中国自2010年开始发展新能源汽车,到目前中国新能源汽车产业发展已取得巨大的进步。尤其是2021年整个新能源汽车市场更是实现了超过100%的增长,按照中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长 欧阳明高预测2021年国内新能源汽车销量大约会达到330万辆左右,超出整个行业的预期。高歌猛进的新能源汽车,有如此快的发展当然是离不开政府政策的支持力度的不断加大和技术的进度,而作为生产工具的新能源货车正在逐步被市场用户接受和认可,总体市场正在趋向健康稳步的发展。
国家顶层设计层面,自2018年国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》以来,国家相关部门针对新能源货车的政策是频频发布。更是在2020年10月国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》又再次明确提出,2021年起,国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域的公共领域新增或更新公交、出租、物流配送等车辆中新能源汽车比例不低于80%;到2025年,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。种种政策表明,中国为新能源货车的大力发展和推广,相关部门都正在积极的提供强有力的顶层设计支持。
1.货车分类
货车是指用于公路货运运输的运载工具,是中国货运运输的主要运载工具。根据行业分类,中国货车类型主要分为卡车类和VAN类货车。卡车主要分为重型卡车、中型卡车、轻型卡车和微型卡车等;VAN类货车主要分为微面和轻客等。
传统的燃油货车具有高能耗、高排放、高污染的特点,虽然在整个汽车市场的保有量中占比不大,但却是城市重要污染物氮氧化物和颗粒物的主要来源。根据生态环境部发布的《中国移动源环境管理年报(2021)》数据表明,2020 年,占汽车比重约10%的货运车辆,全国货车一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)排放量分别为 207.3 万吨、46.0 万吨、517.8 万吨、5.8 万吨,占汽车排放总量的 29.8%、26.6%、84.3%、90.9%。因此,推广新能源货车,促进节能减排和环境治理,势在必行。
2.产品趋势
随着三电技术的不当成熟,越来越多的使用场景逐步在尝试着应用新能源货车,从最开始的城市物流领域微、轻型货车的新能源化应用,到逐步扩展到更多的使用场景,如环卫领域、城建物流领域、港口运输领域以及矿山运输领域等重型货车的新能源化,新能源货车发展前景正在被认可,尤其是换电模式的兴起,给重型货车新能源化带来了更加广阔的使用场景,新能源货车产品也越来越丰富和成熟。
2.1.城市物流车和环卫车基本实现全部纯电动化
城市物流配送是指服务于城区以及市近郊的货物配送活动,在经济合理区域内,根据客户的要求对物品进行加工、包装、分割、组配等作业,并按时送达指定地点的物流活动。城市物流配送使用的车辆主要以微、轻型卡车和VAN类货车(微面、轻客)为主,主要应用特点是日均运营里程基本在200km以内。
环卫车是用于城市市容整理、清洁的专用车辆。分为运输类和作业类两大类别,运输类主要为垃圾转运车,车辆种类有挂桶式自装卸垃圾车、勾壁式车厢可卸垃圾车、压缩式垃圾车和密封自卸式垃圾车等,平均车速在50~60km/h,日均运营里程在150km以内;作业类主要以清洁功能为主的车辆,车辆种类有清洗车、扫路车、洗扫车、洒水车、吸污车和吸粪车等,平均车速在50~60km/h,日均运营里程在150km以内。
纯电动城市物流车和纯电动环卫车已可基本符合城市物流配送和城市清洁的场景使用特点。不过,产品技术不够成熟且价格过高仍阻碍了新能源城市物流车和环卫车的大规模推广。以4.5吨纯电动轻卡为例,动力电池包电量80多度,仅能达到200公里左右的续驶里程,能耗相对较高;而到冬季电池性能将会大幅下降,续驶里程减少,充电时间延长,进一步影响车辆的使用效率;售价上,从2015年至2020年,平均37万降至17万,但仍然相比燃油车售价高出50%以上。因此,未来纯电动城市物流车和环卫车必定是会往高安全性、低能耗、轻量化和低成本发展,这也就对三电系统提出了更高的要求,如制造工艺、电池能量密度、集成化等等。
不过,作为城市终端配送车辆和城市清洁的必要车辆,新能源城市物流车和环卫车替代传统燃油物流车和环卫车拥有巨大的市场容量。因此,在国家政策的支持下,电商物流的推动下、快递市场需求和城市的清洁环境的驱动下,新能源城市物流车和环卫车或将迎来广阔的发展空间,将基本实现全部纯电动化。
2.2.城建物流车、港口物流车和矿山物流车在换电技术的加持下实现部分新能源化
城建物流是指服务于城区以及市近郊的建筑垃圾和建筑材料的运输,如渣土、装修垃圾和混凝土等,主要运输车辆为自卸车、搅拌车等;自卸车主要为轻型、中型和重型卡车,搅拌车主要为重型卡车,单日最高运营里程在500km左右。
港口物流是指服务于港口内和港口外的集装箱运输;主要运输车辆为牵引车,港口内牵引车基本在24小时运营,但单日运营里程不长;港口外牵引车运营里程不定,既有长途的运输需求也有中短途的运输需求。
矿山物流是指服务于煤矿、石矿等煤炭、砂石的运输,主要运输车辆为自卸车、牵引车和宽体自卸矿用车等。用车使用特点基本上是在偏远的封闭的区域内(矿坑到堆场),车辆行驶路线较固定,在24小时运营,单日运营里程在150km左右,并在充电站和换电站等的基础建设方面拥有极大的自主权。重型货车多样化的运营工况大大增加了纯电动重型货车推广的难度。
伴随着换电模式的兴起和换电技术的进度,纯电动换电重卡开始尝试在城建物流、港口物流和矿山物流等领域上进行应用,越来越多的国内卡车厂家相继推出了纯电动渣土车、纯电动搅拌车、纯电动牵引车和纯电动宽体自卸车等换电重卡车型。相对于充电一次需要约1.5小时来说,换电在5~10分钟即可完成,有效的提高了车辆的运营效率,基本满足需要高效率运营的城建、港口、矿山等场景。因此,城建物流车、港口物流车和矿山物流车在换电技术的加持下将实现部分新能源化。当然,换电模式还有很多问题要解决,尤其是换电站的建设难度大问题仍是阻碍着换电模式发展的第一瓶颈,另外由于暂未形成规模化应用,换电技术的可靠性和安全性还有待进一步验证。
2.3.电池技术暂未革命性突破,长途运输使用氢燃料重卡成为另一技术路线的尝试
中国氢能源产业目前处于导入期,政策的支持是氢能产业规模化的基石。截至目前,中国已出台多项有关氢能产业方面的相关政策,明确表示大力支持氢能产业的发展。如在2020年10月国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中明确提出,到2035年,氢燃料电池汽车实现商业化应用;以燃料电池技术作为三纵之一,布局整车技术创新链,在突破关键零部件技术方面,将氢燃料应用支撑技术作为核心技术攻关工程;攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池汽车应用支撑技术。与此同时,各地方政府也相继出台了相关产业政策,2019年以来,政策向基础设施建设、关键零部件制造和配套运营服务等供给端倾斜。而加氢站是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施,在加氢站建设方面,目前加氢站不足的问题仍影响氢能产业发展,但我国氢能配套设施相关管理标准正在完善,加氢站建设进度逐步加快。
重卡作为货物长途运输的重要运载工具,在中国经济物流运转中发挥至关重要的作用,但其尾气排放也是大气污染物的主要来源之一。由于纯电动重卡续航里程短的问题,无法满足长途运输需求,但环境污染的加剧的问题又必须要进行解决,因此氢燃料电池重卡成为长途运输中选择的另一种技术尝试,但氢燃料电池重卡成本高、加氢站基础设施建设不完善和氢燃料电池寿命有待提高制约着氢燃料电池重卡的发展,短期内氢燃料货车仍无法形成规模化应用,但在政策的刺激下,对氢燃料电池重卡长期看好。
3.总结
根据上文的分析,总的来说,新能源货车产品发展趋势将以:
(1)短期,以纯电动微、轻型货车的中短途物流配送为主导。受电池技术的制约以及电机电控技术目前还不够完全成熟,纯电动货车的续航里程短和成本高的问题仍未得到根本性的解决,目前新能源货车仅能满足中短途城市配送的多、频、快需求。同时随着充电站和充电桩的不断的投入建设,纯电动货车已形成了小规模化的应用;因此,短期内,以纯电动微、轻型货车的中短途物流配送将成为中国货运市场的主导。
(2)中期,换电模式的兴起,纯电动换电重卡在城建、矿山和港口等应用场景更加广阔。对于换电模式,中国政府持着一种鼓励的状态,极大的激发了国内电网企业、电池企业、卡车企业和金融企业的等积极参与,尤其是在换电重卡的表现尤为更胜,纯电动换电重卡在城建、矿山和港口等应用场景更加广阔;如北京密云砂石骨料的运输,采用的车辆为换电牵引车和自卸车,是中国第一个换电重卡的应用典范。换电模式的车电分离有效的解决了用户一次性购买成本高的问题,但在换电模式上,换电站的建设和备用电池占据了换电模式的大部分成本,是目前制约换电模式发展的主要瓶颈。因此,如何算好经济账,最终实现用户、电网公司、电池公司、卡车企业和金融公司等多方共赢的局面,是换电模式亟需解决的问题。
(3)长期,发展氢燃料货车,探索应用长途货运领域。由于氢燃料技术仍处在起步阶段,虽然中国政府对氢燃料的发展给予了极大支持力度,如财政补贴等,但氢燃料相比纯电动,技术不成熟、成本高和加氢站的建设难度极大等劣势制约着氢燃料货车的发展,短期内氢燃料货车无法形成规模化应用。但由于氢燃料货车不受续航里程的限制,因此在长期,随着氢燃料技术的进步,氢燃料货车在长途货运领域的应用前景广阔,并与纯电动货车的中短途物流配送形成优势互补。