中国商用车电动化发展研究报告

1 6 13 14 15 16 17 18 19 20 20 202.3商用车节能与新能源技术 24 28 29 31 35 35 37 373.2.2细分场景车类电动化发展现状 383.3各类商用车电动化趋势判断 49 50 51 52 585.1碳中和目标下的商用车碳减排进程定位 58 605.3两种情景中的关键参数与假设 615.4两种情景下的能源消耗与碳排放趋势 64 64 64 67 69 73 74 78 80执行摘要在零排放转型方面，乘用车具有明确和清晰的转型方向，即以电动化为基本路线。而在商用车领域，受经济成本、多场景车型以及长途高负荷运行特征等因素综合影响，动、插电式混合动力、增程式以及氢燃料电池等技术）是讨论和研究最多的技术方向，间节点仍在论证；其次，商用车电动化发展不均衡，公交客车基本已实现电动化发展十分初级的阶段，零排放新车销售占比低于1%；第三，商用车是重要的生产资1商用车市场传统商用车新车零排放低碳技术路混合动力技术在不同车型新混合动力技术在不同车型新车上的2天然气、甲醇等燃料应用比例在现有基础上逐渐降低，*注1）“中国政策延续情景”下各类车的电动化进程基于本研究对各类车的电动化现状及潜力分析结果确定；（2）需要注意的是，“加州政策参考情景”中的零排放卡车比例在2035年之前参考《先进清洁卡车法规》，由于加州的卡车分类与中国差异较大，在研究中进行类别对应，即：Class2b-3对应中国市场除客车外的其他所有车类中的轻型车，Class4-8对应除客车外其他所有车类中的中型车和重型车，Class7-8（牵引车）则对应半挂牵引车。在两种情景下，车队能源消耗量峰值分别约为266Mtoe（百万吨油当量）和276加州政策参考情景单位：百万吨油当量单位：百万吨油当量02020202420282032203620402044中国政策延续情景0202020242028203220362040204结果表明，商用车车队的碳排放达峰时间节点受零排放车型导入速度的影响较小，34900800700600500400300020202022202020222024202620282030203220342036203820402042204420462048205020522054205620582060方案，鼓励技术创新，及时引入商用车零排放积分交易5678CommercialCommercialVehiclesSpecialVehiclesSemi-tractortrailersSpecialVehiclesSemi-tractortrailersBusesOperatingvehiclesUrbanlogisticsvehiclesRefrigeratedvehiclesDumptrucksSanitationvehiclesPublicbusesOperatingvehiclesUrbanlogisticsvehiclesRefrigeratedvehiclesDumptrucksSanitationvehiclesLight-duty：GVW4.5tMedium-dutyLight-duty：GVW4.5tMedium-duty：4.5t≤GVW12tHeavy-duty：GVW≥12tMedium-duty：7米Bodylength≤10mLarge-duty：Bodylength10mChinesePolicyContinuationScenarioconsumptionsTimingforemissionvehiclesales9Note:*(1)By-yearrequirementsforthesalesofzero-emissionvehiclesindifferentcommercialvehiclecategoriesinS2weredeterminedbasedontheirstatusquoandpotentialsofelectrificationtransitioninChina.(2)InviewofthedifferentclassificationstandardsofcommercialvehiclesbetweenCaliforniaandChina,thesalesrequirementofzero-emissionClass2b-3trucksinCaliforniainS1isthesameasthatofalllight-dutyvehiclesexceptforlight-dutybusesinS2,thesalesrequirementofzero-emissionClass4-8trucksinS1isthesameasthatofallmedium-andheavy-dutyvehiclesexceptformedium-andlarge-dutybusesinS2,andClass7-8tractortrailersinS1asallsemi-tractortrailersinS2inthisstudy.EnergyEnergyuse,MtoeOilequivalent0ChinesePolicyContinuationSc0900800700600500400300020202024202820322036204020442048205220562060——ChinesePolicyContinuationScenario一、国外商用车电动化发展情况全球一体化和城镇化的不断推进加速了交通行业的发展，2000年以来全球交通行行业二氧化碳排放同比增长降低至0.5%。清洁化和电动化显得尤为重要。但与乘用车相比，商用车电动化技术仍处于初级阶年10月发布了《先进清洁卡车法规》首个征求意见稿（ProposedAdvancedCleanTrucks卡车车队全部转型为零排放汽车4，这相当于从消费端明确了零排放卡各燃料类型新车占比注：根据欧盟分类习惯，公共汽车指buses，货车指vans，卡车指trucks；数据来源：ACEA，https://www.ace车市场中电动车型和氢能驱动车型的比例提高至33%并在全球绿色汽车市场总至少保韩国最大的汽车企业现代集团也正在加快商用车电动化平台发展1超过3/4，广义的电动汽车在当年新车市场上的比例仅为2.7%。年起氢燃料卡车购买者将获得政府补助，2022年起商用氢燃料电池汽车将获得加氢补销量：万辆07注：表中横坐标年份后的括号里的数字表示该年度低排放汽车占在用车总量的比例。二、中国商用车市场发展和定义》标准中首次被提出，是指“在设计和技术特征上用于运送人员和货物的汽由于历史沿革因素，目前对商用车的分类标准并不统一。现行的标准包括《GB/T类型的术语和定牵引车、越野货车、专用作业车和专用结构设计和技行业统计最大设计总质量、座位数和行业统计道路交通管理机车身长度、载客人数和最大公安统计1）厢式汽车-含专用运输汽车和专用作2）罐式汽车-含专用运输汽车和专用作3）专用自卸汽车-含专用运输汽车和专结构设计和技专用车辆4）仓栅式汽车-含专用运输汽车和专用作业汽车5）起重举升汽车-含专用运输汽车和专6）特种结构汽车-含专用运输汽车和专资料来源：参考以上所列各标准具体内容，iCET整理再进行细分。基于这一前提的分类方式多样，具体情况视研究需要和数据可及性而定。商用车是重要的社会生产资料，整体市场发展与宏观经济水平、国家和行业政策、使商用车销量一扫颓势达到430万辆的高点。此后，商用车销量分别在2013年和2018销量，万辆600400注：商用车销量数据来自中国汽车工业协会；GDP增速根据中国统计年鉴相关数据核算短期内，客车市场缺少增长点，预计仍将持续小幅下降公路货运量，亿吨00公路客运量，亿人次注：数据来自于中国统计年鉴及2020年国民经济和社会发展统计公报1）高排放老旧柴油车的淘汰。老旧柴油车的污染物排放水平相当于一辆普通乘用并对报废车辆提供财政补贴。从重型车国三排放标准的实施时间段（2008/1/1-2）基建投资增多和城镇化加速。长期以来基建投资在经济稳增长举措中扮演着重充电桩、大数据中心、人工智能和工业互联网为核心的高科技领域将迎来发展风口期，这也将拉动一批实体基建项目投资建设。与此同时，中国城镇化仍处在快速提升时期，60%左右的城镇化率仍远低于发达国家80%的平均水平19，城镇化建设必然也将带动大3）快递业的持续蓬勃和冷链、短途高频商品4）汽车电动化转型的推进。全球形势下，汽车行业面临全面电动化转型挑战，商亿吨公里0数据来源：中国-《中国统计年鉴2020》，美国-UnitedStatesDepartmentofTransportation,BureauofTransportationStatistics,/us-ton-miles-freight过去二十年来，商用车产销在波动中保持增长趋势，未来中国商用车市场仍存在放标准切换、老旧车淘汰等。在2020年商用车销量达到513万辆万辆规模，而商用车在汽车总销量中的占比一般在15%左右（2020年约20%据此推动这一转型的主要工具，为用户提供更经济的运输方已投资氢燃料技术，目前是唯一一家可与用户一同运营车辆的重型汽车制其母公司丰田汽车已将2030年完成550万辆电动车的销售福特汽车将在2025年前加大在电动化领域，将坚定发展智能网联电动化汽车及服务。为了顺利实现“2035战略”，陕汽控股集团2024-2025年新能源商用车销量达到20万辆，市场总占有率达到30%；一汽解放以“哥伦布计划”为蓝图，全面加强在车联网领域的自主技术突破，确立在车联网领域的世界领先地出全新纯电动轻型车平台；2025年，形成轻、中、重全系列资料来源：iCET根据网络资料整理而让发动机更多地工作在低比油耗区域，从而实现更高的热效率23。混合动力系统的动少，后者则是通过集成一个或多个电动机到变速器中形成带电动机的自动变速器系统。专用混合动力系统开发的成本高昂，需要有规模化的市场需求作为支撑2在商用车领域发展混合动力技术的优势在于，混合动力系统效率高于纯电动效率，额仅为0.1%25。中国大力推广的新能源汽车纳入了插电式混合动力和增程式电动车，但重工三家企业均有柴油混合动力牵引汽车销售，但销Liebherr矿用设备集集瑞联合重工混合动力牵规划，混合动力在商用车领域的规模应用至少要推迟到纯电动商用车占新能源商用车比例纯电动商用车占新能源商用车比例数据来源：中国汽车工业协会及商用车保险数据，iCET整理新能源汽车比例目标，极大地推动了纯电动汽中国量产驱动电机重量比功率已经达到4.0kW/kg以上，多个企业自主研发的车用槽栅纯电动技术在商用车领域应用仍面临三个主要问题。第一，商用车应用场景复杂，在较高的平均行驶里程下才能实现与传统燃油《氢能基本战略》9（2017.12）《氢能项目计划》39（2020.11）《气候中性的欧洲氢能战略》2030年之后，争取实现将可再生能源制氢，即“绿氢”车42国家级氢能发展规划战略文件尚二氧化碳，排放比约为1:11~1:5.556。通过碳捕获价格较高，后者仍处在开发阶段55。而且电解水制氢过程的碳排放取决于电能的清洁程用高压气态储氢技术，该技术体积比容量小，安全性不高，缺乏三、中国商用车电动化发展现状及趋势号、整备质量、最大设计总质量、产量和综合工况油耗等信用场景对商用车进行分类更能够反映不同类型车型进行电动化场景将客车和专用车进行细分，见图7。由商用车货车半挂牵引车客车货车半挂牵引车客车城市客车环卫车城市客车作业车校车专用运输车其他客车冷藏车其他客车城市物流车销量中的占比情况。可以看出，货车、半挂牵引车和城市物流车是占比最大的除此之外，由于车辆大小不一，同一场景下的车型也存在较大的发展差异。例如，最大设计总质量<4.5吨最大设计总质量≥12吨座位数>9,3.5米<车身长度≤7米//的车辆分类依据的质量是处半挂车传递到牵引车上的最增程式汽车）和燃料电池汽车的销量之和占该类车全年销量：万辆50新能源商用车新车市场占比的成本优势。从市场发展来看，新能源商用车尚未进入成熟期，但在政策、行业环境、起步期培育期成长期成熟期•新能源城市公交继续发力•新能源城市公交继续发力•新能源汽车逐渐渗入环物流等领域•新能源汽车示范推广项目推动•主要以新能源客车为主•混合动力客车占•公共领域新能源汽车逐渐饱和•新能源商用车运维体系建立和完善•中重型车领域新能源汽车进一步趋稳发展•新增城市客车中新能源占比接近100%，存量逐步替代；•加强燃料电池汽车推广示范应用，尤其在中重型车领域•新能源货车开始起步~20122013-20142015-202？202？+轻型车辆占比较低，中型和大型车辆市场份额分别超过40%和50%。型在城市客车新车市场的占比由2016年的81%增加至2020年的98%。其中，中型和大型城市客车的电动化趋势较为同步，轻型城市客车的电动化程度相对偏低，但从2018城市客车细分市场份额城市客车细分市场份额城市客车轻型中型大型城市客车轻型中型大型注：电动化包含电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。大型城市客车上，2017年之后，随着相关电池汽车在这两年也有了一定的发展，注：圆环由内向外依次代表2016、2017、2018、2019和2020年新车市场情况。份额相对较低。现阶段，校车新车市场中，汽、柴油驱动的传统校车仍占据绝对优除有少量天然气校车外，其他节能型及新能源车型在该市校车市场份额校车中各燃料类型市场份额慢。由于这类客车主要是企业运营，对成本的敏感度较高。近几年补贴标准连续退坡，其他客车细分市场份额I5%I5% 其他客车轻型中型大型货车细分市场份额a汽柴油a天然气a两用燃料n电动注：右图圆环由内向外依次代表2016、2017、2018、2019和2020年新车市场情况。车型销量占比达到6%，质量段集中度很高。截至目前，牵引车领域仍以柴油和天然气半挂牵引车各燃料类型车型占比a最大组合质量是半挂牵引车在油耗测试中的衡量基准，其计算方法为：最大组合质量=总质量-半挂鞍座环卫车在本研究中是指广义上用于城市环境服务的车辆，包括各类形式的垃圾车、环卫车细分市场份额环卫车整体轻型中型重型注：电动化包含电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。作业车细分市场份额作业车中各燃料类型市场份额险品运输车、畜禽运输车等，另一类是包含特殊构造或执行专用任务的车辆，如囚车、专用运输车细分市场份额专用运输车中各燃料类型市场份额线物流运输，而轻型车则主要负责城市区域配送，销量与前整体的电动化率不高，近两年仅为1%左右，电动化车型销售集中在中轻型车领冷藏车细分市场份额冷藏车中各燃料类型市场份额自卸车细分市场份额专用车整体轻型中型重型研究中所指城市物流车是按照国标GB/T29912着补贴退坡，电动化渗透率又滑落至5%左右。细分市场中，中型物流车的新车电动化城市物流车细分市场份额城市物流车轻型中型重型新能源汽车的成本、技术、政策、运营使用政策是加速其电动化的重要因素之一，属于未来电动化发展的第三、四梯队。四、商用车能源消耗和碳排放评价模型车辆周期的碳排放占全生命周期碳排放的比例浮动范围较大62,63,64，尤其是近几年随着电动汽车的单位里程能耗不断下降，车辆周期碳排放占比有增加的趋势。于卡车而2014年交通运输温室气体排放量约为8.2亿吨二氧化碳当量，其中二氧化碳排放占比和碳排放进行核算。影响商用车能源消耗及碳排放水平的因素包括，各类车型保有量、各类车型单车能耗水平、各类车型平均活动水平（VKT）及不同燃料类型车型比例。基首先，基于情景参数设定，将车辆保有结构按照研究边界中设定的种类和车龄进Energyi=∑EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up4(n),j)=1(Vsi,j×AFEi,j×VKTi,j×Deni,j)(4-1)Energyi=∑EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up4(n),j)=1(Vsi,j×AFEi,j×VKTi,j×∝i)(4-3)Energyi=∑EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up4(n),j)=1(Vsi,j×AFEi,j×VKTi,j)(4-4)00注：表中碳排放因子来自于参考文献67该规定也仅对汽车最长使用年限进行了约束，从中仍然难以获得不同汽车的使用性能、理论上车辆存活率曲线应根据历年各类车辆的销量和保有量数据进行拟合，不过90%80%70%60%50%40%30%五、中国商用车电动化发展情景分析研究也仅以电动化发展情景来分析商用车车队碳排放达峰和终端净零排放的时间节点。量量0考虑燃料周期碳排放，还需要电力行业、制氢行业等领域不断即便在“HDR情景”下，到2045年交通领域碳排放较1990年水平下降至少80%，在另两种情景下降幅更大，分别约为87%和92%。需要说明的是，本研究中无法给出商用车车队碳中和的中国方面，随着“2030年前碳达峰和2060年前碳中和”目标的提出，商用车领域要反复考量。与加州相比，中国交通领域的“双碳”目标实现时间表仍处在论//《新能源汽车产业发展规划（2021-/《节能与新能源汽车技术路线图/的中重型卡车全部为零排放/*注：表中资料为iCET根据公开资料整理，其中，中国方面缺乏针对商用车行业的具体目标和政策，表中所列均为汽车行业的整体目标。具体场景的车类中，还应分别考虑。例如：中国城市客车电动化比例已远远术在长途货车、半挂牵引车上的应用前景最好，专用车次之，在客车上应用比例最低。能不是主流。在“中国政策延续情景”下，以《节能与新能源汽车技术路线图（2.0）》商用车市场规模传统商用车能新车零排放时比例在现有基础上逐渐降混合动力技术在不同车型新车上的天然气、甲醇等燃料应用比例在现出*注1）“中国政策延续情景”下各类车的电动化进程基于本报告第三章的相关结果确定；（2）需要注意的是，“加州政策参考情景”中卡车的零排放比例在2035年之前参考《先进清洁卡车法规》，由于加州的卡车分类与中国差异较大，在研究中进行类别对应，即：Class2b-3对应中国市场除客车外的其他所有车类中的轻型车，Class4-8对应除客车外其他所有车类中的中型车和重型车，Class7-8（牵引车）则对应半挂牵引车。专用车(不含自注：表中均指销量加权平均后的油耗数值00商用车车队整体能源消耗量呈现较为尖锐的峰形，即在达峰后能源消耗量可快加州政策参考情景单位：百万吨油当量单位：百万吨油当量020202024202820322036204020442048205220562060中国政策延续情景350300020202024202820322036204020442048205220562060汽油柴油天然气电能氢能氢能在能源消耗总量中的占比不断提升，最终基本与客车9能源消耗量，Mtoe能源消耗量，Mtoe能源消耗量，Mtoe能源消耗量，Mtoe7654321020202024202820322036204020442048205220562060987654321020202024202820322036204020442048205220562060货车8060402002020202420282032203620402044204820522056206080604020020202024202820322036204020442048205220562060汽油柴油NG电能氢能00专用车（不含自卸车）能源消耗量，Mtoe能源消耗量，Mtoe400202020242028203220362040204420482052205620604002020202420282032203620402044204820522056206000注：上图中，左侧代表“加州政策参考情景”结果，右侧代表“中国政曲线之间的面积代表“加州政策参考情景”相对于“中国政策延具有显著的碳减排效益。900800700600500400300200020202022202020222024202620282030203220342036203820402042204420462048205020522054205620582060202020242028203220362040204420482052205620603000专用车（不含自卸车）202020242028203220362040204420482052205620603000专用车（不含自卸车）504003000202020242020202420282032203620402044204820522056206020202024202820322036204020442048205220562060半挂牵引车40020202024202020242028203220362040204420482052205620604002020202420202024202820322036204020442048205220562060六、讨论与不确定性分析研究结果显示，商用车车队的碳达峰时间节点受零排放车型导入速度的影响较小，技术在商用车上的应用还存在一些挑战，未来是否有更加合适的新技术出现也未可知。在实施层面允许的条件下，以碳减排目标衡量和驱动商用车低碳发展的方向值得研究。富全面的基础数据是校准模型和获得更加精确结果没有政策鼓励的前提下对现阶段不成熟且应用程度不高的技术投入大量精力。七、总结倍多，2020年商用车销量也是2008年销量的近两倍。生鲜、冷链配送以及物销售中的零排放车型占比均不超过1%，混合动力技术未见规模应用。专用车领域，除城市物流车有4-14%的零排放汽车比例（指其他车类零排放汽车占比均在4%以下。整体上，城市客车外的其他商用车零生物及可再生燃料推广、传统车能耗改善等多个方面出台针对性政策和目标。八、政策建议在低碳和零排放转型道路上存在着一些挑战，基于此我了一系列法规、标准和行政命令，为汽车低碳发展提供了较为清晰的发展路径与规划。不足。2021-2030时期是商用车碳撑，在不限制商用车使用的前提下，通过多种举措尽早实现商用车碳中和有重要意义。均有所降低；在中低速条件下，排放颗粒数量和一氧化碳降幅较为明显”75。公里/客车货车半挂牵专用车轻型轻型重型轻型重型201935000480005000026000330005400053000260003400048000203035500480005000027000340005500054000270003500049000204036000475004900028000350005600055000280003600050000205036000475004900028000360005700056000280003700051000206036000470004900028000360005700056000280003700051000公里/轻型重型20192600033000540002030270003400055000204028000350005600020502800036000570002060280003600057000L/100km客车货车半挂牵专用车轻型轻型重型轻型重型201922.08.920.239.744.020.139.220258.236.540.59.636.120308.035.739.69.435.320359.67.633.737.48.833.320609.16.931.035.08.130.7L/100km轻型重型201922.742.1202520.938.7203020.437.9203535.8206033.0参考资料2CaliforniaAirResourcesBoard,https:3CaliforniaAirResourcesBoard,/rulemaking/20194OfficeofGovernorGavinNewsom,https://announces-california-will-phase5EuropeanCommission,https://ec.europa.eu/clima/policies/transport/vehicles/heavy_en6ACEA,https://www.acea.auto/figure/eu-commercial-vehicle-pro