Быстрое развитие электрификации строительной техники и диверсифицированное развитие ключевых технологий

• Обзор:

В последние годы электрификация строительной техники стремительно развивается во всем мире, что характеризуется диверсифицированным развитием ключевых технологий, охватывающих множество измерений, таких как инновации в области энергосистем, интеграция интеллектуальных технологий и оптимизация управления энергопотреблением.

• Диверсификация технологий энергосистем

Чистый электропривод доминирует в сценариях средней и малой дальности: литий-железо-фосфатные аккумуляторы стали основным выбором, имея плотность энергии более 280 Вт⋅ч/кг, ресурс цикла — более 4000 циклов, а стоимость снизилась на 42% с 2020 года до 0,09 доллара США/Вт⋅ч. Например, электрический экскаватор SANY SY195E иAILISHENG 'sALS20EV Электрический мини-экскаватор может работать непрерывно до 8 часов без подзарядки, что сопоставимо с показателями моделей, работающих на бензине. Технология быстрой высоковольтной зарядки позволяет достичь 80% заряда за 1,5 часа, что значительно повышает эффективность использования оборудования.

Гибридная система питания адаптируется к сложным условиям эксплуатации: мощный, высокоскоростной двигатель Kaibo Ecotrans с масляным охлаждением, интегрированный с технологией переключения передач, обеспечивает эффективное энергоснабжение экскаваторов и погрузчиков, подходящее для условий с частыми циклами пуска-остановки и высоким крутящим моментом. В электрическом погрузчике LiuGong 856E-MAX для привода насоса переменной производительности используется асинхронный двигатель переменного тока, что снижает потребление энергии в режиме холостого хода на 40% и позволяет экономить 9 тонн топлива в год.

Водородные технологии открывают путь к долговременной эксплуатации: компания New Hydrogen Power выпустила твердотельный металлический модуль водородного топливного элемента, который решает проблемы безопасности и эффективности заправки водородом, заменяя водородные накопители, уже используемые в промышленности. Экскаватор мощностью 200 кВт с водородным двигателем, разработанный XCMG совместно с Китайской академией наук, прошёл испытания на глубине 300 метров под землей и, как ожидается, будет запущен в серийное производство к 2026 году. Hangcha Group сформировала патентный кластер в секторе вилочных погрузчиков на топливных элементах, продукция которого экспортируется более чем в 60 стран.

• Глубокая интеграция интеллекта и связи

Внедрение беспилотных операций: Полностью электрический беспилотный экскаватор SANY оснащён дистанционным управлением 5G и визуальным распознаванием на основе искусственного интеллекта, что повышает общую эффективность горнодобывающих работ на 40% и позволяет работать в необитаемых пустынных районах. Электрический карьерный самосвал XCMG XDR80TE, оснащённый системой автономного вождения, обеспечивает круглосуточную непрерывную работу в чилийских шахтах, экономя 1,2 млн юаней на электроэнергию, расходуемую на вентиляцию, на одну машину в год.

Интеллектуальная эксплуатация и предиктивное обслуживание: интеллектуальная облачная платформа Zoomlion объединяет более 100 000 устройств, обеспечивая точность предупреждений о неисправностях 92%. Интеллектуальная диагностическая система SANY на основе больших данных имеет уровень ложных срабатываний менее 5% и может предсказывать отказ компонента за 72 часа.AILISHENG использует Интернет вещей для мониторинга состояния оборудования в режиме реального времени, сокращая время реагирования на удаленную диагностику до 2 часов.

Цифровой двойник и точное строительство: China Railway Construction Group применяет BIM и интеллектуальные системы укладки дорожного покрытия, повышая уровень ровности дорожного покрытия до 98%. Электрические экскаваторы Sunward Intelligent, использующие алгоритмы LiDAR и SLAM, достигают точности позиционирования на уровне миллиметра, что подходит для таких точных работ, как реконструкция городской трубопроводной сети.

• Инновации в управлении энергией и технологиях снижения веса

Рекуперация энергии и интеллектуальное распределение: сверхтихий насос с винтовой передачей Hefei Changyuan Hydraulic в сочетании с системой электропривода обеспечивает рекуперацию кинетической энергии при торможении и движении под уклон, повышая эффективность на 15%. Аккумуляторы серии Tianxing от CATL благодаря инновационным материалам поддерживают сверхбыструю зарядку и глубокую разрядку, обеспечивая удельную энергоемкость системы 180 Вт⋅ч/кг.

Применение лёгких материалов: использование композитных материалов из углеродного волокна в стрелах крана и рамах погрузчика снижает вес конструкции на 30%, одновременно повышая коррозионную стойкость. Вездеходный кран XCA160L7 компании XCMG использует поворотную платформу из алюминиевого сплава, что снижает вес на 12 тонн и повышает устойчивость.

• Развитие рынка и региональный ландшафт

Значительный рост проникновения: Прогнозируется, что объём мирового рынка электростроительной техники к 2025 году превысит 3000 млрд юаней, при этом доля Китая составит более 40%. Уровень проникновения электропогрузчиков и экскаваторов достиг 25% и 15% соответственно, а в закрытых помещениях, таких как порты и шахты, уровень замены оборудования превышает 60%. Стремясь к достижению углеродной нейтральности, европейские рынки, такие как Германия и Франция, вводят обязательное требование нулевого уровня выбросов для нового коммунального оборудования после 2025 года, при этом ожидаемый уровень электрификации составит 35%.

Чёткая сегментация: уровень электрификации малогабаритной техники (<5 тонн) достигает 65%, при этом на мини-экскаваторы приходится более 50% коммунального оборудования. Среднее и крупногабаритное оборудование (>20 тонн) по-прежнему преимущественно использует гибридные технологии, но карьерные самосвалы на водородных топливных элементах уже входят в фазу демонстрационных испытаний в богатых ресурсами странах, таких как Австралия и Чили.

• Китайские компании лидируют в глобальной конкуренции

Ведущие предприятия, лидирующие в технологическом плане: такие лидеры, как SANY, XCMG, LiuGong иAILISHENG Компания занимает 76% внутреннего рынка электрических экскаваторов, экспортируя свою продукцию более чем в 180 стран. Выручка SANY от продажи электротехники в 2024 году выросла на 200% в годовом исчислении, а мини-экскаватор SY19E третий год подряд является лидером продаж в мире.

Самостоятельно управляемая цепочка поставок: такие компании, как CATL и BYD, сформировали глобальную конкурентоспособность в секторе аккумуляторных батарей, при этом прогнозируется, что к 2025 году доля отечественных аккумуляторных систем достигнет 78%. Производительность систем электропривода от Kaibo Ecotrans и Inovance соответствует показателям международных брендов, а стоимость на 20% ниже.

• Факторы, влияющие на политику, и инновации бизнес-моделей

Комплекс мер политики Китая: «План действий по развитию электрификации строительной техники» предусматривает поэтапный вывод из эксплуатации дизельного оборудования, выпущенного до введения в действие четвертого этапа экологических норм Китая, к 2026 году, что позволит увеличить потребность в замене примерно 120 000 единиц техники. Местные органы власти, такие как Пекин и Шанхай, предоставляют электрооборудованию, работающему в черте города, приоритетное право проезда по дорогам.

Международные правила форсируют переход: «Промышленный план «Зеленый курс» ЕС требует дальнейшего сокращения выбросов углерода от внедорожной техники на 50% по сравнению с этапом IV; «Законопроект об инфраструктуре» США выделяет 7,5 млрд долларов на поддержку закупок электрической строительной техники, что обеспечивает ежегодный рост на североамериканском рынке более чем на 30%.

• Инновационная бизнес-модель снижает барьеры

Модели разделения и аренды аккумуляторной батареи транспортного средства: SANY и XCMG предлагают решения «лизинг шасси + аккумуляторной батареи», снижающие первоначальные затраты на покупку на 40%. Пользователи платят комиссию за использование аккумуляторной батареи по мере необходимости, получая услуги по ее обслуживанию; типичные примеры показывают экономию затрат на протяжении жизненного цикла, превышающую один миллион юаней за пять лет.

Интегрированная система хранения-зарядки-обмена фотоэлектрическими системами: компания State Grid развернула в горнодобывающем районе Внутренней Монголии интегрированную станцию ​​мегаваттного уровня, которая позволяет оборудованию работать круглосуточно, используя солнечную энергию для хранения, что позволяет снизить стоимость электроэнергии до уровня ниже 0,5 юаня/кВт⋅ч, что составляет экономию 70% по сравнению с дизельным топливом.

• Проблемы и будущие тенденции

Технические трудности: Стоимость аккумуляторов для крупного оборудования остается высокой и составляет 1200 юаней/кВт·ч, а массовое производство твердотельных аккумуляторов отстает; высококачественные гидравлические клапаны и модули IGBT зависят от импорта, а уровень локализации составляет менее 30%.

Недостатки инфраструктуры: плотность зарядных станций в мире на 90% ниже плотности заправочных станций; покрытие зарядными сетями в горнодобывающих и сельских районах составляет менее 40%; стандарты замены аккумуляторов еще не унифицированы.

Риски цепочки поставок: внешняя зависимость от литиевых ресурсов достигает 65%; редкоземельные постоянные магниты попадают под экспортный контроль; колебания цен на литий в 2024 году привели к увеличению стоимости аккумуляторов на 18%.

• Перспективы будущих тенденций

Конвергенция технологических маршрутов: после 2027 года твердотельные аккумуляторы (450 Вт⋅ч/кг) и водородные топливные элементы (эффективность >60%) постепенно заменят литиевые аккумуляторы, что позволит экскаваторам класса 30 тонн работать более 12 часов, а карьерным самосвалам — осуществлять перевозки на большие расстояния с нулевым уровнем выбросов.

Комплексная интеллектуальная модернизация: высокоточное позиционирование 5G + BeiDou (погрешность <2 см) и технология цифровых двойников обеспечат совместную работу нескольких машин в строительстве; ожидается, что к 2030 году доля сценариев беспилотной эксплуатации составит 25%.

Расцвет экономики замкнутого цикла: по мере развития технологий утилизации и переработки аккумуляторных батарей ожидается, что к 2030 году объем рынка переработки аккумуляторных батарей превысит 50 млрд юаней; замкнутые цепочки поставок позволят сократить выбросы углерода в течение жизненного цикла на 40%.

• Заключение

Электрификация строительной техники перешла от этапа, определяемого политическими соображениями, к этапу с двойным драйвером «технология + рынок», где диверсифицированные технологические направления создают дифференцированную конкуренцию в различных сценариях. В течение следующих пяти лет, благодаря прорывам в области твердотельных аккумуляторов и водородной энергетики, а также совершенствованию инфраструктуры, электрооборудование значительно превзойдет модели, работающие на топливе, по производительности и стоимости. Отрасль вступает в новую фазу, характеризующуюся глубокой интеграцией интеллектуальных и экологичных технологий. Предприятиям необходимо продолжать инвестировать в исследования и разработки в области ключевых технологий, глобальную компоновку и инновации в бизнес-моделях, чтобы справиться с растущей рыночной конкуренцией и промышленной трансформацией.