锂电池在轨道交通市场.docx

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锂电池在轨道交通市场

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

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

城规开发部张经理

南车戚野堰机车有限公司

吴宏天产品设计部主任设计师

南车戚野堰机车研究所

孙复天秘书长

哈尔滨铁路局电务器材公司

王瑜总工程师

沈阳铁路局电务器材公司

杨原厂长

西安铁路局车辆段

陈段长

调研目的

了解轨道交通市场、轨道交通的技术需求和市场概况

调研时间

2011年8月16日-2011年8月30日

2．轨道交通市场调研情况及产品需求

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。

2.1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。

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。

2.2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。

2.3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℃

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，采用变频驱动器驱动佛山金泰德胜YDQ5.5-4交流电机，电机额定功率5.5KW，电机额定电流115A，电池电压48V。

另外电池，电池管理系统（不接电机负载也需要给电池管理系统自己供电），车载充电器（充电时不能向电机负载供电），钥匙开关（钥匙开关闭合接通电池管理系统供电），急停开关（断开电机负载供电），电机负载（电池管理系统在检测没有过放电或电流过大时允许向电机负载供电，过放电或电流过大时断开电机负载供电）如何接线满足功能要求。

牵引机车用电池需求为采用48V200AH锂电池组，配电池管理系统，具有能量均衡功能，配车载充电器，采用变频驱动器驱动，电机额定功率5.5KW，电机额定电流115A，电池电压48V。

当然根据不同类型的机车，技术参数会产生一定的变化。

2.4备用电源市场市场

蓄电池主要供柴油机起动用。

另外，在无辅助发电时，向机车照明、安全行车装置、微机等辅助装置提供电源。

每台机车由48节电池串联供电，总电压96VDC，4个单体装入一电池箱，共12箱，分两组（6箱一组），装于车底燃油箱两侧。

本次调研，准备使用锂电池的公司有南车株洲电力机车有限公司、西安铁路局车辆段、南车戚野堰机车有限公司，据介绍，备用电源作为机车不可缺少，且很重要的部分，在机车上均由应用，目前基本使用的都是铅酸和镍镉电池，但随着国家对铅酸电池的限制力度，目前机车厂也在尝试使用锂电池，如南车株洲电力机车有限公司、西安铁路局车辆段、南车戚野堰机车有限公司，且在南京地铁中已经采用苏州星恒的电池，所以目前该市场具有很大的潜力。

据介绍，在机场上采用的锂电池，均衡充电采用限流恒压方式。

一般情况下，充电电流不应超过0.1C10A，特殊情况下，充电电流可为0.15C10A，不要使之高于0.25C10A。

其中C10为温度修正系数，其值C10=500[1+0.006（t－25）]，式中t为环境摄氏温度。

若环境温度25度，则前面三个电流值分别50A、75A、125A。

恒压是为了防止电池过充，其范围为每节电池2.35～2.4V，对机车而言，恒压范围为112.8～115.2V。

在恒压充电过程中，若充电电流连续3h无显著变化，则可认为电池充饱。

蓄电池放电容量与放电电流大小、终止电压高低及温度高低有关。

一般情况下，放电电流越小，终止电压越低，温度越高，放电容量越大。

须注意的是：

放电时，电池电压不能低于其终止电压（5h放电率，终止电为1.7V；若为10h放电率，则终止电压为1.8V。

）以不影响蓄电池的寿命。

25G车内照明、控制电路及电子防滑器等小功率设备的应急电源规格及指标，电池组标称电压及容量：

48V、40AH，电池最大放电以及最大充电电流均为20A。

2.5信号系统蓄电池市场

锂电池用于扳道信号、电源屏、信号系统供电系列。

在本次调研中使用电源为扳道信号、电源屏、信号系统供电的客户有沈阳铁路局电务器材厂杨原厂长，

沈阳铁路局电务器材厂是铁道部重点生产铁路信号产品及器材的专业厂家，主营电源设备，检测设备。

位于沈阳市繁华地段太原街商贸区，交通便利，年销售额3000万元。

工厂现有九大系列300余种电源电子产品，主要服务于铁路信号行业。

目前锂电池主要用于扳道信号、电源屏、信号系统供电，用于室内，温度要求-25°C“—40°C，功率、电压要求220V、24V，维持半小时，电池容量要求小容量电池，目前主要使用的电池容量为40AH以下，电流最大7安培放电，用于室内，温度要求-25°C“—40°C，功率、电压要求220V、24V，维持半小时，要求小容量电池，目前主要使用的电池容量为40AH以下，电流最大7安培放电。

2.6其他机车电源市场

哈尔滨铁路局电务器材公司目前能使用到锂电池的为太阳能电池，该太阳能电池主要用于铁路的辅助设备，目前在该领域已经有产品投入使用，目前使用的电池为佳贝斯电池，在技术方面的要求为：

功率、电压分两组并网供电，电压12V，电池容量30AH-40AH，使用电流2安培。

3.轨道交通市场总结

3.1轨道交通市场综述

通过此次调研的分析总结，得出一般轨道交通车辆有以下主要部分：

（1）车体

（2）动力转向架和非动力转向架

（3）牵引缓冲连接装置

（4）制动装置

（5）受流装置

（6）车辆内部设备

（7）车辆电气系统

车辆内部设施以及车辆电气系统使用电源，主要用于备用电源和升弓电源。

轨道建设配套装备主要包括：

（1）通信设备

（2）供电设备

（3）环境控制与车站设备

（4）运输管理组织

通信设备以及供电设备使用电源，主要作为备用电源以及储能电源。

2002年2月，根据轨道交通装备发展需要，国务院决定由原中国铁路机车车辆工业总公司分立重组为：

v中国南方机车车辆工业集团公司

v中国北方机车车辆工业集团公司

这是我国两家最大的轨道交通装备制造企业。

国内有50多家轨道交通装备主要企业都成为这两家公司的成员单位。

在我国现行的铁路运输装备业生产和采购体制下，两大集团占据了铁道部购置的机车、客车、货车、动车组及车辆配件中95%以上的市场份额。

在轨道交通装备制造方面，最强的国家有德国、法国、加拿大和日本等

。

在轨道交通装备供应方面，三大跨国公司占有全球市场50%以上的份额，分别为：

加拿大庞巴迪公司占23％

法国阿尔斯通公司占18％

德国西门子公司占14％

所以我公司重点攻关对象主要为中国南车和中国北车，目前中国南车以及北车所生产机车的用户主要为各大路局，所以各大路局在车辆生产上具有很重要的话语权，所以路局也是重要公关对象。

目前，在交通车辆与机电设备十大系统中，信号系统国产化率只有50%～60%，自动售检票系统的国产化率为60%～70%。

深圳地铁1号线信号系统国产化率为53.91%，通信系统国产化率为54.6%，屏蔽门为54.4%，防灾报警系统（FAS）为66%，车辆段设备为72.9%。

广州地铁2号线车辆国产化率为61.83%，自动售检票为62.5%，屏蔽门为77.2%。

由于这些设备系统国产化率偏低，直接影响设备综合国产化率只能徘徊在70%左右。

车辆国产化率虽然达到70%的目标，但关键技术仍掌握在西门子、阿尔斯通、庞巴迪、东芝等几家大公司手中；这些公司的产品仍占有国内绝大部分市场份额。

A型车的总体设计仍由国外供货商负责，其列车试验仍由国外公司主导。

此次调研共调研8家单位，其中电务器材公司主要为铁路提供辅助设备，如太阳能信号灯、后备电源、元器件等，机车厂对电池方面的需求较大，但目前市场尚不成熟，仍在试验中，如株洲机车厂，主要以生产内燃机车为主，如果能与之合作共同试验研发，成功后将会为我公司带来巨大的市场，目前铁路局车辆段会有一些分公司专为铁路提供配套设施，如武汉铁路局紫云工贸有限公司，主要依据铁路上的要求进行生产，目前我公司与之合作维修牵引机车的电源系统，据此可知，重点攻关大型机车厂并与路局沟通好关系，是我公司轨道交通发展的重要途径之一，其次与各器材厂以及路局下属的公司合作，可在配套电源有所进展。

3.2本次调研轨道交通车辆方面电池主要竞争对手供应商

产品

供应商

全称

蓄电池

SAFT中国总代理

SAFT上海

HOPECK北京办事处

荷贝克电源系统（上海）有限公司

新乡太行电源

新乡太行电源（集团）有限责任公司

苏州星恒

苏州星恒电源有限公司

3.3轨道交通客车厂

经初步统计，得出国内主要的轨道交通车辆制造企业市场占有率情况见图，从图中可以得知，长春轨道交通客车公司凭借起步早，资金技术力量雄厚等优势“抢占”了国内轨道车辆的半壁江山，但是，国内轨道交通车辆市场竞争已经形成，其他企业正在迎头赶上[2]。

所以我公司一方面要继续攻关长春客车厂，另一方面要做好后起之秀以株洲电力机车有限公司为代表的客车公司的攻关工作。

3.4城市轨道交通车辆市场分布情况分析

目前，国内城市轨道车辆分布于15个城市，包括4个直辖市、8个省会城市和3个大中型城市。

在这15个城市中，对3家企业发出过车辆订单的有北京、天津、上海、广州、深圳、沈阳6个城市，其余9个城市对1家企业发出过车辆订单，如长春、南京、大连等。

另外，已获批建设但还未订购车辆的还有哈尔滨、青岛等7个城市

国内城市轨道车辆市场分布图

4.总结

目前，我国轨道交通还处于发展初期，各个城市轨道交通或者在规划中，或者在建设中。

基础设施建设周期较长，需求形成较慢，直接导致了轨道车辆的市场形态更倾向于买方市场，而各企业在逐个出现的市场需求面前，也就不可避免地出现高度竞争的态势。

由于面临的环境具有相似性，国内轨道车辆制造企业在发展市场方面也就基本遵循统一的规律，主要包括以下两点：

（1）从总体来看，各企业在自身研发、制造、营销能力范围内，都在尽可能地扩大市场覆盖范围，争取更多的市场份额，所以我公司此时可争取与铁路局以及客车制造厂共同合作，推进我公司电池的进入力度。

（2）从市场发展战略来看，我公司应遵循“由近及远”的原则。

首先，通过建立合作框架协议建立与本地区轨道交通客车厂的友好关系，以本地区市场为立足点，在周边地区组织自己的客户群体，小范围内形成品牌影响力；然后，进一步拓展市场，全力争取订单，形成地区据点。

其次结合重点攻关，对长春客车厂以及株洲客车厂、戚墅堰客车厂等公司重点攻关，强力推进我公司产品。

此次调研，可以看出蓄电池在轨道交通市场潜力巨大，但市场仍处于铅酸以及镍镉蓄电池厂商手中，但随着国家对铅酸的限制，目前已有很多的机车厂准备进行锂电池试验，如株洲机车厂以及戚墅堰机车厂，据了解，苏州星恒在2008年开始在轨道交通市场进行公关，前期投入大量资金，多次在全国市场公关，在本次调研中，得知苏州星恒多次到南车戚墅堰机车厂以及南车株洲机车厂等机车厂进行过拜访。

据株洲机车厂张工说，目前这个市场关系复杂，不是我们一朝一夕就能攻克，张工透露，苏州星恒在前期已经做了大量的工作，并且苏州星恒高层对此市场也很关注，在此领域下了很大的力气，在此次到戚墅堰机车厂的调研中，发现苏州星恒有很多宣传册在该单位，据此推断，苏州星恒已经和该单位联系过，通过交流得知，目前该机车厂正准备进行锂电池试验，苏州星恒多次来该单位，想和该单位合作，但目前暂时没有合作，据此可知，在此领域要有所突破，需要很大的努力和公关。

面对轨道交通市场，从调研的结果看，目前有市场，但需要我们去拜访并和客户沟通，做好进入市场的前期技术基础工作。

参考文献：

1）崔凯，林巍、城市轨道交通线网规划的几点研究、

2）郑昌泓、刘凯：

提升我国轨道交通装备制造产业竞争力的策略，《综合运输》，2007年第2期；