欧洲电动卡车充电基础设施建设

施建设 充电已成为电动卡车的一个不可或缺的部分。各参与方竞相提供端到端解决方案，但在车辆、充电设施和电网方面仍面临大规模应用的挑战。 作者 ： Anna Herlt 和 Eugen Hildebrandt 与 Henrik Becker 预计全球电动卡车的大规模推广将需要密集的充电网络以确保这些零排放车辆的运行。对于欧洲而言，麦肯锡估计到2030年，整个大陆将需要超过30万个公共和私用充电桩，而目前的数量约为1万个。 可以在仓库内夜间充电以使用低功率充电器，或在例如装卸货物时使用快速充电器进行补充电量。许多这类卡车并不一定需要公共充电。直到2030年，这些应用场景将覆盖该大陆超过50%的电动卡车。 欧洲电卡货车的另40%将用于工业或消费品在高速公路上进行单一工作日的枢纽到枢纽运输。3每日行程距离会有所不同——从250公里到超过800公里不等，但通常每辆车的距离是固定的。由于涉及更长的距离，许多这些卡车将需要在公共充电点进行额外的充电以补充其仓库充电。 新建基础设施代表一项重大挑战。构建 robust的充电网络预计需要截至 2040 年投入约 400亿欧元的资本。其中，到 2030 年需要投入约70 亿欧元，而目前公开承诺的资金不到四分之一。1充电网络建设也将消耗大量能源，到2030年每年将消耗约20太瓦时的电量，约占欧洲总电力需求的0.5％。获得如此多的能量通常意味着在已经拥挤的电网中获取额外的容量。 多日长途旅行的卡车占剩余的5%。这一类车辆将是 electrization 最缓慢的领域。由于它们通常超出基地范围行驶、每日行程较长、行程距离和目的地变化较大，并且车队停车场中很少有自然装卸的机会，这些电动卡车将高度依赖公共充电设施。随着时间的推移，随着公共充电设施的日益普及，单日和多日长途电动卡车的比例将会显著增加。 同时，机遇无限。由于电动卡车充电市场尚未被现有玩家完全占据，来自各行各业的企业都有机会塑造市场参与者生态系统，创建新的业务或形成战略合作伙伴关系。 这篇文章基于麦肯锡未来移动性中心（McKinsey Center for Future Mobility）和麦肯锡电动车辆充电基础设施服务线（McKinsey’s EV Charging Infrastructure service line）的研究。2我们分析未来十年乃至更长时间内欧洲充电网络的发展趋势，并识别出参与者需要解决的主要挑战。我们的分析还详细说明了车队运营商在制定其卡车充电基础设施成功扩展策略时所需采取的步骤——这些努力必然需要车队运营商、卡车制造商、交钥匙工程采购和建设（EPC）公司、金融提供商以及能源和基础设施玩家之间的协作行动。 对于每个应用场景，车队运营商将不得不权衡多种因素以确定其最优车辆配置。虽然较大的电池可以提供更长的续航里程，但它们价格昂贵且重量较大，因此会减少载货能力。而快充站数量越多，即使在满足一定操作灵活性的情况下，卡车电池也可以变得更小（更轻）。对于有规律使用模式的卡车，如线 haul 或私有车队，在强制驾驶员休息期间进行快充以补充电池电量是一种吸引人的选择（如图1所示）。 在实践中，这样的优化往往受到欧洲物流行业结构的影响而变得复杂。大多数道路运输市场并非由专门用于特定、可预测路线的私人车队构成，而是通常以临时性安排用于单次运输或作为为期不到三年的短期合同的一部分。因此，在优化车辆规格时，大多数车队运营商需要在运营中留有较高的灵活性余地，这使得充电基础设施的规划变得更加困难。 电动卡车将如何在欧洲使用 ？ 欧洲首批商用电动卡车主要用于单日行程。这包括从中央设施配送、城市路线、多式联运班车以及短途枢纽到枢纽的运输。这些卡车的常规且可预测的运营模式将使它们能够 Web <2024> < MCK249106 在欧洲的卡车充电 > <附件 1 4 > 附件 < 1 > 充电基础设施、行驶模式和电池尺寸必须协同优化以高效地电动化卡车运营。 1假设在 400 kW 直流充电器强制中断 45 分钟期间充电。 麦肯锡公司 欧洲的充电基础设施部署将分两个阶段进行 并且提供更高功率、快速充电设施，在运营过程中（如在登机口装卸货物时或在驾驶员换班期间）进行补充电量。这种基础设施可以逐步部署，以与运营商电动卡车车队的增长同步。然而，大型安装的速度可能在短期内受到当地电网限制的影响，从而被抑制。 镜像这些卡车电动化趋势，欧洲的第一阶段充电基础设施将安装在私营车队仓库或半公共枢纽。到2030年后，第二阶段将允许扩大公共充电基础设施的规模，鉴于中高压电网位置预期将增加的接入和容量升级。 对于自行运营物流业务的车队运营商而言，基于仓库的基础设施开发提供了坚实的企业案例，这得益于短途卡车可预测的行驶路线以及运营商的能见度。而对于外包物流业务，位于枢纽附近的共享充电公园可以有助于促进卡车电动化，同时也能将每个参与者的投资和运营风险降至最低。在整个大陆范围内，预计从现在到2030年，EBIT利润池将达到2亿欧元。这些利润来源于整体解决方案、不同充电硬件销售与设计、工程和安装，以及30万台充电桩的充电点管理软件，再加上批发能源利润。 在2030年前，接近主要工业区或物流枢纽的充电设施，甚至包括私人枢纽内的设施，甚至直接设在装卸码头处的充电设施，将占所有充电基础设施的90%以上，预计总投资将达到55亿欧元，并有望到2030年覆盖卡车用电需求的75%。这些充电器将服务于分拨或枢纽对枢纽的应用场景，这将是第一代电动卡车中应用最广泛的部分。根据运营需求的不同，车队枢纽将利用不同类型的充电器组合（包括AC 40 kW和DC 50 kW至400 kW及以上），而功率较低、较慢的充电器则主要用于夜间为车辆充电。 电池更换。尽管这种方法具有优势（如与当前快速充电协议相比，更高的车辆运行时间，并且由于电池在更换站静置时采用较慢的充电方式延长了电池的总使用寿命），将其引入欧洲不仅需要转向标准化（而非差异化）的电池包，还需要新的电池融资和电池更换网络的商业模式。 与仓库式充电相比，欧洲的公共充电基础设施的发展将较为缓慢。到2030年，该大陆将仅有4000个用于慢充（过夜充电）的公共充电点和12000个快充点，总共需要投资150亿欧元。考虑到预计更高的平均功率和利用率，到2030 年，公共充电站预计将占到电力分配总量的25%。5然而，到2030年后，随着越来越多的长途电动卡车进入市场，公共基础设施建设将逐渐扩大。到2040年，我们预计欧洲高速公路上将安装总计10万个公共充电点，提供电动卡车总用电量的45%。这些充电网络将由诸如欧盟的替代燃料基础设施法规或各种国家补贴计划等监管目标所塑造，并很可能会由专业的充电点运营商（CPOs）建设和运营。 建立最佳的充电基础设施意味着在每个方面都坐在驾驶座上 在规划 electrify 车队枢纽时，运营商需要考虑多种约束条件，如运营需求和可用电网容量。为了优化车队枢纽和公共地点的成本和车辆停机时间，运营商可以遵循五项活动步骤。 为成本优化的充电基础设施创建蓝图。为了确定所需充电器的类型（包括大小和功率等级）和数量，以及它们的布局，车队枢纽运营商需要对未来的电动车队运营有详细的理解。理想情况下，这需要对每种特定的卡车应用场景进行详细的分析，包括卡车每天行驶的距离、电池容量、是否需要边行驶边充电、卡车将承载的货物重量，以及它在整个白天将会停靠的次数。根据计划的充电模式、可用空间以及卡车规格（宽度、长度和转弯半径），充电器可以安装在装卸区、等待区或停车位。对于外包物流运营，充电基础设施的需求最好与相关运输提供商合作评估。为了最大限度地提高操作灵活性和充电器利用率，这些设置通常会偏向于在共享位置安装高功率充电器。 我们预计公共快充桩将是最具盈利性的基础设施类型，其利润池在2030年前的价值将达到5亿欧元。这是因为车队运营商预计愿意为快速充电支付溢价，例如在司机强制休息期间，从而最大限度地减少停机时间。此外，当快充桩得到充分使用时，它们每天会吸引大量的能源需求，使CPO能够销售大量这种高价电能。6相反，公共快充桩面临较大的商业风险，因为长途卡车的初始采用速度较慢，且需要覆盖更大的地理区域。CPOs（充电网络运营商）可以通过让一些车队运营商作为锚定客户来保证一定的能源利用率，从而分散其投资风险。CPOs随后可以对按需使用能源的客户收取溢价。 公共 Overnight 充电代表最小的利润池（3000万欧元），因为需要这种充电方式的使用案例数量较少（如图表 2 所示）。 为了避免运营复杂性，运营商可能需要考虑在一个地点仅安装有限种类的充电器。此外，探索司机班次的变化或其他运营模式可能有助于运营商优化充电基础设施的利用，并减少所需的总充电器数量。所有设计都需要符合适用的建筑或安全法规（例如，保险或消防安全）的要求，并且需要提前足够的时间以获得必要的批准。 这些预测假设欧洲卡车制造商将继续开发针对特定卡车定制的电池，并且这些电池不打算在车辆之间互换。这种替代性的电池更换方法已经在电池可以快速更换（通常在几分钟内）的情况下被完全充电并替换掉放电电池的方法，在中国非常流行，大约一半的电动重型卡车具备这一能力。 Web <2024> 麦肯锡公司 估算功率需求。大多数电动卡车车队将需要大量的电力。通过理解其总功率需求及其一天中的分布情况，车队运营商可以确定他们与电力电网连接的规模。通过调整运营操作，如改变卡车的启动时间、司机的班次和休息时间，可以实现一天中功率需求的更均衡分布，从而可能减少对现有电网连接升级的成本，并降低所需充电点的总数。 建立网格访问。根据车队运营商所在的位置和电力需求，新的电力容量可能无法通过现有的电网连接和合同框架获得。车队运营商需要了解升级电网连接涉及的内容。这仅仅是商业谈判以修改电力合同（如果仍有足够的传输能力），还是需要实际进行建设工作并额外部署电力设备？他们是否需要升级变电站或直接连接到输电网络？ 缓冲电池（或备用电池）——当较少卡车在站时充电，然后在高峰需求时段放电以补充卡车燃料——也可以帮助减少对电网的电力需求。此外，通过避免昂贵的高峰需求费用，它们可以有助于降低平均电费。这样的局部微电网还可以进一步通过当地发电进行补充，例如通过太阳能或风能。 电网升级可能代价高昂且耗时长久，时间跨度从几个月到几年不等，具体取决于所需的升级类型。由于这些较长的前置时间，车队应提前数年制定电动化和充电基础设施的发展规划，以应对道路上任何有意义的卡车部署。尽早请求电网升级可能有助于优先获取任何可用的未使用容量，从而降低费用并缩短时间周期。 提供端到端充电基础设施解决方案将是车队枢纽电气化的关键。 能力往往被高估，服务水平协议也往往没有得到恰当的构建。另一种选择是各种合作伙伴之间的合作，例如电力公司、充电硬件供应商和CPO（充电点运营商），每方都提供价值链中的特定部分。 规划实施。车队枢纽运营商通常会采取逐步的方法来安装其充电基础设施。确定合适的加速序列和时间表将取决于预期的卡车电动化率以及在建设阶段可以容忍的操作中断程度。运营商可以通过选择专门从事充电基础设施安装的承包商来减轻建设成本和对日常运营的影响。 机队枢纽收费市场仍处于起步阶段 少数车队运营商拥有应对部署卡车充电基础设施所需每一步所需的全部能力。大多数运营商将需要各种技能的支持，例如对充电硬件互操作性的深入技术见解、了解许可和能源供应，或开发本地工程和建设网络。 定义运营模式。执行上述步骤将需要多种技能。这些技能包括对充电硬件的深入技术专业知识以及对许可、标准和能源供应的市场理解。此外，建立和运行充电基础设施意味着要建立本地网络来进行规划、工程和建设工作，并开发维护协议、电力来源的能力，以及可能涉及公共充电桩的价格和支付能力。 卡车制造商、公用事业公司、交钥匙EPC公司、充电硬件供应商以及CPO（充电点运营商）都可以在此方面提供价值（如图3所示）。然而，由于卡车充电生态系统仍在发展之中，协议仍需成熟，