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發(fā)展零碳重卡是現(xiàn)階段減少溫室氣體排放的重要路徑之一。根據(jù)世界自然資源委員會(huì)(WRI)報(bào)告，2017年我國重型貨車保有量僅占全國汽車總量的6.6%，但其碳排放量已達(dá)到道路交通行業(yè)排放總量的40%。相比其他車輛部門，重型貨車電動(dòng)化率仍然落后，基于銷量預(yù)測2022年預(yù)期市場滲透率約為2.5%，我國零碳貨運(yùn)重卡行業(yè)進(jìn)入加速發(fā)展階段。
我國重卡常用于封閉(港口、礦場)、短倒運(yùn)輸(城市渣土運(yùn)輸、公路接駁)及干線中長途(公路)等場景。零碳重卡的需求主要來源于現(xiàn)有車輛更換，據(jù)預(yù)測，“十四五”期間我國每年約有50-100萬輛重卡更換需求，而不同場景下零碳重卡的出行特征需求差異較大。國際上，美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家及地區(qū)均已逐步部署發(fā)展零碳重卡技術(shù)?，F(xiàn)階段，我國零碳重卡技術(shù)路線主要聚焦在純電動(dòng)、燃料電池與零碳混合動(dòng)力重卡。
一 純電重卡發(fā)展現(xiàn)狀及展望
純電重卡發(fā)展的關(guān)鍵在于補(bǔ)能技術(shù)路徑，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、電網(wǎng)供電、場景多種因素影響，換電模式在我國發(fā)展?jié)摿^大。按150萬km壽命計(jì)算，相比于快充和超充，換電模式的補(bǔ)電時(shí)間最短，噸公里車輛運(yùn)行成本最低。噸公里車站成本則隨補(bǔ)電間隔的增加呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，換電模式在補(bǔ)電間隔80-248km時(shí)噸公里成本最低，其最優(yōu)補(bǔ)電間隔將隨著電池性能的提升而延長，具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。在站利用率高、平均車輛運(yùn)行速度較高時(shí)，換電模式是電動(dòng)重卡的最佳補(bǔ)能模式。
從換電重卡純電動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化角度，需要研發(fā)輕量化高耐久車載換電系統(tǒng)，以團(tuán)隊(duì)孵化的智鋰物聯(lián)公司為例，目前已達(dá)到重量最輕、鎖緊力最大；并建立智能運(yùn)維系統(tǒng)，打造數(shù)字化運(yùn)營平臺(tái)；推動(dòng)中國重卡換電標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)起成立中國換電重卡聯(lián)盟，推動(dòng)龍頭企業(yè)互換性換電合作；最終實(shí)現(xiàn)光-儲(chǔ)-充-換一體化互補(bǔ)型智慧能源系統(tǒng)，打造電動(dòng)汽車時(shí)代的“加油站”。制定中國純電重卡技術(shù)路線圖，預(yù)計(jì)于2025年純電重卡年銷量達(dá)到10萬輛、2030年達(dá)到35萬輛，在經(jīng)濟(jì)續(xù)駛里程、電池技術(shù)等均有顯著進(jìn)展。
二 燃料重卡發(fā)展現(xiàn)狀及展望
燃料電池重卡應(yīng)用針對(duì)的場景具有長里程、低成本、高效率、長壽命等特點(diǎn)，例如重卡應(yīng)用場景要求燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)具備高功率(150-400kW)且具備優(yōu)異的散熱能力。氫燃料電池商用車是中國特色和優(yōu)勢，正在引領(lǐng)國際潮流：截止2022年6月，我國已在全國67個(gè)城市推廣了1萬輛以上的燃料電池商用車，并且“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”政策的落地將啟動(dòng)萬輛級(jí)推廣示范。
氫燃料電池商用車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化宜采用“剝洋蔥”研發(fā)模式從動(dòng)力系統(tǒng)-發(fā)動(dòng)機(jī)-電堆-膜電極的步驟開展研發(fā)，如清華-億華通團(tuán)隊(duì)已采用這一研發(fā)模式成功研發(fā)出全球首款200+kW單系統(tǒng)車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和全球首款長續(xù)航、高功率燃料電池重卡，為干線物流電動(dòng)化提供零碳解決方案。此外，針對(duì)目前異地制氫不能充分利用低電價(jià)的情況下，海德氫能站內(nèi)制氫能夠有效降低用氫成本，進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)性、加速商業(yè)化進(jìn)程。我國燃料電池重卡技術(shù)路徑的核心是研發(fā)高效率、長壽命、大功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)；降低電堆、高壓儲(chǔ)氫瓶成本；提升市場規(guī)模，拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，拓展各類重載交通工具；并針對(duì)關(guān)鍵的膜電極開展低溫PEM膜電極的高溫化、面向60%系統(tǒng)額定效率的研發(fā)。
三 零碳混合動(dòng)力重卡發(fā)展現(xiàn)狀及展望
“氨氫融合”有利于應(yīng)對(duì)單一氫能利用在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、車載、安全、成本等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，是重要的減碳途徑之一?；诎睔淙诤先剂铣晒ρ邪l(fā)的新一代零碳發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)高效燃燒與零碳排放，是能效最優(yōu)的零碳新能源動(dòng)力系統(tǒng)，使我國柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)在碳中和時(shí)代獲得新生。
零碳發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力的關(guān)鍵技術(shù)包括氨氫零碳內(nèi)燃機(jī)的燃燒排放研究、混合電驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究：2021年清華大學(xué)氨氫發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火成功，成功研發(fā)“氨氫融合”碳中和發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，邁入“氨=氫2.0”新能源內(nèi)燃機(jī)的研究；常州易控汽車電子也研制出零碳內(nèi)燃機(jī)混合電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并同步建立社會(huì)化核心配套體系。今后，將從系統(tǒng)技術(shù)、底盤平臺(tái)、產(chǎn)品推廣出發(fā)，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)零碳混合動(dòng)力的國產(chǎn)化應(yīng)用。
從全球和我國實(shí)際情況展望，零碳重卡的發(fā)展轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為必然趨勢。當(dāng)前，我國零碳重卡商業(yè)化運(yùn)營正處于加速發(fā)展階段。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測，2025年我國零碳貨運(yùn)重卡市場滲透率預(yù)計(jì)可達(dá)18%，2030年有望達(dá)到50%。未來，我國零碳貨運(yùn)重卡領(lǐng)域應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化技術(shù)路線，加快科技成果的轉(zhuǎn)化與落地；推廣動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)字化和智能化應(yīng)用；完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建完整產(chǎn)業(yè)鏈；拓寬應(yīng)用場景；加強(qiáng)政策引導(dǎo)和支持，開展城市試點(diǎn)工作，著力推動(dòng)能源變革，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
零碳貨運(yùn)重卡市場展望(源自演講者ppt)左縱坐標(biāo)單位：萬輛
發(fā)布日期：2022年12月29日
原標(biāo)題：專家觀點(diǎn) | 歐陽明高：零碳貨運(yùn)重卡技術(shù)路徑分析與展望
