智慧货运中心：2024年美国道路运输零排放货运转型：政策、技术、基础设施与市场展望-智慧货运中心零排放货运洞察报告

——智慧货运中心零排放货运洞察术、基础设施与市场展望——智慧货运免责声明该报告所表述的发现、解释和结论基于报告撰写人以及合作伙伴通过可靠渠道所搜集的信息，并尽可能保中梳理了2024年7月前美国这一零排放道路货运主要市场的相关情况，为中国的零排放道路货运相关方本报告的完成亦得益于多方面的支持与帮助。在此谨向所有为本研究提供宝贵意见和建议的专家学者表示诚挚的感谢。特别感谢国际清洁交通委员会(ICCT)、北京智慧绿行科技有限公司的研究专家。他们丰富的行业经验和深刻的洞察为本报告提供了重要参考。他们在可持续发展和零排放交通领域的专业知识极为全智慧货运中心(SmartFreightCentre)2013年在荷兰阿姆斯特丹业的认可支持和积极参与。我们的角色是引导企业走向零排放物流，倡导支持性政策和项目，并提高零排放意识。网站：/en/smart-freight-cent邮箱：infochina@smartfre缩略词表 5美国零排放货运 7 9 4.2国家零排放货运走廊战略NationalZ 33 49 美国零排放货运 76 82参考资料 88附录 95缩略词表AdvancedCleanTruck(ACT)Regulation先进清洁卡车法规BatteryElectricVehicle(BEV)电池电动汽车CaliforniaAirResourcesBoard(CARB)加州空气资源委员会CaliforniaEnvironmentalProtectionAgency(CalEPA)加州环境保护局CaliforniaHydrogenBusinessCouncil(CHBC)加州氢气商业委员会CaliforniaPublicUtilitiesCommission(CPUC)加州公共事业委员会CleanHydrogenProductionStandard(CHPS)清洁氢气生产标准CleanTruckProgram(CTP)清洁卡车计划DepartmentofEnergy(DOE)能源部ElectricVehicleSupplyEquipment(EVSE)电动汽车供电设备FuelCellElectricTruck(FCET)燃料电池电动卡车FuelCellElectricVehicle(FCEV)燃料电池电动汽车GlobalCommercialVehicleDrivetoZero(GCVDrivetoZero)全球商用车辆零排放行动GlobalMemorandumofUnderstanding(GlobalMOU)全球谅解备忘录Heavy-DutyVehicle(HDV)重型车辆HydrogenProductionTaxCredit(PTC)氢气生产税收抵免Medium-andHeavy-DutyZero-EmissionVehicle(MHDZEV)中型和重型零排放车辆Medium-DutyVehicle(MDV)中型车辆MemorandumofUnderstanding(MOU)谅解备忘录NationalElectricVehicleInfrastructure(NEVI)国家电动汽车基础设施NationalRenewableEnergyLaboratory(NREL)国家可再生能源实验室NationalZero-EmissionFreightCorridorStrategy(NZEFCS)国家零排放货运走廊战略NationalZero-EmissionTruckCoalition(NZETC)国家零排放卡车联盟TransportationElectrificationPartnership(TEP)运输电气化合作伙伴关系UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency(EPA)美国环境保护署Zero-EmissionVehicle(ZEV)零排放车辆美国零排放货运--政策温室气体排放对公共健康和福祉有显著影响。在美国，交通运输是温室气体排放的最大单一来源，占其总温室气体排放的33%。在交通运输部门内，重型车辆是第二大排放源，占所有交通排放的21%。14,536kg)到8类（14,969kg及以上）的车辆。在本报告中，归属于上述范围内的车辆统称为中重型车辆。美国的零排放货运政策体系是一个复杂而有序的结构，呈现出多层级、多项目的特点，以加州为先锋，从点到面，循序渐进地推进。从层级来看，主要分为四个部分：联邦法律、高层级规划/战略/项目，战略规划指导下制定的具体规则，以及由法律/法案直接指导的各项激励措施。图:美国零排放货运政策体系示意图首先，联邦法律主要负责制定整体框架和基础性规定，为零排放货运提供法律支持和资金保障。比如，《清洁空气法案》（CleanAirAct）、《两党基础设施法案》（BipartisanInfrastructureLaw,BIL）和《通货膨胀削减法案》（InflationReductionAct,IRA）等法律，设立了严格的排放标准，并提供大量的联邦资金用于基础设施建设和技术研发。除此之外，《清洁空气法案》要求环境保护署（EPA）制定标准，最大限度地减少移动源的空气污染物排放。其次，高层级规划和战略主要负责制定详细的目标和实施路径，指导各级政府制定forTransportationDecarbonization）和《国家零排放货运走廊战略》（NationalZero-EmissionFreightCorridorStrategy）等文件，明确了各阶段的具体目标和实施策略，推动全国范围内的零排放货运进程。加州因有权制定自己的污染物排放和二氧化碳标准，实施了零排放车辆的要求。其出台的《先进清洁卡车规则》（AdvancedCleanTruckRegulation,ACT）等法规，规定了逐步增加零排放重型卡车销售比例的具体目标，为其他地区和国家树立了标杆。最后，各项激励措施则由法律和法案直接指导，旨在通过经济手段鼓励企业和个人参与零排放货运技术的推广和应用。这些激励措施包括税收抵免、补贴和奖励计划，如“商业清洁车辆税收抵免”（CommercialCleanVehicleTaxCredit,45W）和“替1UnitedStatesDepartmentofTransportation.(2024).DecarbonizingUSTransportation:ReporttoCongress.Retrievedfrom/sites//files/2024-07/DOT%20Report%20to%20Congress%20Decarbonizing%20US%20Transportation%20072924%20final.pdf代车辆加油设施税收抵免”（AlternativeVehicleRefuelingPropertyTaxCredit,30C）等，直接推动零排放中重型车辆的市场接受度和普及率。由于美国的政策体系相对复杂，为了明确梳理出政策的主要脉络，本章节将划分为三个主要部分：联邦法律及其支持的激励措施、加州的目标及相关支持政策、以及美国的整体目标及其支持政策。自1970年以来，美国《清洁空气法》一直是美国环境政策的基石，为控制空气污染和车辆排放提供了基本的监管框架。基于这一基础性法规，拜登政府采取了开创性的方法来应对气候变化以及推进交通部门低碳发展。通过《两党基础设施法案》（BIL,2021）以及《通货膨胀削减法》（IRA,2022政府制定了一系列全面的战略。这两项新法案共同投资超过1000亿2美元于清洁交通项目，为政府雄心勃勃的2050年气候目标定下了方向。其中一个关键焦点是中重型车辆的电气化，这是减少排放和经济转型的关键领域。BIL专注于基础设施开发，而IRA则是美国历史上最大的气候行动，两者共同加速了各个领域零排放车辆的过渡。通过税收抵免、补助和贷款等财政手段的结合，这些法案在整个价值链上提供支持，增强并扩展了由清洁空气法建立的监管基础。2AtlasPublicPolicy.(n.d.).$3BillioninFederalFundingforEVstoDate.AtlasEVHub./data_story/3-billion-in-federal-funding-for-evs-to-date/这两部法案有两个共同的特征：广泛而全面的支持以及对关键场景的有针对性的突破。两个法案都保持技术中立的立场，为一系列零排放货运卡车及其所涉及的环节提供支持。这种灵活性鼓励市场驱动的创新，同时确保实现减排目标的进展。首先，从财务支持上看，这些法案的一个突出特点是涉及对整个中重型车辆电气化价值链的支持，例如：这种多管齐下的方法可确保向零排放中重型货车过渡过程中，从生产到运营都得到全方位保障。第二，通过确定重点工作场景，两个法案有策略地逐步推进交通领域零排放目标。港口通常是城市区域内主要的排放源之一，且因为其装卸场景具有高频短倒的特征，是适合交通电气化的首选场景之一，因此出台了具体的支持项目以资助其电气化推进。此外，联邦车队被寄予期望能作为交通电气化的示范，例如，美国邮政服务（USPS）的车队被分配了17.1亿美元用于电气化改造。同时，该立法不仅关注车辆部署，其条款还涵盖了本国保护主义和社会影响。例如IRA对电池和关键矿物在国内生产的激励措施，旨在建立有弹性的供应链并创造就业机会。BIL优先考虑社区公平，专门针对农村和服务不足的社区进行基础设施开发。为了深入了解BIL和IRA两个法案在推动中型和重型车辆向零排放转型方面的具体措施，下表列出了与中重型车辆相关的主要关键条款和资金安排：标题描述牵头机构资金 (百万美元)资金类型与MHDV的相关性充电和补能基础设施赠款对公共可用的电动车充电基础设施、氢燃料施、丙烷燃料加气基础设施(仅限中型和重型车辆)以及天然气燃料加气基础设施的补助计划。优地区、低收入和中等收入社区,以及私人停车位较少的部赠款间接(基础设施)港口设施卡车排放减排项目旨在减少港口设施卡车空转的项目,包括研究港口电气部赠款促进电网灵活性技术部署项目为各种增强电网灵活性的方法提供资金,包括车对电网部赠款间接(基础设施)先进能源制造与回收赠款项目为多种“先进能源”制造设施提供资金,包括制造电动部赠款港口基础设施发展计划为提高港口弹性的项目提供资金,包括港口电气化和“用于拖运的电动汽车充电或加氢基础设施,以及为港部赠款间接(基础设施)表:BIL中与MHDV相关的条款除了BIL之中规定的项目外，IRA在以下方面新增了一些税收抵免、贷款计划等作标题描述牵头机构资金 元)资助类MHDV的相关性合格商用清洁车辆给予电动和其他非汽油/柴油卡车30%的抵免,为配抵免额上限为插电式混合动力汽车购车价的15%,EV和FCEV车辆购买价格的30%或增量成本(以较低者为准),对于6,350千克以下的车辆,抵免额上限为部免清洁重型车辆补助计划美元,其中30%的资金将用于职业3零排放卡车。包括为更换零排放车辆提供资金,建立零排放车辆补能基础设施,劳动力发展和培训,以及支持采用零排放车局先进技术汽车制造计划的清洁汽车制造设施,其中30亿美元用于先进技术汽车制造计划,以生产或在美国进行组装的先进技术车辆,前提是此类先进技术车辆在任何可能的操作模(包括BEV与FCEV)。部款国内制造业转换补贴尼亚州等8个州的11家汽车工厂提供17亿美元(约123亿元人民币),支持他们进行改造升级,帮助企业生产电动汽车供应链相关的产品,包括电动摩托车部BEV)美国邮17.1亿美元拨款,用于购买、设计和安装基础设政服务施,以支持邮政系统配置或租赁零排放递送车辆。项清洁车局替代燃重型卡车充电基础设施税收抵免,将激励措施从每项料补能部亿免财产抵施)职业用零排放卡车是指专为特定行业（如建筑、垃圾处理、物流等）设计的无尾气排放车辆。清洁制氢税收抵免最高3美元的税收抵免。合格的清洁氢,生产每公部免 源)表:IRA中与MHDV相关的条款美国在零排放货运方面雄心勃勃，加州一马当先，率先制定了一系列中长期目标。通过制定和发布战略或规划的方式明确中重型货车零排放货运的基本目标和拟采取的政策措施。图:加州目标及支持政策加州的N-79-20行政令由州长加文·纽森于2020年签署，是一项关键的顶层政策，同时也标志着加州在零排放货运领域的重要承诺。该行政令的核心目标是：州内所有新售乘用车和卡车的销售将达到100%零排放。如果条件允许，州内所有道路上的中型和重型车辆将在2045年实现100%零排放。为了实现这一远大目标，加州相继推出了一系列配套法规和措施，以确保政策目标得到有效支持和推进。3.1先进清洁卡车规则AdvancedCleanTruckRegulation,ACT加州于2020年6月首次出台了《先进清洁卡车规则》（AdvancedCleanTruckRegulation,ACT），这是全球最强有力的监管途径之一。该详情销售要求2024年:从2024起,所有认证2b-8级内燃机整车的制造商将被要求销售零排放卡车。2035年:零排放卡车销量需要占2b-3级卡车销量的55%,占4-8级直排卡车销量的75%,占牵引车销量的40%。至2045年,所有在加州销售的卡车新车将全部转型为零排放汽报告要求公司和车队报告:包括零售商、制造商、经纪人和其他人在内的大型雇主必须报告有关货运表:ACT规则详情4Qin,L.,&An,F.(2020).AnalysisandInsightsonCalifornia'sAdvancedCleanTrucksRegulation.InnovationCenterforEnergyandTransportation(iCET)./admin/upload/2020110944169937.pdf(source:/resources/fact-sheets/advanced-cIean-fIeets-reguIationsummary)图:2b-8类组别的零排放车辆销售预测同级别的零排放货车,积分额度上限为正常零排放积分额度的75%5CaliforniaAirResourcesBoard.(n.d.).AdvancedCleanTrucks./our-work/programs/advanced-clean-trucks分不足。积分系统允许制造商在一定规则下通过购买或交易积分来灵活管理其合规需3.2先进清洁车队规则AdvancedCleanFleets,ACF这是世界上首个明确宣布将终止内燃机卡车销售类别描述开始时间完成时间制造商从2036年开始,车辆制造商只能在加州销售零排放中型和重型车辆。牵引卡车从2023年底开始,新注册牵引卡车必须是零排放。到2035年,所有进入高优先级和联邦车队从2024年开始,车队必须仅购买ZEV,并从2025年开始在使用寿命结束州和地方机构加州及地方政府车队从2024年开始购买的新车中至少50%必须为零排放,表:《先进清洁车队》规则详情梳理的其他利益相关者提供了确定性，从而刺激了对零排放车队以及电网升级和扩建的投3.3其他激励措施类别详情帮助车队购买ZECVs,并加速其市场初期引入代金券提供销售点折扣,金额从$20,000至$310,000不等,具体取决于车辆资格适用于合格的电动、混合动力或天然气卡车和公交巴士(不得与CarIMoyer计划合并使用)表:HVIP项目详情要贡献。66CaliforniaHVIP.(n.d.).HVIPImpact.RetrievedAugust24,2024,from/impact/3.3.2卡尔莫耶空气质量达标计划CarlMoyerMemorial图:美国目标及支持政策4.1美国国家交通脱碳蓝图U.S.NationalBlueprintforTransportationDecarbonization的长期目标。作为其在交通领域的具体规划，美国能源部(DepartmentofEnergy,DOE)、美国交通部(DepartmentofTransportation,DOT)、美国环境保护局(EnvironmentalProtectionAgency,EPA)美国住房和城市发展部(这是一个具有里程碑意义的跨部门战略和行动框架，旨在到2050年消除交通运输部域创造高薪就业机会，并旨在加强美国的能源阶段具体内容第一阶段(2030前)支持部署的研究与投资:最大化利用历史性的BIL/IRA投资的影响,并催化合作与第二阶段(2030-2040)加速变革:扩大清洁解决方案的部署根据全球事件、消费者反应和技术进步调整划第三阶段(2040-2050)完成过渡:可持续且公平的未来确保没有地区被遗漏,并尽所有努力实现净零排放经济表:美国国家交通脱碳蓝图具体内容图:2050年实现净零经济的出行方式技术解决方案7实现零排放需要在所有运输模式中采取综合解决方案。《蓝图》为不同式设定了具体目标，并评估了多种技术解决方案的应用潜力。对于中重型U.S.DepartmentofEnergy.(2023).TheU.S.nationalblueprintfortransportationdecarbonization./sites/default/files/2023-01/the-us-national-blueprint-for-transportation-decarbonization.pdf4.2国家零排放货运走廊战略NationalZero-EmissionFreightCorridorStrategy速公路货运网络沿线投资建设充电和加氢基础设施提供该战略将分四个阶段加速主要货运走廊和枢纽沿线的基础图:《国家零排放货运走廊战略》四阶段示意图8基础设施阶段结果廊道长度公里）公里）积方公里）及使用场景域货物运输作，支持长途运输途货物运输表:基础设施阶段和进展时间表U.S.DepartmentofEnergy.(2022).Zero-emissionvehiclecorridorstrategy./files/zef-corridor-strategy.pdf定期返回基地充电的操作模式，从而最大化电动车的效率到进一步支持。此阶段的零排放货运走廊将扩展至约49,000英里，占全国高速公路网4.3清洁卡车计划CleanTruckPlan护性的一套法规。其中，第一个和第三个规则和中重型卡车减排认证程序以及延长使用服务和保修要求提出了新的类别第2阶段第3阶段严格性到2021年,排到2032年,重型车辆的温室气体排放量将比2021年水平减适用性适用于更广泛的车辆,包括校车、送货卡车、垃圾运输车、公用事业卡车、运输和穿梭巴士,以及牵引拖车上的日间驾驶室时间线分阶段实施,旨在为车辆技术的开发和充电加油基础设施的部技术路径包括混合动力汽车、插电式混合动力电动汽车、氢燃料电池汽车等更广泛的技术。每个制造商可排放控制技术,只要能满足强制性标准。实施成本成本高昂,EPA预计该行业遵守新规则的年度成本为11亿美元,虽然长期将带来燃料成本和维护费用的节省。表:清洁卡车计划第二阶段与第三阶段对比对大型作业重卡将延迟至2029车型年实施车型2027MY2028MY2029MY2030MY2031MY2032MY轻型作业重卡中型作业重卡重型作业重卡带日间驾驶室牵引带卧铺驾驶室牵引备注:轻型作业重卡:车辆质量在8,500-19,500磅之间的2b-5级作业重卡。中型作业重卡;车辆质量在19,500-33,000磅之间的6-7级作业重卡。大型作业重卡;车辆质量在33,000磅以上的8级作业重卡。带日间驾驶室牵引车:所有驾驶舱结构的6-7级重型牵引车和日间驾驶室8级牵引车。带卧铺驾驶室牵引车:带休息舱的8级牵引车。表:清洁卡车计划第三阶段较第二阶段减排幅度加严对比其对于减排的力度上来看，无疑给车队采用零排放技术提供了巨大动力。该标准利用年，8%的车辆将为零排放车型，92%仍为内燃机车型。带卧铺驾驶室牵引管子类别分组MY2027MY2028MY2029MY2030MY2031MY2032轻型重型职业车ZEV中型重型职业车ZEV重型重型职业车ZEV短途卡车(日间驾驶室)ZEV长途卡车(卧铺驾驶室)ZEV数据来源:美国环保署表:各车型零排放转型进度预测4.4与货运行业相关的氢能规划在零排放货运领域，美国政府颁布的政策大多采取技术中立路线。布局完善，为氢燃料电池货车的发展提供了提出了“氢经济”。美国是全球氢能应用较为成熟、且拥有世界上最多氢燃料国已经形成了“制氢—运氢—储氢—用氢”的清洁氢效益最大化。第二个关键战略旨在推动创新和扩大规模、刺激私营部发展清洁氢供应链来降低清洁氢成本。第三个关键战略关注具有大规模清洁终端使用的区域网络，实现基础设施投资效益最大化，推动规模化应用从而氢市场价值提升。值得关注的是，《美国国家清洁氢战），燃料电池叉车。99Wang,L.(2023,June26).U.S.hydrogeneconomyvisionoverlyoptimistic.ChinaEnergyNews,p.11.时间政策/文件名具体内容2020/11研究氢能技术,并标,推广氢能被应•制氢:研发运行寿命8万小时,成本300美元/千瓦,转换效率65%的电解槽。•运氢:终期运氢成本降低至$2/kgH2。•储氢:将2.2kwh/kg、1.7kwh/L的车载储氢系统成本降低至$8/kwh,•用氢:交通部门用氢成本降低至$2/kgH2,工业和电力部门用氢成本降低至$1/kgH2,长途重型卡车用燃料电池(PEMFC)成本降低至$80/kwh,运行寿命2.5万小时、$900/kwh,运行寿命4万小时。2021/6降低至每$1/kg,中•到2030年,通•2021年7月,美国能源部宣布投放5250万美元资助31个项目,以推进下一代清洁利用技术(包括燃料电池)方面的技术革2021/11行投资,建立至少心供应链的建设,支持清洁氢气生产和储中心(H2Hub)以促进清洁氢的生产、储运2022/8法问题,加速绿色氢•绿氢的税收抵免达到$3/kg,以进一步推2022/9《国家清洁氢提出了氢在生产,交付和储存,终端•到2030年,美国清洁氢能生产目标是每年1000万吨,到2040年增加到每年2000万吨,到2050年增加到每年5000万吨。•预计当所有的氢都实现清洁生产时,可•提出放大氢能网络规模的模式和规模,2023/6《美国国家清存和使用的快照,氢的战略框架,研•制氢:目标逐步降低制氢成本,从2026克。同时提高产能,2030年达到年产1000万吨绿氢,并持续优化电解槽技术。•基础设施及供应链:重点提升加氢效实现氢气规模化供应成本4美元/千克,包•终端应用及支撑技术:主要聚焦于降低燃料电池成本,特别是重卡用燃料电池从/pdf/H3-AP202303201584表:近年美国氢能重点政策复盘美国零排放货运——市场及技术路线概况料电池堆中通过氢气与空气中的氧气的化学反应产取得了显著进展。截至2023年12月底，美国零排放卡车的累计部署数量已增长至10Al-Alawi,B.M.,&Richard,J.(2024,May).ZeroinginonZero-EmissionTrucks:MarketUpdate.CALSTART./wp-content/uploads/2024/05/ZIO-ZET-May-2024-Market-Update_Final.pdf11CALSTART(2024):DrivetoZero’sZero-EmissionTechnologyInventoryDataExplorer.Version1.5.Availableonlineat:/zeti-data-explorer/市场格局方面，美国零排放货车生产主体已从早家整车制造商（OEM）至少拥有一种零排放货车产品。传统主流卡车制造商如时的能源成本时，柴油车补能成本仍然最低12：12计算基于美国近期（2022-2023）年平均能源价格或特定地区（加利福尼亚州）的数据，旨在提供一个大致的成本对比。需要注意的是，实际运营成本可能会因市场波动、技术进步和具体使用情况而有所不同。数据来源：Electrictruckenergyefficiency:TeslaSemiofficialdata），Electricityprice:U.S.EnergyInformationAdministration(EIA),2023dataHydrogenfuelcellefficiency:Hassan,Q.,etal.(2023).HydrogenFuelCellVehicles:OpportunitiesandChallenges.Sustainability,15(3),2434.Hydrogenprice:ArgonneNationalLaboratory,2019CaliforniaaveragedataDieseltruckefficiency:CSXCorporation,2023reportDieselprice:U.S.EnergyInformationAdministration(EIA),2023averagedata型在设计上展现了对未来多元化能源技术的前瞻性考虑。通过将车架后部宽度从在现实世界条件下展示中型和重型氢燃料电池卡车特性superTruckII传统重卡空气动力子弹头造型,风阻系数降低48%,估计<0.35常规箱型设计,风阻系数较高燃油效率37吨总重,100km/h时油耗18.1L/100km中国中型卡:18吨总重,高速油耗发动机技术MX-11发动机,440马力,48V微混系统,热效11升400+马力或13升500+马力,无轮胎技术新概念低滚阻轮胎,CRR为4.2,全车轻162kg常规轮胎,CRR约5.0整车重量半挂列车总重11.9吨,比主流轻3.2吨驾驶室设计中置驾驶室,330度视野,多功能卧铺休息舱传统前置驾驶室,视野有限,休息空间底盘设计可调节刚度悬架,适应多种路况固定刚度悬架,适应性较差多燃料兼容性车架后部宽度1000mm,兼容多种动力系统source:商车邦/articIe/detaiI/id/15316表:superTruckII与传统重卡技术对比。3.1车辆性能及水平这就需要改进电池技术，以逐渐增加能量密度来降低其对载量的池容量普遍高于中国市场。1413CALSTART(2024):DrivetoZero’sZero-EmissionTechnologyInventoryDataExplorer.Version1.5.Availableonlineat:/zeti-data-explorer/14Qiu,Y.,Song,S.,&McLane,R.(2022).Zero-emissiontruckperformanceintheUSandEuropeanditsimplicationsforChina.CALSTART./site/wp-content/uploads/2022/05/EFC-Task-2_CH.pdf下表全面展示了当前美国市场上可用的电动重卡单次充电续航里程排行前五的电动重里程、充电速度、电池容量和充电功率方面。Semi使用的是标准度量量未公布VolvoVNR3,629-未公布15Cooban,A.(2023,July19).MusksaidTeslawillbuild50,000Cybertrucksayear.Analystssayit'slikelytobefarfewer.YahooFinance./news/musk-said-tesla-build-50-203017245.html3.2电池技术这会对电池系统造成高电流负载。这些苛刻的运行条件对电池设计提出了严峻挑战16。里）。实际行驶距离会受到路况和载重等因池包内部采用串并联混合连接方式。96个单元串联可达到近400伏的保整个系统的安全性和效率。1716Maluf,N.(2023,May24).Rethinkingelectrictruckdesign.EEPower./industry-articles/rethinking-electric-truck-design/17Maluf,N.(2023,May24).Rethinkingelectrictruckdesign.EEPower./industry-articles/rethinking-electric-truck-design/•镍基化学品（NMC、NCA这些化学物质以其高储能能力而闻名。NMC和NCA电池特别适合长途卡车，因为它们具有•硅阳极：有望通过使用硅来提高传统锂离子电池的容量，硅可以比石墨容纳更多•钠离子电池：作为锂离子系统的经济型替代品，其丰富的材料特别有利于固定存特征LFPNCMNCA正极材料物能量密度(wh/kg)安全性成本表:常用锂电池化学品的特性1818Clemens,K.(2023,April26).TeslaKicksOffFutureofLFPBatteriesinEVs.EEPower./tech-insights/tesla-kicks-off-future-of-lfp-batteries-in-evs/#3.3整体技术成熟度评估Run-on-LessElectric动车与同类别的柴油车进行了比较，旨在评估纯电动车是否能满足日常实际运营的需仍有一定难度（NACFE,2022a）19。车辆类型每日距离或运行时行驶速度行驶周期和用例场内牵引车单班到多班,固定路线重型区域牵引车单班,返回基地,区域运输,固定路线中型箱式卡车返回基地,本地接货和配送,可变路线中型步入式厢式货车返回基地,城市送货或最后一英里配送,固定路线厢式货车返回基地,城市送货或最后一英里配送,固定路线source:https://gIobaI/表：Run-on-LessElectric项目4.1车辆性能及水平19NorthAmericanCouncilforFreightEfficiency.(2024).ElectricTruckDepotsAreEvolving:How10FleetsGrewTheirBEVPopulations./research/run-on-less/run-on-less-electric-depot/20Qiu,Y.,Song,S.,&McLane,R.(2022).Zero-emissiontrucksintheUnitedStatesandEurope:PerformanceandimplicationsforChina.CALSTART./site/wp-content/uploads/2022/05/EFC-Task-2_CH.pdf最终实现了与传统车辆相似的续航里程和加氢时间，同时达到车辆运营环节零排放目），示出卓越的续航能力。21根据汇总的驾驶循环数据，8类车辆的氢燃料效率范围柴油机氢燃料电池尾气排放是否否车辆总成本119,000-134,000美元164,641-585,000美元135,503-249,90021Fakhreddine,O.,Gharbia,Y.,Derakhshandeh,J.F.,&Amer,A.M.(2023).ChallengesandSolutionsofHydrogenFuelCellsinTransportationSystems:AReviewandProspects.WorldElectricVehicleJournal,14(6),156./10.3390/wevj14060156H2MOBILITYDeutschlandGmbH&Co.KG.(2021).OverviewHydrogenRefuellingForHeavyDutyVehicles.https://h2.live/wp-content/uploads/2022/03/H2M_Overview_HDV_Refuelling_2022.pdf油井到油箱的效率~~55.3%~油箱到车轮的效率~~~~燃油消耗8.85-14.81km/kg续航里程1569-3138公里100-805公里1062-1777公里加油时间6-12分钟2.85-20小时比能量0.432-0.792兆焦/备注:1.车辆总成本取自针对加利福尼亚州进行的具体案例研究。转载自加州大学戴维斯分校:国家可持续交通中心。2.出于比较目的,燃料的油井到油箱的效率具有相同的途径(天然气作为来源)。表:三种重型车辆动力系统之间的比较23下表为美国当前市场上已经试点或开始量产的氢燃料电池重卡车型中补能时长度23HassanQ,AzzawiIDJ,SameenAZ,SalmanHM.HydrogenFuelCellVehicles:OpportunitiesandChallenges.Sustainability.2023;15(15):11501./10.3390/su151511501市场上已经有多款氢燃料电池重型卡车实现量产和商业化应用。例如，Nikola的4.2燃料电池技术现状储能等领域具有发展空间，汽车行业是质子交换膜的重点应用美元（高温电解槽）。本燃料电池。远期重点是发展用于多元应用的下一代燃料电池的先进材料和组件，研发的下一代燃料电池技术包括：①无铂质子交换膜燃料电池;②阴离子交换膜燃料电池;③双极膜燃料电池;④直接液体燃料电池;⑤中温燃料电池(运行温度150℃至500℃);⑥可逆燃料电池;⑦燃料电池多联美元。24性和高效性。25U.S.DepartmentofEnergy.(2022).2022CostProjectionsofPEMFuelCellSystemsforHeavy-DutyVehicles./docs/hydrogenprogramlibraries/pdfs/23002-hd-fuel-cell-system-cost-2022.pdf?Status=Master25U.S.DepartmentofEnergy.(2023).FuelCellTechnologies–2023:FY2023MeritReviewandPeerEvaluationReport./docs/hydrogenprogramlibraries/pdfs/review23/2023-amr-07-fuel-cell-technologies.pdf为了使重型燃料电池卡车实现商业化，燃料电池系统的耐久性必须接近固定系统的水26U.S.DepartmentofEnergy.(2021,January7).Durability-AdjustedFuelCellSystemCost(Record#21001).DOEHydrogenProgramRecord./docs/hydrogenprogramlibraries/pdfs/21001-durability-adjusted-fcs-cost.pdf息仍然有限。27美国零排放货运--基础设施基础设施建设是实现交通领域零排放的关键挑战。根据美国能源部替代燃料数据中心（AFDC）的最新统计，截至2024年7月），美国仍处于起步阶段。2827U.S.DepartmentofEnergy.HydrogenStorage/eere/fuelcells/hydrogen-storage28U.S.DepartmentofEnergy,AlternativeFuelsDataCenter，/fuels/electricity-locations#/analyze?country=US&tab=station&fuel=ELEC&maximum_vehicle_class=MD&access=public&access=private，访问日期：2024年7月增长，以及政府相关政策要求，美国亟需加快直流快充站的图:适用于中重型货车的充电站类型比例图图:中型货车充电站分布图图:重型货车充电站分布图整体来看，目前美国充电站的空间分布参差不齐:大多数公共充电站均位于东北部(新英者被称为"快速充电"。机会充电设备可以安可以在其停靠地安装夜间充电设备。此外，公共区域也可设置专用的夜间充涵盖了从联邦到地方的各个层面。2929AtlasEVHub.(n.d.).NEW:Estimated$30BillionforMedium-andHeavy-DutyChargingInfrastructure.AtlasPublicPolicy.From/weekly-digest/new-estimated-30-billion-for-medium-and-heavy-duty-charging-infrastructure/技术。这些举措共同推动了美国中重型货车电气化和清洁能源转型source:https://www.atI/weekIy-digest/new-estimated-30-biIIion-for-medium-and-heavy-duty-charging-inf图:对中重型货车的充电投资的估计金额1.2电动车充电连接器/充电枪接器。特斯拉车辆可直接使用NACS连重型电动货车的普及和零排放货运走廊的规划，直流快充设施数量预电器（Supercharger）。值得注意的是，虽然特斯拉车辆本身不具备CCS或LeveI1LeveI2DC快速充电最大充电功率且在充电标准、适用场景和充电效率方面也各有特点。3030Bui,A.,Pierce,L.,Ragon,P.L.,Sen,A.,Slowik,P.,&Waites,T.(2024).ChargingupAmerica:ThegrowthofUnitedStateselectricvehiclecharginginfrastructurejobs.InternationalCouncilonCleanTransportation./wp-content/uploads/2024/01/ID-28-%E2%80%93-U.S.-infra-jobs-report-letter-70112-ALT-v6.pdf充电类型额定功率输出充电标准布局位置每小时充电里程估计估计充电时长(小时/天)夜间充电(CCS)8快速充电(CCS)超快速充(MCS)Source:/wp-content/uploads/2024/01/ID表:各类型充电对比表WattEVUS'US'firstmegawattchargestationwith1.2MWandspeedsandsolar,https://electrek.co/2024/05/06/wattev-opens-us-first-megawatt-charge-station-with-1-2mw-speeds-and-solar/配这一标准的卡车投入实际使用。这种快速充电技术与卡车司机正常的休息时间相匹配，为长途运输的电气化铺平道路。321.3电动货车基础设施挑战32Lund,J.(2024).NewYear,NewPriorities:CALSTART'sTop5ActionItemsforAcceleratingU.S.Zero-EmissionTruckAdoptionin2024.CALSTART./new-year-new-priorities-calstarts-top-5-action-items-for-accelerating-u-s-zero-emission-truck-adoption-in-2024/满足需求。34设备公司、电力公司、汽车制造商、能源公司、零售商等。如何将“散乱的拼图”连接起33Pierce,L.,&Slowik,P.(2024).AssessmentofU.S.electricvehiclechargingneedsandannounceddeploymentsthrough2032.InternationalCouncilonCleanTransportation./wp-content/uploads/2024/03/ID-89-%E2%80%93-Chargers-2032_final-v2.pdf34U.S.DepartmentofEnergy,AlternativeFuelsDataCenter，/fuels/electricity-locations#/analyze?country=US&tab=station&fuel=ELEC&maximum_vehicle_class=MD&access=public&access=private，访问日期：2024年7月安装成本30%的税收抵免，以鼓励充电基础设施的建设。然而，即使有这样的激励措Fröde,P.,Lee,M.,&Sahdev,S.(2023,October5).CanpublicEVfast-chargingstationsbeprofitableintheUnitedStates?McKinsey&Company./industries/automotive-and-assembly/our-insights/can-public-ev-fast-charging-stations-be-profitable-in-the-united-states36Marklines.(2023,December).USElectricVehicleChargingInfrastructure(2)Issuesandchargingcosts./en/report/rep2577_202312根据美国运输研究所(ATRI)的估算,美国卡车车队每年消耗5,535亿千瓦时电力，占均行驶里程可能更高。3737AmericanTransportationResearchInstitute.(2022,December6).NewATRIResearchEvaluatesChargingInfrastructureChallengesfortheU.S.ElectricVehicleFleet./2022/12/06/new-atri-research-evaluates-charging-infrastructure-challenges-for-the-u-s-electric-vehicle-fleet/方面因素，包括充电时段(电力需求是否处于高峰期)、充电桩类型、Stinson,J.(2021,February26).ThedebateoverEVchargingatinterstatereststops.TruckingDive./news/ev-charging-interstate-rest-stops-debate2.1概况全部为私人运营。39图:美国已有加氢站分布图图:美国重型氢燃料电池货车加氢站分布图加州作为美国氢能基础设施建设的先行者，仍面临严峻的基础设施不足挑战。根据2022年10月创下重卡快速加氢新纪录：6.6分钟内完成82.323公斤/分钟41。这些进展为未来大规模部署氢能39U.S.DepartmentofEnergy,AlternativeFuelsDataCenter，/fuels/electricity-locations#/analyze?country=US&tab=station&fuel=ELEC&maximum_vehicle_class=MD&access=public&access=private，访问日期：2024年7月FuelCellCaliforniaFuelCellPartnership.(n.d.).Map.Map.RetrievedAugust2024,from/stationmap41NationalRenewableEnergyLaboratory.(2022,June8).Fastfill:NREL'shydrogeninfrastructuretestingteamachievesfuelingmilestone.RetrievedAugust16,2024,from/news/program/2022/fast-fill-nrels-hydrogen-infrastructure-testing-team-achieves-fueling-milestone.html公里以确保氢能车辆可以在全国范围内便利地行图:氢替代燃料走廊42EnvironmentalSystemsResearchInstitute(ESRI).(n.d.).AlternativeFuelStations.RetrievedAugust16,2024,from/home/webmap/viewer.html?webmap=76afef469aa64311b307840c4d3ce412&extent=-168.9157,18.987,-65.2926,57.5203成本约为300美元。44所以，要将氢能货车43Bracci,J.(2024).LevelizedCostofDispensedHydrogenforHeavy-DutyVehicles.NationalRenewableEnergyLaboratory./docs/fy24osti/88818.pdfCSXCorporation.(2024).Fuelefficiency.RetrievedAugust2024,from/index.cfm/about-us/the-csx-advantage/fuel-efficiency/），加氢站的布局策略包括建设加氢站集群和在战略位置设置单独的加氢•开发模板性质的加氢站(HDre氢）等，为未来的重卡加氢站提供全面的技术和经济参•快速加氢技术开发：这个项目致力于提高重卡加氢的速度，以满足商业运营对效这两个项目均由美国国家可再生能源实验室（NREL2.2美国”制氢、运氢、储氢“技术发展概览45U.S.DepartmentofEnergy.(2020,July).DepartmentofEnergyhydrogenprogramplan./sites/prod/files/2020/07/f76/USDOE_FE_Hydrogen_Strategy_July2020.pdf46U.S.DepartmentofEnergy.(2022,May16).PEMElectrolyzerCapacityInstallationsintheUnitedStates(RecordNo.22001).HydrogenandFuelCellTechnologiesOffice./docs/hydrogenprogramlibraries/pdfs/22001-electrolyzers-installed-in-united-states.pdf图:美国与全球氢气生产方式对比图备用电源。4747Fan,L.,Tu,Z.,&Chan,S.H.(2021).Recentdevelopmentofhydrogenandfuelcelltechnologies:Areview.EnergyReports,7,8421-8446./10.1016/j.egyr.2021.08.003美国氢气的运输方式主要包括管道、低温液体罐车和气体管道运输是目前向大部分市场运输氢气的最具后以液态形式储存在大型绝缘罐中进行运输。虽然液化过程需要消耗大量能源（超过30%的氢气能量），但在长距离运输中，液氢可能比管道拖车度为30%）。图:储氢技术路线一览4848U.S.DepartmentofEnergy.(n.d.).Hydrogenstorage.OfficeofEnergyEfficiency&RenewableEnergy.RetrievedAugust16,2024,from/eere/fuelcells/hydrogen-storagesource:/eere/fueIceIIs/hydrogen-storage-engineering图:美国氢燃料电池系统现状与2020年目标各参数对比图为应对高密度氢存储技术面临的挑战，美国氢能和燃料电池技术办同时推进短期和长期两条战略路线。短期策略主要集中在压缩气体储存技纤维增强复合材料制造的先进压力容器。长期策略则关注•冷压缩或低温压缩储氢：通过提高氢气密度并使用绝缘压力容器，以满足美国•基于材料的储氢技术：包括吸附剂、化学储氢材料和金属氢化物，这些技术有在中重型卡车领域，氢气供应主要有三种方式：通过管道或高压罐输送压缩低温液体形式输送，以及现场生产。业界正在积极开发能够满足配送要求（包括加氢）的工艺和硬件组件。近期和中期的研发重点主要集中在降低这些技术的成确保氢气操作中使用材料的安全性，以及最大限度地减少运输和配送过程中的氢通领域的应用带来突破性进展。492.3基础设施面临主要挑战加氢站数量的稀缺性是制约氢燃料电池货车推广的最大障碍。与遍布各地的传统站形成鲜明对比，加氢基础设施的匮乏严重限制了氢能车辆的实用中，适用于中重型货车的加氢站更是凤毛麟角。即49Drawer,C.,Lange,J.,&Kaltschmitt,M.(2023).Metalhydridesforhydrogenstorage–Identificationandevaluationofstationaryandtransportationapplications.JournalofEnergyStorage,67,109988./10.1016/j.est.2023.109988能廊道作为连接主要城市和物流中心的低碳运输通道，其实现严重依赖于沿均匀分布的加氢设施。然而，现有的加氢站网络无论在数量上还是分布上都注都需要特殊的设备和材料，如高压储氢罐、氢气压缩机、低温液化设备等，这是变压器和开关设备等关键部件的供应可能存在瓶颈。这种延迟会直接影响氢站的建设进度，从而影响整个氢能网络的扩展将氢气运送到加注站点是另一个挑战。为了保证经济可行性，氢气生产地点与加这需要特殊的低温储存设备和更大的空间。如果采用管道运输，则需要确保性。建立高效、安全的氢气供应链是发展氢能基础设施的关键挑美国目前缺乏适用于氢气及其相关基础设施的全面监管框架。多个联邦机时间。50这种漫长的审批过程会显著延长项目的整体建设周期，可能决这些监管不确定性对于建立全国性的加氢基础设提高公众对氢能技术的认知和接受度是一个长期的挑战。这包括对小型车50JointOfficeofEnergyandTransportation(JointOffice),"Webinar:DiscovertheNationalZero-EmissionFreightCorridorStrategy",YouTube,/watch?v=L_oHWNDgArc&t=528s这些法律和商业方面的考虑对加氢站的开发、运营和长期可持续性有重首先，站点的所有权结构直接影响加氢站的开发和许可过程。加氢当的租期和续约条款。若需要铺设管道或进行其他基其次，加氢站的使用权也是一个需要仔细考虑的问题。运营商需要决定加公众开放，还是仅限特定类型或车队的氢燃料电池车辆使用。这个决定会影设计、容量规划和商业模式。无论选择哪种使用模式，加氢站所有者都需要设备与目标用户的氢燃料电池车辆兼容。这可能涉及与车辆制造商的协调，根据使用权的不同，加氢站可能需要制定不同的定价策略，如公共使用的参考资料/sites//files/2007/DOT%20Report%20to%20Congress%20Decarbonizing%20US%20Transp/data_story/3-billion-in-federal-funding-/admin/upload/2020114.CaliforniaAirResourc