導語：工程機械電動化發(fā)展現(xiàn)狀與前景一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：當前發(fā)展綠色經(jīng)濟，逐步實現(xiàn)“碳中和”成為我國未來發(fā)展的重要議題，而工程機械由于工作強度普遍較高，燃料消耗和污染物排放量大，節(jié)能減排形勢更為嚴峻，因而電動工程機械也受到人們越來越廣泛的關(guān)注。分析工程機械電動化的內(nèi)在和外在驅(qū)動力，介紹我國當前工程機械電動化的發(fā)展現(xiàn)狀，對工程機械電動化的主要瓶頸及解決途徑進行研究，并展望其未來的發(fā)展前景及主要方向。

關(guān)鍵詞：工程機械；電動化；發(fā)展現(xiàn)狀；前景

1引言

隨著環(huán)境污染的加劇以及國家對“碳達峰、碳中和”的要求，發(fā)展綠色、清潔能源成為現(xiàn)代工業(yè)戰(zhàn)略的核心。因此，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革的背景下，工程機械產(chǎn)品的節(jié)能減排形勢尤為嚴峻。電動工程機械具有零排放、低噪聲的特點，發(fā)展純電動設(shè)備產(chǎn)業(yè)，已漸成為世界各國在工程機械行業(yè)解決能源短缺、降低環(huán)境污染的首選途徑[1]。工信部也于2020年發(fā)布了《推動公共領(lǐng)域車輛電動化行動計劃》，其中提到加快發(fā)展純電動工程機械。同時，由于非道路移動機械的排放從國三升級到國四，以及后續(xù)升級周期的日益縮短，主機廠也在主動探索工程機械節(jié)能減排的方向。

2工程機械電動化的驅(qū)動力

2.1產(chǎn)品內(nèi)在驅(qū)動力

目前，工程機械領(lǐng)域正面臨著排放法規(guī)的升級，非道路移動機械排放標準將于2022年12月1日正式從國三升級到國四[2]。該標準的升級對工程機械行業(yè)具有重要影響：（1）研發(fā)成本增加。非道路移動機械排放的國四標準測試方法更為復雜，技術(shù)難度更大，不僅需要大量的標定工作，且新增整機PEMS測試，讓主機廠成為責任主體。因此需要比以往投入更大的研發(fā)成本。（2）管理成本增加。一方面，標準對發(fā)動機有效壽命和排放質(zhì)保期提出了要求，因此需要主機廠引導規(guī)范用戶使用保養(yǎng)，規(guī)范用戶采用高品質(zhì)機油和低硫燃油，以確保工程機械在全生命周期的有效使用。另一方面，標準要求主機廠要對每臺工程機械進行申報，需要配備更多的支撐人員。（3）零部件成本增加。一方面，排放標準的升級意味著需配備更全面排放后處理系統(tǒng)，包括DPF系統(tǒng)、SCR系統(tǒng)等配置。另一方面，排放標準的升級會提升后處理系統(tǒng)的溫度和增加后處理系統(tǒng)的體積，導致物料質(zhì)量的升級和數(shù)量的增加。依據(jù)目前現(xiàn)有的技術(shù)手段和物料成本，對于大型工程機械主機廠而言，每臺成本增加在10000～20000元，而小廠的單臺成本增加更多[3]。

2.2產(chǎn)品外在驅(qū)動力

目前發(fā)展綠色、清潔能源是我國工業(yè)戰(zhàn)略的核心，無論是機動車輛還是工程機械都處于向新能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。特別是當前“碳達峰、碳中和”概念不斷升溫，工程機械產(chǎn)品的節(jié)能減排形勢尤為嚴峻，無論是生產(chǎn)方還是使用方，受環(huán)保方面的監(jiān)管都在逐步加嚴。同時，傳統(tǒng)采用內(nèi)燃機作為動力的工程機械其噪聲大、排放高、振動大的缺點與當前越來越強調(diào)駕駛者舒適性的發(fā)展方向背道而馳，越來越多的用戶都開始將電動工程機械作為自己下一次采購的對象。因此，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革的背景下，各家主機廠只有搶先布局，加快推出優(yōu)質(zhì)的電動化工程機械產(chǎn)品才能搶占市場。另一方面，隨著“三電”技術(shù)逐步成熟，電池、電機等核心零部件的制造成本不斷降低，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模逐步加大，工程機械從研發(fā)成本至采購成本都在不斷降低，產(chǎn)品在終端市場的競爭力逐步提升。特別是在當前油價逐步攀升的時期，電動工程機械的性價比更是受到了人們的廣泛關(guān)注。根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)博雷頓的測算，當其裝載機產(chǎn)品的使用周期超過兩年后，節(jié)省的燃料費用和維護費用即可覆蓋電動產(chǎn)品相對內(nèi)燃產(chǎn)品的銷售差價。因此，以往采用內(nèi)燃機產(chǎn)品的售價優(yōu)勢也在逐步的消失。

3我國電動工程機械的發(fā)展現(xiàn)狀

我國新能源工程機械正處于關(guān)鍵的萌芽時期，以挖掘機、裝載機為代表的工程機械電動化如雨后春筍。但是，電驅(qū)動工程機械相較于傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機為動力的產(chǎn)品成本仍偏高，且工作環(huán)境較為受限。目前，電驅(qū)動工程機械的生產(chǎn)廠家也主要集中頭部在大型主機廠，中聯(lián)重科目前發(fā)布了純電動泵車、非公路純電動寬體自卸車等8大系列16種新能源產(chǎn)品，并宣布了純電動攪拌車、混合動力高空作業(yè)平臺等系列產(chǎn)品也將逐步上市。三一重工目前已下線超過10款電動化產(chǎn)品，產(chǎn)品涵蓋了挖掘機、起重機、攪拌車、自卸車及路面機械。徐工推出了電動裝載機、電動挖掘機、電動起重機、電動叉車、電動重卡等。柳工發(fā)布了多款電動挖掘機和裝載機，并且在快速充電技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)方面有了重要突破，可在1h充滿約80%的電量。在上下游產(chǎn)業(yè)融合方面，三一重工與寧德時代簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，在電動化領(lǐng)域達成緊密合作，針對工程機械的工作特點開發(fā)專屬的動力電池，更能提升產(chǎn)品的性能。中聯(lián)重科則通過發(fā)展智能制造切入綠色發(fā)展的賽道，通過與Land-ing.AI達成合作，利用人工智能來優(yōu)化電動工程機械產(chǎn)品，更是在今年隆重下線了全球首臺純電動汽車起重機。晉工新能源則與中科院海西研究院泉州裝備制造研究中心、國網(wǎng)商用電動汽車投資有限責任公司等科研院所和產(chǎn)業(yè)鏈伙伴簽約，率先在業(yè)內(nèi)實現(xiàn)純電裝載機市場化應(yīng)用。

4主要瓶頸及解決途徑

4.1工作環(huán)境受限

工程機械的日常工作環(huán)境通常較為惡劣，存在著高寒、高溫、塵土多及振動大等特點，對產(chǎn)品的電池和電機的品質(zhì)提出了較高的要求。并且工程機械速度較低，多數(shù)產(chǎn)品無法上道路行駛，難以實現(xiàn)長距離、頻繁移動充電，往往需要額外的配套設(shè)施[4]。當前新能源工程機械主要應(yīng)用于港口、城建、物流園等封閉和固定的工作環(huán)境，以及對產(chǎn)品噪聲和排放有特定要求的場合。因此，要做到電動工程機械的全面落地，主機廠既要不斷提升自身的研發(fā)能力，更要加大與各方面的交流合作，包括：1）加強與上游材料企業(yè)的研發(fā)合作，開發(fā)輕量化、高強度的材料以降低電池帶來的額外重量；2）加強與電池、電機廠商的研發(fā)合作，針對工程機械的工作特點，在零部件研發(fā)的初期就考慮適用產(chǎn)品的使用場景，做到加強補漏；3）加強與政府部門的溝通交流，推動配套設(shè)施的不斷完善。

4.2使用成本較高

當前，電驅(qū)動的工程機械產(chǎn)品相較以內(nèi)燃機為動力的產(chǎn)品成本偏高是制約該類產(chǎn)品大幅推廣的重要原因，同時電池在使用過程中性能的不斷衰減和后期較高的維護成本也影響了消費者的購買決策。一方面，隨著電池、電機等零部件技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，其成本在不斷下降而技術(shù)水準在不斷提升，因此加大對產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本的研發(fā)是企業(yè)在進行產(chǎn)品電動化進程中的重中之重。同時企業(yè)要加強產(chǎn)品的宣傳，將產(chǎn)品最新的性能質(zhì)量介紹給目標用戶，提升他們的購買信心。另一方面，企業(yè)要拋棄內(nèi)燃機產(chǎn)品的研發(fā)思路，針對電動化產(chǎn)品的特點，開發(fā)全新平臺，將產(chǎn)品設(shè)計、工藝流程、質(zhì)量控制、生產(chǎn)進度等各個環(huán)節(jié)進行全面的改革，發(fā)揮出電動化產(chǎn)品布置靈活、平臺適應(yīng)性強及傳動系統(tǒng)簡單的特點。同時，行業(yè)中的頭部企業(yè)應(yīng)該聯(lián)合起來，積極與政府部門進行溝通交流，推動對購買電動工程機械產(chǎn)品進行補貼，降低消費者的負擔。

4.3行業(yè)整體研發(fā)能力較弱

工程機械領(lǐng)域企業(yè)整體的研發(fā)能力較弱，相較于車輛在新能源領(lǐng)域的全面發(fā)展，工程機械電動化的推廣主要集中在頭部的幾大主機廠，因此雖然不斷有電動工程機械的明星產(chǎn)品推出，但整個行業(yè)中的電動化存在感不強。目前，工程機械在電動化領(lǐng)域尚無國家標準，企業(yè)間形成了各自的技術(shù)壁壘，不利于行業(yè)的整體發(fā)展。因此急需推出相關(guān)領(lǐng)域的國家標準，規(guī)范統(tǒng)一的試驗方法和技術(shù)要求，并進一步規(guī)范核心零部件的規(guī)格尺寸和通訊協(xié)議以降低小企業(yè)的研發(fā)成本和使用成本。并且，統(tǒng)一的標準有助于高校、研發(fā)機構(gòu)和檢測機構(gòu)的參與，助推工程機械電動化技術(shù)的發(fā)展。同時隨著頭部主機廠技術(shù)的不斷發(fā)展，也能將成熟技術(shù)逐步的外溢，以點帶面推動全行業(yè)技術(shù)的革新。

5發(fā)展前景

盡管工程機械在通往電動化的道路上仍有許多的挑戰(zhàn)，但存在著更多的是機遇，新能源工程機械是目前工程機械領(lǐng)域最大的藍海。交通運輸部、生態(tài)環(huán)境部等多家部委均對工程機械的節(jié)能減排、綠色發(fā)展提出了要求，在未來會有越多越多的港口、市區(qū)工地、物流中心要求使用電動化的工程機械。根據(jù)博世公司的市場預(yù)測，電動工程機械有望在2023—2025年快速增長，預(yù)計到2025年電動化工程機械的滲透率將達到25%[4]。隨著工程機械電動化進程的不斷加快，電動工程機械既需要深化技術(shù)革新，又要拓展產(chǎn)業(yè)鏈條，才能在新一輪的技術(shù)革命中占領(lǐng)高地。因此，建議工程機械主機廠在未來的發(fā)展中關(guān)注以下幾點方向：（1）聯(lián)動上下游，打造綠色新產(chǎn)業(yè)。工程機械在走向電動化的進程中不僅是對自身技術(shù)進行革新，更是要對整個上下游鏈條進行重塑，包括了用電環(huán)境、用電設(shè)施及核心零部件等。因此，需要主機廠打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，主動與合作方建立緊密的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。另外，借助著電動化的契機，主機廠可以從單純的制造型企業(yè)走向包含服務(wù)的綜合型企業(yè)，為下游的銷售商、購買方提供能源管理、電池租賃等多種服務(wù)，多角度降低產(chǎn)品全生命周期成本，凸顯電動化的優(yōu)勢。（2）擁抱智能網(wǎng)聯(lián)，賦能工程機械。當前智能化和電動化是引領(lǐng)“中國制造2025”的兩駕馬車，電動化是對工程機械動力系統(tǒng)的升級，而智能網(wǎng)聯(lián)則是賦予工程機械全新的大腦。在工程機械產(chǎn)品方面，智能網(wǎng)聯(lián)主要體現(xiàn)在3個方面：1）基于單機集成化操作與智能控制技術(shù)，提升產(chǎn)品的操作性能和安全性能；2）基于智能監(jiān)控、檢測及遠程故障診斷與維護技術(shù)，降低產(chǎn)品的故障率并延長產(chǎn)品的生命周期；3）基于網(wǎng)絡(luò)的機群集成控制與智能化管理技術(shù)，實現(xiàn)大型作業(yè)場所的無人化運營。（3）借助電動化東風，走進高端市場。高端市場是每個工程機械企業(yè)都渴望占領(lǐng)的板塊，而傳統(tǒng)的內(nèi)燃動力工程機械國外產(chǎn)品相對更成熟，擁有一定的技術(shù)壁壘。而在此輪的電動化進程中，剛好可以利用我國在三電系統(tǒng)領(lǐng)域積攢的領(lǐng)先優(yōu)勢，借助電動化進程的彎道進行超車，推出高端的電動化工程機械產(chǎn)品，抓住進入高端市場的重要機遇。因此，生產(chǎn)企業(yè)要在這輪大革新中，沉下心，打好牌，推出高穩(wěn)定性、高安全性、高操作性的產(chǎn)品，助力企業(yè)走向世界。

6結(jié)束語

隨著國家層面在電動化方面的不斷推廣和扶持，相信會有越來越多的企業(yè)加入到工程機械電動化的賽道。在發(fā)展工程機械電動化的過程中，還應(yīng)將智能化和輕量化融合到產(chǎn)品的開發(fā)中，相信未來電動化、智能化、高端化將是工程機械行業(yè)發(fā)展趨勢，并成為驅(qū)動行業(yè)長期發(fā)展的新動力。同時，各企業(yè)要通過團結(jié)行業(yè)力量，整合上下游渠道，將綠色發(fā)展注入到工程機械的開發(fā)理念中，以技術(shù)創(chuàng)新帶動產(chǎn)業(yè)變革，推動工程機械與社會環(huán)境、自然環(huán)境更為和諧的相處。

參考文獻

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[3]張海霞.備戰(zhàn)“國四”工程機械動力系統(tǒng)再升級[J].建筑機械化，2018（12）：16-17.

[4]楊艷麗，王大宇，孟凱.工程機械電動化未來可期[J].建筑機械，2021（6）：3.

作者：王豪 單位：廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院