鋰電池在軌道交通場

1、鋰電池在軌道交通領域的市場分析摘要：在煤炭、石油、天然氣等一次能源逐漸枯竭的今天，人類正積極 的開展對太陽能、風能、潮汐能、生物能等多種可再生能源的開發(fā)與 利用。需要一定的存儲介質對新型能源在時間和空間的不可控性進行 調節(jié)。鋰電池體積小，能量密度高，無污染，是性能優(yōu)越的新能源存 儲介質。目前鐵路機車用電池以鉛酸、銀鎘電池為主，鉛酸電池雖然價格 較低，但是使用維護不便，工作中容易產生酸霧，具強烈的腐蝕性使 得鐵路職工及旅客安全面臨潛在威脅， 而且該電池又存在較笨重、能 量效率低、使用壽命短等缺點；銀鎘電池由于本身含有劇毒物質鎘， 制造過程中對人體有很大危害并且回收困難， 遭到了國內外環(huán)保人士 的

2、強烈抵制，歐盟 Rohs指令已強令禁止在歐盟各國使用，并且該系 列電池電壓低，充放電過程中存在記憶效應，自放電嚴重。隨著新型 能源的出現(xiàn)，對其替代成為必然。本文對現(xiàn)有的軌道交通客戶需求進行了調研，對市場情況、競爭 對手進行了分析，為公司在軌道交通市場的開拓作為方向性指導。1、調研概述鋰電池產業(yè)在中國迅速崛起，國家在電動汽車，電力儲能行業(yè)都 投入了積極的政策扶持。但在軌道交通領域的應用還處于研發(fā)階段。 目前鐵路機車用電池以鉛酸、銀鎘電池為主，鉛酸電池雖然價格較低， 但是使用維護不便，工作中容易產生酸霧，具強烈的腐蝕性使得鐵路 職工及旅客安全面臨潛在威脅，而且該電池又存在較笨重、能量效率 低、使用

3、壽命短等缺點；銀鎘電池由于本身含有劇毒物質鎘，制造過 程中對人體有很大危害并且回收困難，遭到了國內外環(huán)保人士的強烈 抵制，歐盟Rohs指令已強令禁止在歐盟各國使用，并且該系列電池 電壓低，充放電過程中存在記憶效應，自放電嚴重。隨著新型能源的 出現(xiàn)，對其替代成為必然。為了指導公司在軌道交通市場的開發(fā)，本文選擇了國內軌道交通 市場中可能應用到鋰電池的領域， 涵蓋了機車起動電源市場、升弓電 源市場、牽引機車電源市場、備用電源市場市場、信號系統(tǒng)蓄電池市 場、其他機車電源市場。對相關的生產企業(yè)進行了的拜訪，探討鋰電 池在行業(yè)內的應用，列表如下：被調研單位被調研人武漢郵電研究院虹信有限公司電源事業(yè)部技術總

4、監(jiān)武漢鐵路局紫云工貿有限公司宋工程師南車株洲電力機車有限公司城規(guī)開發(fā)部張經理南車戚野堰機車有限公司吳宏天產品設計部主任設計 師南車戚野堰機車研究所孫復天秘書長哈爾濱鐵路局電務器材公司王瑜總工程師2沈陽鐵路局電務器材公司楊原廠長西安鐵路局車輛段陳段長調研 目的了解軌道交通市場、軌道交通的技術需求和市場概況調研 時間2011年8月16日-2011年8月30日2.軌道交通市場調研情況及產品需求目前國際從事軌道交通的規(guī)劃和修建工作， 規(guī)劃的線路總長度超 過7000公里。已有43個國家的320座城市修建了軌道交通。世界上 一些新興的工業(yè)化國家乃至發(fā)展中國家也在積極建設城市軌道交通， 據(jù)不完全統(tǒng)計，已有至

5、少200個城市正在進行川。首先電源在內燃機車方面具有很大的潛力，目前內燃機車主要采 用銀鎘與磷酸鐵鋰電池，在鋰電池方面的需求主要為后備電源以及啟 動電源。機車起動電源市場起動用蓄電池一直是機車用蓄電池行業(yè)的主導產品，無論產量、 產值、規(guī)模都占這個行業(yè)第一位。該次調研中，南車株洲電力機車有限公司、南車戚野堰機車有限 公司對起動電源有一定需求，南車株洲電力機車有限公司饒經理介 紹，目前該公司主要生產電力機車，準備使用鋰電池作為啟動電源， 目前正在研發(fā)階段，據(jù)介紹目前使用的電池為蘇州星恒公司的。南車戚野堰機車有限公司吳宏天主任介紹說，目前公司主要以生產內燃機 車為主，曾經該公司的內燃機車占據(jù)了機車市

6、場的大部分，由于后來采用電力機車較多，所以目前內燃機車主要應用在非客運， 但市場依 舊客觀，目前在內燃機車方面也準備采用鋰電池，且試驗成功后，將 會大批量采用。從本次調研情況看，目前機車廠所實驗電池型號上來看， 起動電 源用鋰電池的需求主要集中在 450A陵型的電池。要求功率為30KW 電壓為110V。電流要求2000安培瞬間啟動。開弓電源市場開弓電源在機車領域有著很大的份額和市場，在開弓前由電源供電。目前在機車領域，使用開弓電源較多，該次拜訪，主要使用開弓 電源的客戶有：南車株洲電力機車有限公司、南車戚野堰機車有限公 司，南車株洲電力機車有限公司饒經理介紹，目前該公司在前期一直使用鉛酸以及銀

7、鎘電池作為開弓電源，目前準備使用鋰電池作為開弓 電源，目前正在研發(fā)階段，據(jù)介紹目前使用的電池為蘇州星恒公司的。 南車戚野堰機車有限公司吳宏天主任介紹說，目前在內燃機車方面準備試驗采用鋰電池，且試驗成功后，將會大批量采用。從電池上來看，目前軌道交通開弓電源的需求主要集中在 170AH 200AH兩種類型的電池，電壓為 70M 110V。牽引機車電源市場機車牽引用蓄電池：按行業(yè)協(xié)會對 13家企業(yè)的匯總，2009年產 量為131.99萬KVAH由于這個產量不是全國所有蓄電池產量的統(tǒng)計， 約占統(tǒng)計量的70%,所以中國牽引用蓄電池的實際需求量約為 145.7 萬KVAH根據(jù)中國實際發(fā)展情況定平均年增長率

8、為9%,從而預測2011年需求量為159.18萬KVAH本次調研，使用牽引機車電源的廠家有武漢鐵路局紫云工貿有限 公司，據(jù)宋總工程師介紹目前該單位在鐵路上主要針對客戶開發(fā)無線 遙控牽引裝置，可以用到鋰電池.運用環(huán)境1海拔高度： 1000米2環(huán)境溫度：10c+45C43相對濕度：月平均不大于90%,最高相對濕度不大于95%4供電電源：AC380V50H Z三相五線制）5工作制：間歇工作，連續(xù)工作不小于 4小時6工作場地：室內、外技術要求1、采用高性能鋰蓄電池作為動力源，2、牽引裝置上設置電池充放電設備，就近設置充電插座，進行充放電，具備電池容量監(jiān)控、電池容量低于 30%寸報警提示功能。3、牽引裝

9、置具有故障顯示報警裝置和緊急停車裝置；4、設備采用高性能鋰電池供電，電池充放電不少于2000個充電周期。主要技術參數(shù)設備連續(xù)工作時間：不小于4小時充電電壓AC380V 10%, 50HZ充電電流接口W 40A電源裝置設備應采用鋰電池作為系統(tǒng)電源，配備電池管理系統(tǒng)及車載充電機。電池生產標準符合國家相關鋰電池標準。電池容量應該滿足運行要求，工作時間應大于4小時。充電時間符合工作要求。充電過程滿足 蓄電池充電標準，具備防過充、過流等自我保護功能，具備充電電壓、 電流數(shù)值顯示功能。電池管理系統(tǒng)能滿足對電池的有效管理，并能對 單節(jié)電池進行管理。電源裝置安裝應保證拆裝方便。初步擬定電池組要求如下：采用48

10、V200AHi電池組（實際達不至U滿負載4小時工作時間暫且 不管他），配電池管理系統(tǒng)，具有能量均衡功能，配車載充電器，采 用變頻驅動器驅動佛山金泰德勝 YDQ5.5-4交流電機，電機額定功率5.5KW 電機額定電流115A,電池電壓48V。另外電池，電池管理系統(tǒng)（不接電機負載也需要給電池管理系統(tǒng) 自己供電），車載充電器（充電時不能向電機負載供電），鑰匙開關（鑰 匙開關閉合接通電池管理系統(tǒng)供電），急停開關（斷開電機負載供電）， 電機負載（電池管理系統(tǒng)在檢測沒有過放電或電流過大時允許向電機 負載供電，過放電或電流過大時斷開電機負載供電 ）如何接線滿足功 能要求。牽引機車用電池需求為采用 48V20

11、0AH鋰電池組，配電池管理系 統(tǒng)，具有能量均衡功能，配車載充電器，采用變頻驅動器驅動，電機 額定功率5.5KW 電機額定電流115A,電池電壓48V。當然根據(jù)不同 類型的機車，技術參數(shù)會產生一定的變化。備用電源市場市場蓄電池主要供柴油機起動用。另外，在無輔助發(fā)電時，向機車照 明、安全行車裝置、微機等輔助裝置提供電源。每臺機車由48節(jié)電池串聯(lián)供電，總電壓96VDC 4個單體裝入一電池箱，共12箱，分兩 組（6箱一組），裝于車底燃油箱兩側。本次調研，準備使用鋰電池的公司有南車株洲電力機車有限公 司、西安鐵路局車輛段、南車戚野堰機車有限公司，據(jù)介紹，備用電 源作為機車不可缺少，且很重要的部分，在機車

12、上均由應用，目前基 本使用的都是鉛酸和銀鎘電池，但隨著國家對鉛酸電池的限制力度， 目前機車廠也在嘗試使用鋰電池，如南車株洲電力機車有限公司、西 安鐵路局車輛段、南車戚野堰機車有限公司，且在南京地鐵中已經采 用蘇州星恒的電池，所以目前該市場具有很大的潛力。據(jù)介紹，在機場上采用的鋰電池，均衡充電采用限流恒壓方式。 一般情況下，充電電流不應超過 0.1C10A,特殊情況下，充電電流可 為0.15C10A,不要使之高于0.25C10A。其中C10為溫度修正系數(shù)， 其值C10=5001+0.006 （t 25）,式中t為環(huán)境攝氏溫度。若環(huán)境 溫度25度，則前面三個電流值分別 50A、75A、125A恒壓

13、是為了防止電池過充，其范圍為每節(jié)電池2.352.4V,對機車而言，恒壓范圍為112.8115.2V。在恒壓充電過程中，若充電 電流連續(xù)3h無顯著變化，則可認為電池充飽。蓄電池放電容量與放電電流大小、終止電壓高低及溫度高低有 關。一般情況下，放電電流越小，終止電壓越低，溫度越高，放電容 量越大。須注意的是：放電時，電池電壓不能低于其終止電壓（ 5h 放電率，終止電為1.7V;若為10h放電率，則終止電壓為1.8V。）以 不影響蓄電池的壽命。25G車內照明、控制電路及電子防滑器等小功率設備的應急電源 規(guī)格及指標，電池組標稱電壓及容量：48V、40AH電池最大放電以及最大充電電流均為20A。信號系統(tǒng)

14、蓄電池市場鋰電池用于扳道信號、電源屏、信號系統(tǒng)供電系列。在本次調研 中使用電源為扳道信號、電源屏、信號系統(tǒng)供電的客戶有沈陽鐵路局 電務器材廠楊原廠長，沈陽鐵路局電務器材廠是鐵道部重點生產鐵路信號產品及器材 的專業(yè)廠家，主營電源設備，檢測設備。位于沈陽市繁華地段太原街 商貿區(qū)，交通便利，年銷售額 3000萬元。工廠現(xiàn)有九大系列300余 種電源電子產品，主要服務于鐵路信號行業(yè)。目前鋰電池主要用于扳 道信號、電源屏、信號系統(tǒng)供電，用于室內，溫度要求-25 C“一40。 C ,功率、電壓要求220V、24V,維持半小時，電池容量要求小容量 電池，目前主要使用的電池容量為40AH以下，電流最大7安培放電

15、， 用于室內，溫度要求-25 C“40 C ,功率、電壓要求220M 24V, 維持半小時，要求小容量電池，目前主要使用的電池容量為40AH以下，電流最大7安培放電。其他機車電源市場哈爾濱鐵路局電務器材公司目前能使用到鋰電池的為太陽能電 池，該太陽能電池主要用于鐵路的輔助設備，目前在該領域已經有產品投入使用，目前使用的電池為佳貝斯電池，在技術方面的要求為： 功率、電壓分兩組并網(wǎng)供電，電壓12V,電池容量30AH-40AH使用電流2安培。3,軌道交通市場總結3.1軌道交通市場綜述通過此次調研的分析總結，得出一般軌道交通車輛有以下主要部 分：(1)車體(2)動力轉向架和非動力轉向架(3)牽引緩沖連

16、接裝置(4)制動裝置(5)受流裝置(6)車輛內部設備(7)車輛電氣系統(tǒng)車輛內部設施以及車輛電氣系統(tǒng)使用電源，主要用于備用電源和開弓電源。軌道建設配套裝備主要包括：(1)通信設備(2)供電設備(3)環(huán)境控制與車站設備(4)運輸管理組織通信設備以及供電設備使用電源，主要作為備用電源以及儲能電 源。2002年2月，根據(jù)軌道交通裝備發(fā)展需要，國務院決定由原中國鐵路機車車輛工業(yè)總公司分立重組為：中國南方機車車輛工業(yè)集團公司中國北方機車車輛工業(yè)集團公司這是我國兩家最大的軌道交通裝備制造企業(yè)。國內有50多家軌道交通裝備主要企業(yè)都成為這兩家公司的成員單位。 在我國現(xiàn)行的鐵 路運輸裝備業(yè)生產和采購體制下，兩大集

17、團占據(jù)了鐵道部購置的機 車、客車、貨車、動車組及車輛配件中 95%U上的市場份額。在軌道交通裝備制造方面，最強的國家有德國、法國、加拿大和 日本等?？邶嫲偷习査雇谖鏖T子口其他在軌道交通裝備供應方面，三大跨國公司占有全球市場50%Z上的份額，分別為：加拿大龐巴迪公司占23%法國阿爾斯通公司占18%德國西門子公司占14%所以我公司重點攻關對象主要為中國南車和中國北車， 目前中國 南車以及北車所生產機車的用戶主要為各大路局， 所以各大路局在車 輛生產上具有很重要的話語權，所以路局也是重要公關對象。目前，在交通車輛與機電設備十大系統(tǒng)中， 信號系統(tǒng)國產化率只 有50%-60%自動售檢票系統(tǒng)的國產化率

18、為 60%-70%深圳地鐵1 號線信號系統(tǒng)國產化率為53.91%,通信系統(tǒng)國產化率為54.6%,屏蔽 門為54.4%,防災報警系統(tǒng)（FAS為66%車輛段設備為72.9%。廣 州地鐵2號線車輛國產化率為61.83%,自動售檢票為62.5%,屏蔽門 為77.2%。由于這些設備系統(tǒng)國產化率偏低，直接影響設備綜合國產 化率只能徘徊在70溢右。車輛國產化率雖然達到70%勺目標，但關鍵技術仍掌握在西門子、 阿爾斯通、龐巴迪、東芝等幾家大公司手中；這些公司的產品仍占有 國內絕大部分市場份額。A型車的總體設計仍由國外供貨商負責，其 列車試驗仍由國外公司主導。此次調研共調研8家單位，其中電務器材公司主要為鐵路提

19、供 輔助設備，如太陽能信號燈、后備電源、元器件等，機車廠對電池方 面的需求較大，但目前市場尚不成熟，仍在試驗中，如株洲機車廠， 主要以生產內燃機車為主，如果能與之合作共同試驗研發(fā)，成功后將 會為我公司帶來巨大的市場，目前鐵路局車輛段會有一些分公司專為 鐵路提供配套設施，如武漢鐵路局紫云工貿有限公司，主要依據(jù)鐵路 上的要求進行生產，目前我公司與之合作維修牽引機車的電源系統(tǒng)， 據(jù)此可知，重點攻關大型機車廠并與路局溝通好關系，是我公司軌道交通發(fā)展的重要途徑之一，其次與各器材廠以及路局下屬的公司合 作，可在配套電源有所進展。3.2本次調研軌道交通車輛方面電池主要競爭對手供應商產品供應商全稱SAFT中國

20、總代理10蓄電池SAFT上海HOPECK京辦事處荷貝克電源系統(tǒng)（上海）有限公司新鄉(xiāng)太行電源新鄉(xiāng)太行電源（集團）有限責任公 司蘇州星恒蘇州星怛電源有限公司3.3軌道交通客車廠經初步統(tǒng)計，得出國內主要的軌道交通車輛制造企業(yè)市場占有率 情況見圖，從圖中可以得知，長春軌道交通客車公司憑借起步早，資 金技術力量雄厚等優(yōu)勢“搶占” 了國內軌道車輛的半壁江山，但是， 國內軌道交通車輛市場競爭已經形成，其他企業(yè)正在迎頭趕上 2。所以我公司一方面要繼續(xù)攻關長春客車廠， 另一方面要做好后起 之秀以株洲電力機車有限公司為代表的客車公司的攻關工作。3.4城市軌道交通車輛市場分布情況分析目前，國內城市軌道車輛分布于15

21、個城市，包括4個直轄市、 8個省會城市和3個大中型城市。在這15個城市中，對3家企業(yè)發(fā) 出過車輛訂單的有北京、天津、上海、廣州、深圳、沈陽 6個城市, 其余9個城市對1家企業(yè)發(fā)出過車輛訂單，如長春、南京、大連等。 另外，已獲批建設但還未訂購車輛的還有哈爾濱、青島等 7個城市ii上 . OD長妙,長崎麗軍股許郁松司 工一岫口盼司 唐山翎監(jiān)車部陵任公司 鼠或春應輛郁船同 膾司 株洲電物車都盼司國內城市軌道車輛市場分布圖4.總結目前，我國軌道交通還處于發(fā)展初期，各個城市軌道交通或者在 規(guī)劃中，或者在建設中?；A設施建設周期較長，需求形成較慢，直 接導致了軌道車輛的市場形態(tài)更傾向于買方市場， 而各企業(yè)在逐個出 現(xiàn)的市場需求面前，也就不可避免地出現(xiàn)高度競爭的態(tài)勢。 由于面臨 的環(huán)境具有相似性，國內軌道車輛制造企業(yè)在發(fā)展市場方面也就基本 遵循統(tǒng)一的規(guī)律，主要包括以下兩點：12(1)從總體來看，各企業(yè)在自身研發(fā)、制造、營銷能力范圍內， 都在盡可能地擴大市場覆蓋范圍，爭取更多的市場份額，所以我公司 此時可爭取與鐵路局以及客車制造廠共同合作， 推進我公司電池的進 入力度。(2)從市場發(fā)展戰(zhàn)略來看，我公司應遵循“由近及遠”的原則。 首先，通過建立合作框架協(xié)議建立與本地區(qū)軌道交通客車廠的友好關 系，以本地區(qū)市場為立足點，在周邊