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工程机械电动化“逆袭”还有三大挑战


发布时间:2023-12-04 16:54

来源: 原创

作者: 彭保胜

近日,宝马宣布在德国正式停产内燃机,并表示今后德国工厂将全面转型电气化,引起了广泛关注。全球能源转型、低碳生活的呼声越来越高,不仅汽车工业在加速向电动化转型,全球工程机械行业的电动化趋势也在日益凸显,一些主要工程机械企业加快了向电动化领域进军的步伐。11月10日,沃尔沃集团宣布以2.1亿美元的价格将收购Proterra电池业务;11月20日,小松宣布收购美国电池解决方案公司ABS,以推动工业电气化进程。而早在今年2月,卡特彼勒也宣布将投资Lithos Energy电池技术公司。

在外企动作不断的同时,国内一众工程机械企业也纷纷牵手电池相关企业,寻求合作。2020年,三一重工就与电池龙头宁德时代达成合作;2022年8月2日,三一锂能有限公司成立;徐工则直接布局了电池业务,2023年10月,徐工集团下线了首台动力电池,11月15日,徐工首条新能源装载机生产线建成投产;中联重科已从锂电、氢燃料两条工程机械新能源化关键技术链,打造了从零部件到整机、硬件到软件的关键技术和零部件产业通道,实现了新能源发展关键零部件技术全面、自主、可控,并将技术积淀和优势辐射至农业机械等其他领域。

 

电动化前景可期

双碳战略的时代背景下,新能源是必然趋势。我国是工程机械产销大国,目前保有量约有1000万台,大部分以传统柴油内燃机作为动力,碳排放压力巨大,未来电动工程机械的发展空间也就越大。从以下几个层面就能看出,电动工程机械的时机和技术在日益成熟。

从国家层面看,电动化是碳中和政策的实现路径。在国务院发布关于印发《2030年前碳达峰行动方案》的通知中明确指出,到2025年,非化石能源消费比重达20%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18%。而工程机械作为能源消耗大户和碳排放大户,采用电动化将有效降低碳排放。

从技术层面来看,随着新能源技术的不断发展,工程机械的电池技术及充电设施不断进步和完善,整车的续航里程和使用寿命得到了大幅提升,从而提高了其实用性和可靠性。

而在成本端,电池的价格直接影响了电动工程机械总成本的高低。宁德时代董事长曾毓群曾表示:过去十年电池性能提高了3倍,成本下降了90%,参考新能源乘用车的价格趋势,预计未来2-3年后,随着电动设备的批量生产,加之锂电产业链不断成熟,动力电池成本将出现明显下降,电动化工程机械设备价格优势逐步显现。

从商业化应用来看,第一批购置电动工程机械的用户,目前已经走完了第一个回本周期了,实际运行已到上万小时。比如柳工电动装载机产品截至目前最长使用时间已近2万小时,所有已售的电动装载机产品工作时间总和超过了150万小时,在市场上获得充分验证。

此外,工程机械的电动化也为其无人化发展打下了基础。徐工XC968-EV无人驾驶纯电动装载机基于传感技术、物联网技术、人工智能和运动控制算法,与中交二航局自主研发的拌合站智能生产调度系统配合,实现无人电动装载机“铲、装、运、卸”施工作业,成为张靖皋长江大桥A1标生产建设先进技术突破的关键代表成功构建混凝土绿色化、模块化、无人化生产工厂。

博雷顿向重庆农神控股(集团)有限公司交付了无人驾驶电动装载机,博雷顿无人驾驶团队深入理解用户的真实需求,针对性设计无人驾驶方案,令车辆软硬件系统与实际场景需求充分统一,装载作业实现智能化,工人得以远离一线生产车间,在控制室即可完成工作。

 

能否完成逆袭有待时间检验

尽管电动化愈演愈烈,但电动化工程机械能否实现逆袭,再现电动化乘用车在汽车领域的颠覆性改变,还要面临诸多困难。除了常见的成本价格、电池续航和衰减问题、配套设施不足等限制因素外,还需着重考虑以下三大挑战。

01 电动化未能带来工程机械生产方式的变革

从产品属性来看,新能源汽车属于消费品,一方面有着国家政策的支持,另一方面借助与互联网的强关联性,在某种意义上改变了人民的生活方式。而工程机械具有生产工具的属性,减排、降噪、智能化、操作体验等并非是用户购买的首要考虑因素,用户更加看重设备的总持有成本和回报。

用户持观望态度、不敢尝试新事物,更多是对设备可用性缺乏信心。另外,电动工程机械尚未大规模经历完整的生命周期,电池的使用时长和更换成本都还只有预测的结果,还没有经过实践考验的答案。高昂的新机购置价格和不确定的后期隐性成本,让习惯了低价位的客户心生疑虑。

02 降本优势受多种因素限制

电动工程机械有两个公认的优势,一是环保,二是低成本。然而电动工程机械能否普遍实现降本呢?某研究机构对比了燃油装载机和电动装载机的经济效益,可以看出电动工程机械在经济效益方面确实具有相当大的优势。

那么理论上,用户应该很乐意转去拥抱电动设备才对,但又为何电动工程机械渗透率依然不高?显然,电动工程机械具有巨大成本优势,这是理想状态下的分析——当电动装载机的各项性能、工作效率与燃油装载机达到同等水平,我们可以得出这样的“实验室结果”。

另外还有很重要的一点,那就是作业时长。电动工程机械售价远高于燃油设备,其降本优势要在满足长时间作业的前提下才能体现出来。到目前为止,只有在一些特殊情况下才有可能达到降本的效果。比如发展势头最盛的电动装载机,只有在钢铁厂、港口码头物流装卸、商混搅拌站等工况环境中更具降本优势,一方面是作业半径小,另一方面它的作业时间非常饱和。如果每天只干几个小时,那么电动设备降本效果就要大打折扣。然而如今工程机械仍在下行周期,下游开工量不足,有多少电动工程机械能保证充足的作业量还是个疑问。

03 政策支持不足

最近两年新能源汽车呈爆发性增长,政策依然起到了基础性的作用,从一些热销车型的补贴和税费优惠金额中可以看出。

尽管也有一些鼓励工程机械行业新能源发展的政策,但主要以生态环境部印发为主,偏向于老旧高污染工程机械产品出清,引导工程机械行业清洁化、高科技化发展。具体到制造企业和用户层面,仍缺乏类似新能源汽车行业的补贴政策。对于客户来说,电动化产品的购机成本是非常高的,目前一台5吨电动装载机的购机价格在80-100万之间,相当于购买3台燃油装载机的价格。

如果能像新能源汽车一样获得一定程度的补贴,将更有利于工程机械电动化产品的发展和普及。这是当前企业的呼声,需要国家和行业层面来共同推动,出台税费减免方面的支持政策,为企业增添研发动力,引领产业链正向发展。

工程机械电动化全面替代还有多远?一些业内机构曾预测,到2025年电动工程机械产品的渗透率将达到25%。然而从近两年发展来看,尽管增长较为迅速,但距离这一目标仍有较大差距。以电动化发展最为突出的装载机为例,2022年电动装载机的销量仅为1160台,渗透率不足1%,而2023年1-10月电动装载机累计销量2536台,其中9月、10月占比连续达到10%,预计2023全年销量有望突破3000台。但即便如此,全年新增销量中电动装载机渗透率也仅为3%左右,一年仅增长2%,与25%的目标相去甚远。这还仅仅是电动化发展较好的装载机,而工程机械整体的电动化渗透率增长或许压力更大。

尽管近两年新能源汽车渗透率爆发式增长,但此前也是经历了长达十几年的沉淀。再加上与新能源汽车相比,工程机械电动化在政策引导、产业链成熟度、市场接受程度等诸多方面还存在差异。我们认为,电动工程机械将成为行业的一支重要力量,但要实现全面替代,仍然任重而道远。

(责任编辑:休鱼)

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