曲臂式等多种类型的高空作业设备。

 

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