锂电池在轨道交通场

锂电池在轨道交通领域的市场分析 摘要： 在煤炭、石油、天然气等一次能源逐渐枯竭的今天，人类正积极 的开展对太阳能、风能、潮汐能、生物能等多种可再生能源的开发与 利用。 需要一定的存储介质对新型能源在时间和空间的不可控性进行 调节。锂电池体积小，能量密度高，无污染，是性能优越的新能源存 储介质。 目前铁路机车用电池以铅酸、镍镉电池为主，铅酸电池虽然价格 较低，但是使用维护不便， 工作中容易产生酸雾，其强烈的腐蚀性使 得铁路职工及旅客安全面临潜在威胁， 而且该电池又存在较笨重、能 量效率低、使用寿命短等缺点；镍镉电池由于本身含有剧毒物质镉， 制造过程中对人体有很大危害并且回收困难， 遭到了国内外环保人士 的强烈抵制，欧盟 Rohs 指令已强令禁止在欧盟各国使用，并且该系 列电池电压低，充放电过程中存在记忆效应，自放电严重。随着新型 能源的出现，对其替代成为必然。 本文对现有的轨道交通客户需求进行了调研，对市场情况、竞争 对手进行了分析，为公司在轨道交通市场的开拓作为方向性指导。 1、调研概述调研概述 锂电池产业在中国迅速崛起，国家在电动汽车，电力储能行业都 投入了积极的政策扶持。但在轨道交通领域的应用还处于研发阶段。 目前铁路机车用电池以铅酸、 镍镉电池为主， 铅酸电池虽然价格较低， 但是使用维护不便，工作中容易产生酸雾，其强烈的腐蚀性使得铁路 职工及旅客安全面临潜在威胁， 而且该电池又存在较笨重、 能量效率 低、使用寿命短等缺点；镍镉电池由于本身含有剧毒物质镉，制造过 程中对人体有很大危害并且回收困难， 遭到了国内外环保人士的强烈 抵制，欧盟 Rohs 指令已强令禁止在欧盟各国使用，并且该系列电池 电压低，充放电过程中存在记忆效应，自放电严重。随着新型能源的 出现，对其替代成为必然。 为了指导公司在轨道交通市场的开发，本文选择了国内轨道交通 市场中可能应用到锂电池的领域， 涵盖了机车起动电源市场、 升弓电 源市场、牵引机车电源市场、备用电源市场市场、信号系统蓄电池市 场、其他机车电源市场。对相关的生产企业进行了的拜访，探讨锂电 池在行业内的应用，列表如下： 被调研单位被调研人 武汉邮电研究院虹信有限公司电源事业部技术总监 武汉铁路局紫云工贸有限公司宋工程师 南车株洲电力机车有限公司 南车戚野堰机车有限公司 城规开发部张经理 吴宏天产品设计部主任设计 师 南车戚野堰机车研究所 哈尔滨铁路局电务器材公司 孙复天秘书长 王瑜总工程师 2 沈阳铁路局电务器材公司 西安铁路局车辆段 调研 目的 调研 时间 2 2．轨道交通市场调研情况及产品需求．轨道交通市场调研情况及产品需求 杨原厂长 陈段长 了解轨道交通市场、轨道交通的技术需求和市场概况 2011 年 8 月 16 日-2011 年 8 月 30 日 目前国际从事轨道交通的规划和修建工作， 规划的线路总长度超 过 7000 公里。已有 43 个国家的 320 座城市修建了轨道交通。 世界上 一些新兴的工业化国家乃至发展中国家也在积极建设城市轨道交通， 据不完全统计，已有至少 200 个城市正在进行[1]。 首先电源在内燃机车方面具有很大的潜力， 目前内燃机车主要采 用镍镉与磷酸铁锂电池， 在锂电池方面的需求主要为后备电源以及启 动电源。 2.12.1 机车起动电源市场机车起动电源市场 起动用蓄电池一直是机车用蓄电池行业的主导产品，无论产量、 产值、规模都占这个行业第一位。 该次调研中，南车株洲电力机车有限公司、 南车戚野堰机车有限 公司对起动电源有一定需求，南车株洲电力机车有限公司饶经理介 绍，目前该公司主要生产电力机车，准备使用锂电池作为启动电源， 目前正在研发阶段，据介绍目前使用的电池为苏州星恒公司的。 南车 戚野堰机车有限公司吴宏天主任介绍说， 目前公司主要以生产内燃机 车为主，曾经该公司的内燃机车占据了机车市场的大部分， 由于后来 采用电力机车较多，所以目前内燃机车主要应用在非客运， 但市场依 旧客观，目前在内燃机车方面也准备采用锂电池，且试验成功后，将 会大批量采用。 3 从本次调研情况看，目前机车厂所实验电池型号上来看， 起动电 源用锂电池的需求主要集中在 450AH 类型的电池。要求功率为30KW， 电压为 110V。电流要求 2000 安培瞬间启动。 2.22.2 升弓电源市场升弓电源市场 升弓电源在机车领域有着很大的份额和市场， 在升弓前由电源供 电。 目前在机车领域，使用升弓电源较多，该次拜访，主要使用升弓 电源的客户有：南车株洲电力机车有限公司、 南车戚野堰机车有限公 司，南车株洲电力机车有限公司饶经理介绍， 目前该公司在前期一直 使用铅酸以及镍镉电池作为升弓电源， 目前准备使用锂电池作为升弓 电源， 目前正在研发阶段， 据介绍目前使用的电池为苏州星恒公司的。 南车戚野堰机车有限公司吴宏天主任介绍说， 目前在内燃机车方面准 备试验采用锂电池，且试验成功后，将会大批量采用。 从电池上来看， 目前轨道交通升弓电源的需求主要集中在170AH、 200AH 两种类型的电池，电压为 70V、110V。 2.32.3 牵引机车电源市场牵引机车电源市场 机车牵引用蓄电池：按行业协会对 13 家企业的汇总，2009 年产 量为 131.99 万 KVAH， 由于这个产量不是全国所有蓄电池产量的统计， 约占统计量的 70％， 所以中国牵引用蓄电池的实际需求量约为 145.7 万 KVAH，根据中国实际发展情况定平均年增长率为 9％，从而预测 2011 年需求量为 159.18 万 KVAH。 本次调研，使用牵引机车电源的厂家有武汉铁路局紫云工贸有限 公司， 据宋总工程师介绍目前该单位在铁路上主要针对客户开发无线 遥控牵引装置,可以用到锂电池. 运用环境 1 海拔高度：≤1000 米 2 环境温度：－10℃～＋45℃ 4 3 相对湿度：月平均不大于 90％，最高相对湿度不大于 95% 4 供电电源：AC380V50HZ（三相五线制） 5 工作制：间歇工作，连续工作不小于 4 小时 6 工作场地：室内、外 技术要求 1、采用高性能锂蓄电池作为动力源， 2、牵引装置上设置电池充放电设备，就近设置充电插座，进行充放 电，具备电池容量监控、电池容量低于30%时报警提示功能。 3、牵引装置具有故障显示报警装置和紧急停车装置； 4、 设备采用高性能锂电池供电， 电池充放电不少于 2000 个充电周期。 主要技术参数 设备连续工作时间：不小于 4 小时 充电电压 AC380V±10％，50HZ 充电电流接口≤40A 电源装置 设备应采用锂电池作为系统电源，配备电池管理系统及车载充电机。 电池生产标准符合国家相关锂电池标准。电池容量应该满足运行要 求，工作时间应大于4 小时。充电时间符合工作要求。充电过程满足 蓄电池充电标准， 具备防过充、 过流等自我保护功能， 具备充电电压、 电流数值显示功能。电池管理系统能满足对电池的有效管理， 并能对 单节电池进行管理。电源装置安装应保证拆装方便。 初步拟定电池组要求如下： 采用48V200AH锂电池组(实际达不到满负载4小时工作时间暂且 不管他)，配电池管理系统，具有能量均衡功能，配车载充电器，采 用变频驱