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货运电动化如何破题?
2021年10月09日 文章来源:美国环保协会  阅读  

为了实现巴黎协定气候目标,交通领域电气化已经成为全球共识。其中,中国在新能源汽车发展方面成绩斐然,目前已经和欧洲成为全球最大的两个新能源汽车市场。不过,由于受续航里程和基础设施的限制,货运电动化(包括纯电动货车和氢燃料电池货车)的实现仍具挑战,而货车又是汽车污染排放的主要来源,尤其是在氮氧化物和颗粒物方面。

 
因此,为减少污染物排放,货运电动化势在必行。
 
在此背景下,2021年9月14日下午,中国能源模型论坛(CEMF)“2035低碳发展与美丽中国目标”主题研究(CEMF03)货运电动化系列研讨会第二期在北京成功召开。
 
本次研讨会聚焦货运电动化,围绕货运电动化政策、技术路径和成熟度、环境影响分析、基础设施建设和商业模式、减排潜力等进行了深入探讨。会上,电动汽车百人会、江淮汽车、国家新能源汽车技术创新中心、国家电投启源芯动力的专家进行了专题介绍,国家发改委能源研究所、清华大学能源、环境、经济研究所、美国环保协会北京代表处的专家参加了研讨。
 
本系列研讨会为CEMF03的重要组成部分,由中国能源模型论坛和中国能源网共同组织。
 
货运电动化意义重大,研讨会成果将助力中国能源模型论坛研究
 
中国能源模型论坛(CEMF)成立于2015年,由清华大学公共管理学院(SPPM)、清华大学产业发展与环境治理研究中心(CIDEG)与美国环保协会(EDF)共同发起。论坛旨在集合国内外能源、经济、环境研究领域领先的模型团队,共同探讨模型方法学的最新进展与未来趋势,促进国内外模型团队的协作、互动及沟通,提高模型团队开发和应用模型的能力。
 
CEMF03以“2035低碳发展与美丽中国目标”为主题,旨在链接2035美丽中国目标和全球气候治理进程,搭建2030碳达峰目标与2060碳中和目标之间的桥梁,推动“一带一路”建设,引领全球生态文明建设,构建人类命运共同体,打造美丽地球。
 
货运领域排放的污染物远高于其他交通领域。货运电动化,一方面要解决碳减排的问题,一方面要做好碳减排和污染物协同控制的问题。此次研讨会对货运电动化路径等方面的探讨非常重要,相关成果将为模型团队提供输入。
 
新能源货车:
10年后或大规模商业化
 
中国交通领域有8亿吨的二氧化碳,其中60%来自于柴油排放,这种情况下非常有必要推动货运的电动化。据清华大学测算,电动汽车在70%煤电的情况下依然比燃油车碳足迹低,在污染物排放方面更是如此。但是,我们大概需要10年时间才能实现新能源商用车的规模化、商品化,任重道远。
 
在政策方面,中国已经基本上形成了支持新能源货运车辆的多维度政策体系,目前正在进行商用车积分政策的研究。北京、上海、深圳等地对新能源货车都有一些支持政策,尤其是深圳,目前深圳新能源物流车保有量不仅是全中国第一,而且是全球第一。
 
电动汽车百人会常务副秘书长刘小诗指出,新能源货运车辆发展的驱动力主要包括技术提升、政策推动、市场拓展、基础设施配套、商业模式创新五方面。一般预计,2025年轻中型新能源货运车辆销量渗透率达到6.3%至10%,在非常乐观的情境下有望达到20%。
 
氢燃料电池货车:
将进入发展快车道
 
全球氢能与燃料电池发展方面,不管是欧美还是日韩,都已经逐步地确立氢能在国家能源体系中的定位。欧洲发布了氢能路线图,美国也发布了氢能整体的规划,而日韩一直把氢能作为主要的发展方向,特别是韩国近两年有超过日本的趋势。欧美和日韩都有非常成熟的企业,把氢能一直作为他们主要的发展方向。
 
中国燃料电池汽车的发展步入了商业化运营初期。2021年8月13日,财政部、工信部、科技部、国家发改委、国家能源局联合发布了《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》,最终确定了京津冀、上海、广东三个城市群作为示范应用。
 
国家新能源汽车技术创新中心教授级高级工程师梁晨指出,中国在燃料电池、电堆、车辆、氢系统等方面都已有长足进展。5年前选一个电堆或者找一个空压机,可能国内是找不到的。但是5年之后,现在如果找一个电堆、空压机、循环泵,做集成,对我们整个行业都不是难事。现在我们国内有很多供应商和合作商,进行系统的集成和推进工作。
 
燃料电池能够满足商用车长距离和重载荷的运输需求,对于柴油机的替代具备重要的意义。国内将商用车作为燃料电池汽车的先头领域,尤其是燃料电池轻卡和燃料电池公交车的发展最为迅速,在各地陆续出现了氢燃料电池公交车的示范运营项目。随着最新补贴的政策公布,燃料电池重卡将是短周期发展的主流方向。未来,在政策、市场、技术的多维推动下,燃料电池货车将迈向发展快车道。
 
短途倒运重卡:
换电模式前景广阔
 
国家电投启源芯动力、北方大区事业部总经理孙峰认为,在重卡、工程机械等领域,换电模式相对于充电具有优势。充电模式有一些弊端,比如充电缓慢,运营效率比较低,价格比较昂贵。现在电车的成本基本上是燃油车的两倍,我们通过换电应用实现了车电分离的模式,电车我们可以采用租赁的模式,跟电池银行结合起来之后,可以降低客户初期投入的成本。而且充电需要占有很大的场地,而且对电网的压力也是非常大的,但是用换电就可以解决这个问题。
 
换电模式推广的重点场景包括电厂场景(因电厂有电价优势)、矿山场景(比如煤矿)、重工业场景(主要指钢厂)、港口场景、城市场景(如渣土车、混凝土搅拌车)等。
 
全国短倒重卡换电模式前景广阔。全国重卡的保有量约为700万辆,其中有300万辆是短倒重卡,一台重卡的碳排放相当于200-300辆轿车的碳排放,如果全国的300万辆重卡都能够实现电动化的话,能够显著降低中国原油的对外依存度。

商用车:
碳排放核算尚有不确定性因素
 
中国乘用车碳排放已经有较深入的研究,中汽中心已经连续三年发布了乘用车碳排放的报告,但是商用车碳排放的准确数据还不是特别多。而且商用车比乘用车车型复杂(从3.5吨以下至49吨以上,车辆差别非常大),这也增加了计算的难度。行业要尽快确定商用车的碳计算方法,共同建立数据模型。
 
目前汽车行业碳排放研究方法主要有三种:
 
一是自上而下的,根据交通运输行业整体能耗数据计算交通的碳排放量;
 
二是自下而上的,依据不同交通方式的出行需求计算交通的碳排放量;
 
三是全生命周期法,对不同的交通工具,从生产到淘汰做全生命周期的能耗计算,这种方法对碳足迹的评价更加全面和准确。第三种方法得到业内的普遍认同,但是相关参数的选择有待进一步明确。
 
因为商用车燃油消耗更大,商用车燃料周期碳排放的比例要高于乘用车(车辆周期碳排放占比则相对下降)。
 
江淮汽车新能源商用车开发管理部部长苏松林认为,在单车减碳方面,对于车企来说,燃料周期方面要降低整车的能耗(如果是电池就是电耗),这涉及轻量化技术、传动效率提升以及控制策略的优化等;车辆周期方面车企要聚焦绿色工厂,用技术实现长保养里程以及提升材料的可回收利用率等;在行业(车队)的减碳方面,车企应该聚焦车辆电动化率的提升、车辆的生产能耗的降低以及材料利用效率的提升。电力清洁化也至关重要,车辆电动化率的提升和电力排放因子的降低协同实现碳达峰。
 
针对会议主题,各位专家进行了深入交流和探讨。

清华大学能源、环境、经济研究所副研究员周胜指出,重卡领域是发展氢燃料电池汽车还是发展电动汽车,要注意避免恶性竞争,而且补贴政策的一些漏洞要及时补上。国家发改委能源研究所研究员姜克隽表示,现在乘用车电动化已经进入正常化的一种状态,而货车非常类似于四五年前乘用车的状况。无论是哪一个路线,要鼓励企业按照自己的市场走,预计未来几年内方向会明晰。
 
本次研讨会显示,货运电动化发展速度超出预期,成为新的行业热点。综合专家观点,我们对未来货运电动化发展有如下几点建议:
 
1 尽快研究出台商用车积分政策,使积分政策覆盖更多碳排放较多、环境影响较大的车型。
 
2 在全生命周期碳排放计算方面,加强对商用车的重视,尽快对商用车碳排放相关因子、计算方法进行明确。这对了解商用车排放现状和指导未来政策制定都具有重要的指导意义。
 
3 在氢燃料电池货车领域,要加强大功率燃料电池系统的技术研发,并着力降低全产业链的成本。
 
4 鼓励商业模式创新。鼓励企业在“电池银行”、短途倒运重卡换电模式方面进行创新。
 
5 加速提高电力系统的清洁发电比例,进一步提升货运电动化的减排潜力。鉴于货运电动化发展非常迅速,中国能源模型论坛CEMF03货运电动化系列研讨会未来将继续举办。