2022年中国零排放货运年度进展报告.pdf

中国零排放货运年度进展报告2022携手共创高效零排放的中国物流货运行业致谢本报告是零排放货运行动的研究成果，由智慧货运中心和北京智汇绿行科技中心承担基础研究工作。零排放货运行动在此感谢能源基金会对报告的大力支持，并对来自以下单位的专家在研究和撰写过程中提供的数据、文字支持以及宝贵的修改建议表示由衷感谢：交通运输部规划研究院 徐洪磊 甘家华 谭晓雨 中国环境科学研究院机动车排污监控中心 尹航 郝春晓 交通运输部公路科学研究院 李枭 中国物流与采购联合会 周志成 中国汽车工程学会 郑亚莉 中国汽车技术研究中心有限公司 金约夫 联想集团 邢国栋 斯堪尼亚中国集团 何墨池 世界资源研究所 宋苏 深圳市协力新能源与智能网联汽车创新中心 谢海明 周清镐同时，零排放货运行动感谢以下企业为本报告提供的案例支持：上海融和骏玖新能源汽车科技有限公司 宜家贸易服务（中国）有限公司 耐克体育（中国）有限公司 苏州吉旗物联科技有限公司关于零排放货运行动零排放货运行动（英文名称：Zero Emission Freight Initiative,缩写：ZEFI）是一个集合智库机构、研究机构、主机厂、关键设备和零部件生产和供应商、能源生产和供应商、货主企业、物流运输企业、相关行业协会等各个零排放货运利益相关方，共同参与聚焦道路货运实现零排放的非政府、非营利、自愿性公益平台。ZEFI的愿景是推动中国交通实现碳中和，支持道路货运实现零排放。在愿景的指引下，ZEFI将主要致力于推动利益相关方建立货运零排放的共识，加快零排放货运车辆（特别是中重型货车）和补能基础设施的推广，支持零排放货运相关标准和规范的研制与实施，支持创造更好的零排放货运政策和市场环境，推动零排放货运试点示范，为政府和企业提供技术支撑。ZEFI秘书处设在智慧货运中心，由能源基金会提供支持。零排放货运行动,2023如用于教育或非营利目的，本出版物的全部或部分内容可以以任何形式复制，而无需获得版权持有人的特别许可，但须注明来源。零排放货运行动欢迎收到任何使用该报告作为参考资料的出版物。未经事先书面许可，本出版物不得作转售或作任何其他商业用途。免责声明报告所表述的发现、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，并尽可能保证可靠、准确和完整。零排放货运行动秘书处不对使用此文件而导致的损失负责。报告第六章图片来自案例实施企业，版权由提供方所有。专家荐语（零排放货运行动年度进展报告 2022作为全方位展现了零排放货运现状、问题、案例和方法的报告，是“双碳”背景下国内第一份专门针对零排放货运发展的综合性评估报告，它的发布填补了中国物流货运行业在该领域的研究和行动空白，并对行业提出了更加明确的愿景和期待。期待报告能够持续迭代数据和研究内容，长期支撑零排放货运不同利益相关方的决策和实施应用。徐洪磊 交通运输部规划研究院副院长在“3060”碳达峰碳中和目标下，中国公路货运行业的低碳化转型是发展趋势，零排放发展是其中的重要方向。零排放货运行动年度进展报告2022以中重型货车为切入点，探讨公路货运领域零排放发展的车辆选型和转型路径，深入剖析了发展过程中面临的痛点问题、展现了具有代表性的实践案例，是一份对政策制定、企业决策和行业发展有价值的研究报告。周志成 中国物流与采购联合会研究室主任物流的可持续发展已经成为企业以及其供应链的核心竞争力之一，更是客户和投资者做产品选择和企业决策时的重要参考指标。零排放货运行动年度进展报告 2022 探讨了货运、车辆、基础设施、政策和市场体系的现状、挑战，并有针对性地进行了系统、详细的归纳和总结。这份报告有方法,有案例,有结论,有建议，具有很强的参考性、借鉴性和指导性。邢国栋 联想全球物流运费数据中心和可持续发展总监目录3 基础设施建设运营现状3.1 道路交通网和服务设施匹配情况 453.1.1 各省份公路建设情况 453.1.2 各省份加油站建设情况 473.1.3 各省份充电站建设情况 483.1.4 加油站、充电站建设情况和货运平均运距的关系 493.2 充换电基础服务设施发展现状 503.3 氢能基础服务设施发展现状 514 政策和市场体系4.1 新能源货车补贴政策 544.1.1 国家新能源货车补贴政策 544.1.2 地方新能源货车补贴政策 584.2 新能源货车路权政策 594.2.1 国家新能源货车路权政策 594.2.2 地方新能源货车路权政策 614.3 新能源基础设施建设政策 624.3.1 国家新能源基础设施建设政策 624.3.2 地方新能源基础设施建设政策 644.4 新能源货车发展规划 654.4.1 国家新能源货车发展规划 654.4.2 地方新能源货车发展未来规划 674.5“公转水、公转铁”相应政策 694.5.1 国家“公转水、公转铁”相应政策 694.5.2 地方“公转水、公转铁”相应政策 705 道路货运碳排放分析5.1 货车应用场景分类统计 725.2 货车碳排放量计算 765.2.1 2021 年新销售货车碳排放量计算 765.2.2 新能源货车年度（2021）节碳量分析 79前言1 中国道路货运发展现状与趋势1.1 货物运输量、周转量情况 21.2 货车保有量和产销情况 31.2.1 道路货运车辆保有情况 31.2.2 道路货运车辆销售情况 41.3 公路货运行业发展现状 61.4 道路货运碳排放及大气污染物排放情况 71.4.1 货运碳排放现状 71.4.2 货车污染物排放情况 91.5 道路系统的发展情况 112 零排放车辆技术及产销状况2.1 新能源货车技术发展水平分析 142.1.1 插电式混合动力货车发展水平及趋势分析 142.1.2 纯电动货车发展水平及趋势分析 152.1.3 氢燃料电池货车发展水平及趋势分析 182.2 新能源重型货车产销情况 212.2.1 总体情况 212.2.2 新能源重型货车各城市销售情况 232.2.3 新能源重型货车各技术路线销量情况 252.2.4 新能源重型货车各生产企业销量情况 262.2.5 新能源重型货车各车型销量情况 282.3 新能源货车公告车型的技术发展趋势和应用情景 312.3.1 新能源货车公告车型总体情况 312.3.2 公告车型不同应用场景性能指标分析 332.3.3 公告车型性能指标的数量分布 372.4 综合成本对比分析 392.4.1 典型新能源货车综合成本构成 392.4.2 典型快充模式纯电动货车成本分析 392.4.3 典型换电方案纯电动货车成本分析 402.4.4 典型氢燃料电池货车成本分析 412.4.5 结论 436 应用场景分析和企业实践案例6.1 零排放重型货车应用场景分析 846.1.1 封闭场景 856.1.2 公共道路中短途运输场景 856.1.3 公共道路长距离运输场景 866.2 零排放货运实践案例 866.2.1 国内企业零排放货运案例 866.2.2 国际企业零排放货运案例 1017 结论和建议7.1 结论 1097.2 政策建议 1117.2.1 制定分阶段、差异化的补贴政策，促进零排放重型货车推广 1117.2.2 为零排放重型货车提供更多路权，鼓励车辆使用 1117.2.3 加速将补能基础设施建设纳入地方规划，促进基础设施落地应用 1117.2.4 加快完善补能基础设施标准体系，提升基础设施运行效率 1127.2.5 因地制宜开展试点，为零排放重型货车商业化应用打好基础 1127.3 行业建议 1127.3.1 货主企业积极拉动零排放货车使用需求 1127.3.2 运输企业和车队积极尝试使用零排放货车 1137.3.3 整车厂和汽车零部件供应商积极打造适应市场需求的零排放货车 1137.3.4 能源和基础设施服务提供商适度超前布局基础设施 1137.3.5 融入生态圈，共同开拓可持续的商业模式 113参考文献 115附录：20142021 年各车型不同指标下的数量分布 116前言2020 年 9 月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和（简称“双碳”目标）。中国交通运输行业的碳排放约占我国碳排放总量的10%，交通运输行业的低碳转型是实现“双碳”目标的重要环节之一。交通运输行业的碳排放中，公路运输碳排放占比达 80%以上，其中公路货运碳排放占比达 60%以上，因此，公路货运碳减排是交通运输行业实现低碳转型的关键。在公路货运领域，特别是在中国道路货运需求持续增长的情况下，依靠多式联运、提高运输效率和满载率等方法不足以达成减排目标。尽早实现传统货车技术向零排放货车技术的转型必将成为未来的发展趋势。公路货运碳排放中，重型货车的排放又占据举足轻重的地位。根据中国环境科学研究院机动车排污监控中心的统计，2020 年中国重型货车二氧化碳排放总量占交通运输行业总排放量的34%。常规污染物方面，中国移动源环境管理年报（2022 年）显示，2021 年重型货车的氮氧化物排放量约占所有类型货车氮氧化物排放总量的90%，碳氢化合物的排放量也明显高于其他类型货车。综上，推动重型货车电动化是中国交通运输行业减污降碳的关键性发展方向，也是实现交通运输行业“双碳”目标的核心手段。基于以上背景分析，特撰写中国零排放货运年度进展报告 2022（以下简称报告）。报告的目标是进一步探讨道路货运零排放发展的现状、阻碍和挑战，协同零碳货运各利益主体，提出推进零排放货运发展的建议。报告面向货运行业、政府、研究机构和其他利益相关方，针对货车在道路货运场景下的发展趋势和减排路径进行归纳和总结。根据上述分析，内容力求突出主要矛盾，侧重于中重型货车的零排放发展分析。报告中主要涉及的政策、数据更新至 2021 年。报告主要分为七个章节，第一章对中国道路货运发展现状与趋势进行分析和总结，其中包括道路货运发展现状、道路货运企业发展现状，以及道路货运零排放发展的趋势和目标。第二章对目前的车辆技术发展情况进行分析总结，包含货车产品和技术总体情况、货车的产销量、不同应用技术及发展水平、价格和运行成本，以及目前主要货车生产企业技术和产品的发展规划。第三章总结目前与道路货运匹配的基础设施建设运营状况，并对道路交通网和服务设施的匹配情况、充换电基础服务设施发展状况，以及氢能基础服务设施的发展状况分别进行了总结。第四章对目前的政策和市场体系进行梳理分析。第五章对目前道路货运体系零排放发展状况进行总结，并分析不同车型和货运场景下的减排贡献度和未来减排潜力。第六章针对零排放货运的典型场景进行分析，并总结企业应用零排放车辆的典型实践经验与案例。第七章对道路货运零排放发展状况进行总结并提出政策建议。今年是报告的撰写元年，零排放货运行动在此由衷感谢各位专家和领导的帮助与支持，也诚挚地希望各位读者对 报告 提出宝贵意见，以期 报告为中国道路货运零排放发展做出更大的贡献。11 货物运输量、周转量情况2 货车保有量和产销情况3 公路货运行业发展现状4 道路货运碳排放及大气污染物排放情况5 道路系统的发展情况中国道路货运发展现状与趋势中国零排放货运年度进展报告 2022 21.1 货物运输量、周转量情况 a 按照交通运输部办公厅关于取消总质量4.5吨及以下普通货运车辆道路运输证和驾驶员从业资格证的通知，2019年1月1日起各地交通运输管理部门不再为总质量4.5吨及以下普通货运车辆配发道路运输证。b 2021年道路货物运输量统计方法由“行业主管部门推算”调整为“规上企业全面调查+规下业户波动推算”。根据交通运输部统计1，我国货运总量和货物周转量均在20162018年间持续攀升。2018年，公路货运量达到 395.69 亿吨，公路货物周转量达到 71249.2 亿吨公里。2019 年各项数据均显著下降，2020 年、2021 年出现回升。公路货运量和公路货物周转量变化趋势与货运总量和货物周转量变化趋势基本一致。不难发现，过去 5 年中国公路货运量占货运总量的比例很高，稳定在 70%以上；公路货物周转量占比则相对较低，基本保持在30%左右（参见图 1-1、图 1-2）。根据国家统计局统计注释，2019 年我国道路货运总量及货物周转量统计口径均发生变化a，统计结果与 2018 年前结果不能简单类比，2019 年实际道路货运总量与货物周转量分别增长 4.2%和 0.4%b。总体来说，我国道路货运总量与道路货物周转量仍然呈持续增加态势。334.1368.7395.7343.6342.6391.4438.7480.5515.3471.4473.0521.576.2%76.7%76.8%72.9%72.5%75.1%70.0%71.0%72.0%73.0%74.0%75.0%76.0%77.0%78.0%0100200300400500600201620172018201920202021货运量（亿吨）公路货运量总货运量公路货运量占比图1-1全国公路货运量变化（20162021年）另外，大宗商品特别是煤炭运输的铁路化也是交通结构调整、公路货运量占比下降的重要原因。即使如此，公路货运由于成本低廉、运行灵活，始终在货运系统中发挥着不可替代的作用。第一章 中国道路货运发展现状与趋势3166882.2 189809.4 199035.4 193677.7 196383.0 218181.3 61080.1 66771.5 71249.2 59636.4 60171.9 69087.7 36.6%35.2%35.8%30.8%30.6%31.7%27.0%28.0%29.0%30.0%31.0%32.0%33.0%34.0%35.0%36.0%37.0%38.0%050000100000150000200000250000201620172018201920202021货物周转量（亿吨公里）货物周转量公路货物周转量公路货物周转量占比图1-2全国公路货物周转量变化（20162021年）1.2 货车保有量和产销情况 1.2.1 道路货运车辆保有情况根据交通运输部统计结果，我国载货汽车保有量从 2017 年的 1368.62 万辆降至 2021 年的1173.26 万辆（参见图 1-3），与公路货运量和货物周转量占比变化趋势相似，载货汽车保有量在2019 年也明显下降1。1368.621355.821087.821110.281173.2605001000150020002500300020172018201920202021保有量（万辆）挂车牵引车专用货车普通货车总量图1-3全国载货汽车保有量（20172021年）中国零排放货运年度进展报告 2022 42021 年末，全国拥有公路营运汽车 1231.96万 辆，比 上 年 末 增 长 5.2%。拥 有 载 货 汽 车1173.26 万辆、17099.50 万吨位，分别增长 5.7%和 8.3%。其中，普通货车 406.94 万辆、4923.43万吨位，分别下降 1.7%和增长 5.6%；专用货车60.39 万辆、718.76 万吨位，分别增长 19.2%和20.5%；牵引车 346.68 万辆，增长 11.5%；挂车359.25 万辆，增长 7.4%（参见图 1-4）。1231.961173.26406.9460.39346.68359.255.2%5.7%-1.7%19.2%11.5%7.4%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%0200400600800100012001400公路营运汽车总保有量载货汽车 普通货车专用货车牵引车挂车保有量（万辆）保有量增长率图1-4全国公路营运汽车及各类载货汽车保有量（2021年）1.2.2 道路货运车辆销售情况根据公安部交强险上险统计数据，货运汽车销售量从 2017 年开始持续增长，从 309.86 万辆增至 2020 年的 419.15 万辆，到 2021 年略微回落至 386.93 万辆（参见图 1-5）。尽管 2017 年货车电动化率达到2.44%，但近年来电动化率不升反降，总体维持在较低水平(600 km线路的执行次数中的占比。虽然目前我国货运线路繁忙，但在最繁忙的 9 条线路中，公路货运平均运行时速仅为 50 65 公里/小时，相较于发达国家的 75 80 公里/小时仍有较大差距。同时，公路的拥堵情况普遍存在且日益严重，具有较高的随机性。表1-1最繁忙线路名称及其执行百分比与平均用时线路名称执行百分比d平均用时（小时）广州北京0.20%35.7哈尔滨北京0.19%20.9西安北京0.17%21.3长沙上海0.18%20.8成都武汉0.13%21.1武汉重庆0.16%16.8上海武汉0.35%15.9广州上海0.25%27.1北京上海0.16%26.121 新能源货车技术发展水平分析2 新能源重型货车产销情况3 新能源货车公告车型的技术发展趋势和应用情景4 综合成本对比分析零排放车辆技术及产销状况中国零排放货运年度进展报告 2022 142.1 新能源货车技术发展水平分析 为达成中国货物运输零排放愿景，各利益相关方开始使用新能源货车替代传统能源货车，逐渐发展出插电式混合动力货车、纯电动（包括快充、换电）货车、氢燃料电池货车等多种不同的技术路线。2.1.1 插电式混合动力货车发展水平及趋势分析（1）插电式混合动力货车发展水平在新能源货车技术的发展路线中，插电式混合动力货车相比于纯电动货车和氢燃料电池货车的成本更低。插电式混合动力系统包括串联式、并联式和混联式三种。目前，国内外插电式混合动力货车主要采用并联式混合动力系统。并联式混合动力系统由传统的内燃机系统和电机驱动系统组成，发动机、电机和变速器配合使用，组合成不同的动力模式，适用于多种不同的行驶工况。该系统技术成熟度高，最大限度地保持原车型动力系统布置方式，结构简单、能量利用率高。并联式混合动力货车具有两套动力系统，一套是动力电池和电机驱动系统，一套是发动机驱动系统，可以根据需求选择使用。同时，电机驱动系统的驱动/发电一体式电机可以适时向动力电池充电。（2）插电式混合动力货车的优势相较于其他技术路线，插电式混合动力货车的核心优势在于电池组的容量不需要很大，目前国内车型配备的电池容量一般不超过 50kWh。因此，该车型相比纯电动货车和氢燃料电池货车，对动力电池的要求较低，载质量利用系数高，不存在续驶里程焦虑，应用成本较低，系统稳定性相对较高。（3）插电式混合动力货车发展存在的问题虽然插电式混合动力货车当前存在一定优势，但其依然需要以柴油为主要燃料，无法完全做到运行过程零排放。相比纯电动货车和氢燃料电池货车，插电式混合动力货车在政策引导鼓励方面得到的支持较少，近年市场占有率较小，技术发展较为缓慢。（4）插电式混合动力货车发展趋势插电式混合动力货车介于传统燃油车和纯电动货车、氢燃料电池货车等零排放货车之间，并试图找到运营效率、成本和环保压力之间的平衡点。相比当前其他技术路线的零排放货车，插电式混合动力货车在中长途大宗货物运输方面具有一定优势。短期来看，部分高油耗场景为应对国六和四阶段重型商用车油耗限值要求，插电式混合动力技术路线还将占据少部分市场9。但长期来看，插电式混合动力货车无法实现货运零排放，在政策支持鼓励方面不占优势。国内外主要商用车企业对未来产品的规划中，也大多以纯电动货车作为技术主攻方向，尤以氢燃料电池货车作为技术探索储备研究方向，插电式混合动力货车更多作为传统燃油货车向零排放货车转变的过渡车型。第二章 零排放车辆技术及产销现状152.1.2 纯电动货车发展水平及趋势分析（1）纯电动货车发展水平纯电动货车完全通过车载电池提供动力，可以做到运行过程零排放，同时具有结构简单、噪声低、换挡易、驾驶舒适度高等特点。在当前油价高企背景下，纯电动货车的使用成本明显低于燃油货车，故近年来得以快速发展。纯电动货车的关键技术集中于电池、电机、电控系统。在电池方面，动力电池的价格、续航能力、充电时间和安全性等是影响车辆市场化推广的关键要素。纯电动货车要求动力电池同时满足高能量密度、快速充电、深度放电能力、长寿命、高安全性、低成本和易回收等一系列技术要求。目前，纯电动货车的车用电池以磷酸铁锂电池为主，相比三元锂离子电池，磷酸铁锂电池能量密度较低，具有较好的安全性和稳定性，且成本更低。但磷酸铁锂电池的理论能量密度大概在200 Wh/kg，导致其技术提升空间有限。在电机方面，新能源汽车电机分为直流电机、交流电机和轮毂电机三类，我国具备交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机的自主研发能力，其中永磁同步电机是我国新能源汽车的主要电机应用类型。通过对磁、电、热耦合优化以及超导、非晶高导低损材料的应用，可有效提高电机功率密度。电机效率目前可超过90%，功率密度可超过4.0 kW/kg。在电控方面，电机控制器的作用是通过对输出电流、电压和频率的控制，进而控制电机的转速和转矩。电控系统随着自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展而逐渐成熟。目前，纯电动重型货车的电控系统以 MOSFET 和 IGBT 为主流算法，相关技术已经基本成熟10。重 型 货 车 通 常 需 要 长 时 间 连 续 运 行，受制于电池的能量密度、充放电速度和成本等因素，目前纯电动货车的续驶里程较短，理论上为200 300km，主要应用于港口、矿区、城市等行驶范围、行驶路线和行驶时间都较为固定的运营场景。从补能方式来看，纯电动货车目前主要的技术路线可分为充电模式和换电模式两种。充电模式充电模式货车的车身与动力电池完全绑定，不可更换。整车运行过程中的能量补充主要依靠大功率直流充电桩充电。我国纯电动汽车充电基础设施建设经过多年的政策扶持，已经初具规模。对于纯电动乘用车及轻型货车，目前已有较为成熟的配套充电基础设施。但由于早期规划的局限性，满足纯电动重型货车快充需要的充电基础设施建设仍不完善。纯电动重型货车的充电设施建设，目前主要由用户、运营商或第三方公司在重型货车运行线路上建设专属直流快充桩，通常采用双枪同时充电，充满电需 11.5小时。换电模式换电模式货车的车身与动力电池并不绑定，配套动力电池可在换电站进行更换，同时车身也具备充电功能。近年来，换电重型货车得到行业广泛重视。2020 年 5 月，国务院政府工作报告首次将换电站纳入新型基础设施建设工作中。2021年4月，工业和信息化部、国家能源局联合组织开展新能源汽车换电模式应用试点工作，鼓励在公交、出租、城市物流配送、港口、矿山等公共领域率先试点。2021 年 10 月，工业和信息化部、国家能源局联合印发关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知，首次提出在宜宾、唐山、包头三座城中国零排放货运年度进展报告 2022 16市进行换电重型货车试点。目前，我国换电重型货车的电池容量约 300kWh，换电时间约为 5 分钟。纯电动重型货车的换电技术路线包括整体单侧换电、顶吊式换电、整体双侧换电等方式，具体如表2-1所示。表2-1纯电动重型货车的换电技术路线参数 分类整体单侧换电顶吊换电整体双侧换电换电站站体高度主体高度与车辆等高主体位于车辆上方（6 米）主体高度与车辆等高换电时间35 分钟35 分钟 5 分钟占地面积200 平方米200 平方米 300 平方米定位方式激光雷达+视觉减速带机械定位激光雷达+视觉车型适应性自动校准司机控制停车前后位置自动校准成本控制系统成本高控制系统成本低双机器人成本高可扩展性开放式机器人地轨，可接轨加长，增加电池仓；开放站房，不需改造整体式天轨和站房，固定长度，不能扩展开放式机器人地轨，可加长，增加电池仓，整体站房需改造目前，换电重型货车主要经营模式是运营商购买裸车，所需动力电池由电池资产管理公司向电池企业批量购买并运营，而用户以租赁方式从电池资产管理公司租用电池。电池资产管理公司融资布局形成换电全产业链生态圈，并向用户提供换电车辆、换电站以及投融资租赁等服务，即“车电分离”模式（参见图 2-1）。电网企业用 户换电运营商整车企业电池企业图2-1纯电动换电重型货车平台运营模式 第二章 零排放车辆技术及产销现状17（2）纯电动货车的优势充电模式建设成本低。相对换电设施，充电桩建设占地面积很小，如果和停车场合并建设，则基本不需要另外征地，因此一次性建设成本较低。近年来由于国家对充电基础设施建设的政策推动，充电设施的研发和建设速度明显加快，技术已经趋于成熟。在形成统一的产品标准后，充电设备的生产和采购成本大幅下降，进一步降低了充电设施的建设成本。用电效率高。为了提高用电效率，目前多数使用大功率快充桩的充电场站都会采用集约式柔性充电模式，即所有充电终端共享功率模块，根据需要由智能调度模块结合纯电动汽车的实际需要分配充电功率，以此来降低充电场站的整体配电容量，减少对电网的冲击。换电模式运营效率高。采用换电模式，纯电动重型货车可以在 5 分钟左右完成补能，与传统燃油车加油时间基本持平，有效降低车辆充电等待时间，大幅提高运营效率。一次性购车成本降低。在“车电分离”模式下，用户购车无需购买电池。相比充电方案，“车电分离”能够大幅降低用户的一次性购车成本，使得购车成本与同类同级别燃油车辆差异不大。产品供给端可选车型充足。从 2021 年起，各大商用车生产厂家均布局了换电重型货车生产线并快速推出相应产品。目前市场上的纯电动重型货车基本上已经覆盖所有车型，用户可根据实际需要自主选择。政策支持力度大。在“双碳”背景下，纯电动重型货车应用是实现重载货运零排放至关重要的一环，政府部门将为纯电动重型货车提供运输价格、运输线路方面的相关优惠政策，以进一步扩大纯电动重型货车的使用规模和使用范围。动力电池寿命更长。在换电模式下，纯电动重型货车的动力电池由运营商统一管理，在适合的温度下能够以稳定的电流统一充电，同时由电池管理系统进行维护，可以有效确保动力电池健康安全，延长电池使用寿命。（3）纯电动货车发展存在的问题充电模式续驶里程短。纯电动重型货车载重大、能耗高，受动力电池容量的限制，目前纯电动重型货车在充满电情况下续驶里程多为 200300km，比同车型燃油货车要少很多。因此，在长距离运输过程中，纯电动重型货车需要多次补充电能，导致运营效率较低。购置成本高。目前纯电动重型货车的终端销售价格普遍为 65 万 80 万元，部分动力电池装载容量较高的车型销售价格可达到 90 万元以上，其中电池成本占比过半，与传统燃油重型货车终端销售价格 40 万 45 万元相比，有较为明显的购置成本差异。载质量利用系数低。由于动力电池能量密度一定，如果要增大电池容量，就需要配备更重的电池。以一辆 282kWh 电量的纯电动 64 牵引车为例，由于电池自重原因，其整备质量相比同车型燃油货车重了约 2.2 吨，导致其载质量利用系数比同车型燃油货车要低。换电模式标准法规缺失。目前，换电模式面临的最大问题是换电接口标准不统一。不同电池厂家、不同换电模式，都会带来电池标准化和拓展兼容性问题。此外，在车型公告的法规方面，目前的车型公告均以整车（含电池）为整体上公告，这就造成在车电分离模式下，同一款车如果电池或换电框架发生改变，则需重新上车型公告，大大增加了车辆开发周中国零排放货运年度进展报告 2022 18期和成本。基础设施建设不完善。相比充电基础设施，目前我国换电基础设施建设还很不完善，缺乏统一规划。受技术标准限制，目前在实际场景中，换电站仅能匹配特定品牌车辆或者特定标准的电池包，但是由于换电站的建设只能服务于某一特定项目，使换电设施成为某一项目的定制化服务产品。这也造成换电基础设施无法像充电设施那样，通过多点布局形成服务于所有换电车辆的公共服务网络。基础设施建设成本高。换电站需要通过站内一定数量的备用电池和车身电池进行交换，从而实现快速补能的目的。因此，换电站除了换电设备投入外，还需要额外购置多块备用电池，使得换电站的一次性建设投资大大高于充电基础设施。目前，建设一座换电站的一次性投资成本至少为700万元。（4）纯电动货车发展趋势现阶段，纯电动货车仍然以轻型货车为主，应用于城市配送应用场景；少量纯电动重型货车应用于港口、矿区、城市等行驶范围、行驶路线和行驶时间都较为固定的运营场景。随着技术的发展以及基础设施的不断完善，未来纯电动货车将逐渐从轻型货车扩展到重型货车，运营场景也将从短途运输转向长途运输。车辆技术方面，目前市面上销售的主流车型，其经济续驶里程范围在 150200km 之间。随着动力电池技术的发展和成本的下降，预计到 2025 年车辆的经济续驶里程将会提高到 300400km。而现有纯电动货车主要是在燃油货车车型的基础上做改装，随着车辆正向开发进度的加快，未来采用纯电动货车专用底盘或滑板底盘的车型将成为主流。充换电技术方面，未来纯电动货车将形成“换电+充电”并存的格局。充电模式适用于短途运输，或时效性要求不高的场景；换电模式适用于高频短倒或中长途运输，即时效性要求较高的运输场景。2.1.3 氢燃料电池货车发展水平及趋势分析（1）氢燃料电池货车发展水平氢燃料电池货车的动力系统布置如图 2-2 所示。其驱动系统包括燃料电池系统、燃料电池转换及逆变器、动力电池、高压储氢罐、驱动电机和动力控制单元。高压储氢罐动力控制单元驱动电机直流/交流逆变器直流/交流转换器燃料电池系统动力电池及控制系统图2-2氢燃料电池货车动力系统布置图 第二章 零排放车辆技术及产销现状19其中，燃料电池系统是用于给车辆提供电能驱动的系统；燃料电流转换及逆变器主要是用于将燃料电池输出的低电压转换为可供车辆使用的电能；动力电池是氢燃料电池货车的辅助能量源，使车辆在启动、急加速和爬坡时有足够的辅助能量；高压储氢罐为氢燃料电池提供燃料；驱动电机是氢燃料电池货车中将电能转化为机械能的动力部件；动力控制单元是将氢燃料电池货车中的所有电气功率部件统一集成的系统，要求其具有高集成度、高耐久性、高可靠性的特点。氢燃料电池货车全产业链包括氢气的制取、储存、运输、加注和氢燃料电池货车的研发、应用等方面。在各地氢燃料电池货车示范运行规模不断扩大的趋势下，氢燃料电池货车的系统集成、电堆集成技术有了一定的提高，但在其他方面尚未有明显突破。燃料电池堆栈国内燃料电池以车用质子交换膜燃料电池为主，已经具有电堆系统的自主开发能力和电堆的集成生产能力，以大连新源动力、亿华通、重塑科技和国鸿重塑为代表的企业，具备年产万台燃料电池系统的批量生产能力，且目前国内电堆产能已超过 40 万 kW。其中，大连新源动力更倾向自主研发，亿华通和重塑科技更倾向于引入国外成熟电堆技术。在功率方面，我国燃料电池企业可生产组装单堆功率 60kW 的石墨双极板堆栈，体积为 35 升，功率密度达 2.0kW/L，双堆串联功率可达 120kW，体积为 50 升，搭配车载锂电池后，基本可以满足重型货车应用性能需求。在环境适应性和耐久性方面，国产化电堆已可实现-30低温启动，-40低温存储，系统效率55%，防护等级 IP67，具有良好的稳定性，耐腐蚀，寿命预计在 5000 小时左右。双极板在双极板方面，由于加工石墨板成本高，复合材料双极板近年来开始走向应用，如石墨/树脂复合材料、膨胀石墨/树脂复合材料、不锈钢/石墨复合材料等。国内新源动力开发的不锈钢/石墨复合双极板电堆已经有所应用。广东国鸿引进了加拿大 Ballard 公司膨胀石墨/树脂复合双极板生产技术，所生产电堆也已有车辆装备。膜电极以大连新源动力、武汉理工新能源为代表的企业已经初步具备了不同程度的生产线，年产能可达上万平方米，但还需要开发以狭缝涂布为代表的大批量生产技术。市场上生产全氟磺酸膜的企业主要来自美国、日本、加拿大及中国。我国已具备质子交换膜国产化能力，山东东岳集团生产的质子交换膜性能出色，具备规模化生产能力。目前，东岳DF260 膜厚度可做到 15m，在开路电压测试情况下耐久性大于 600 小时。催化剂海外企业领先，国内正起步。国内尚处于研究阶段的单位有两类：一类是国内企业，如贵研铂业。贵研铂业主营汽车尾气铂催化剂，与上汽共同研发燃料电池催化剂。一类是研究机构，如中国科学院大连化学物理研究所、上海交通大学、清华大学等。例如，中国科学院大连化学物理研究所制备的Pt3Pd/C 合金催化剂，已应用于新源动力生产的燃料电池发动机。系统部件在系统部件方面，氢气循环泵主要依赖进口，空压机还未能大批量生产，缺少低功耗高速无油空压机产品。中国零排放货运年度进展报告 2022 20整车技术路线氢燃料电池货车的整车技术路线分为两种，即搭载小型动力电池的全功率型和搭载可插电动力电池的氢电混合型。全功率型氢燃料电池货车的动力电池无需外接充电，动力电池主要用于车辆急加速、爬坡、启动阶段提供动力。该结构中，车用动力全部来源于燃料电池，因此对燃料电池电堆的寿命要求较为严苛，以我国目前的技术储备较难实现。氢电混合型氢燃料电池货车集合了氢燃料电池货车及纯电动货车的优点，技术要求相对较低，是在原有纯电动货车的基础上加装燃料电池作为动力电池的动力补充源，在我国当前阶段适用性较好。目前，国际上氢燃料电池货车的技术路线以全功率型为主，而我国则优先考虑发展氢电混合型燃料电池货车，最终目标仍然是实现全功率型燃料电池货车的整车路线。（2）氢燃料电池货车的优势运行过程零排放。氢燃料电池货车作为新能源重型货车的一种，可简单理解为“自带氢燃料发电机的电动车”。氢燃料电池货车在工作过程中的产物是水，可以实现运行过程零排放，不会造成环境污染。能量来源广泛。氢燃料电池货车的能量来源为地球上储量丰富的氢，从能源储备角度看，氢燃料电池货车是一种理想的车型。续驶里程长。氢气本身的能量密度约为 33.6 kWh/kg，约为柴油的 2.7 倍，远高于锂电池。目前，氢燃料电池货车多为高压气态储氢，储氢压力可以达到 35MPa，且同期正在研发 70MPa 高压储氢技术。现有氢燃料电池重型货车的续驶里程基本可达400km 以上，是零排放车辆中续驶里程最长的车辆类型。运营效率高。氢燃料电池货车相比其他零排放车辆，除续驶里程明显更长之外，重型货车的氢气加注时间也仅为 510 分钟，基本可与传统燃油车辆持平，能够有效提高重型货车运营效率。（3）氢燃料电池货车发展存在的问题氢气的制取和运输成本相对较高。目前，氢燃料电池货车运行所需的氢气制取成本相对较高，氢气制取方式主要包括电解水、甲烷重整、甲醇制氢和工业副产氢四种。电解水制氢能耗较高；甲烷转化制氢温室效应严重；甲醇制氢需要在合理的地域范围内有甲醇供应，因此生产规模受限；工业副产氢纯度达不到燃料电池车的要求，同时受地域及运载能力限制，成本较高。我国氢气的储存和运输均以气态为主，在运氢方面容易受到地域及运载能力的限制，长管拖车运输效率较低，运输能力小于 400kg/车，不利于降本增效。据测算，在当前情况下，采用长管拖车进行气态储氢运输的适宜运输半径仅约200km，这对制氢和加氢地点之间的距离提出了较高要求。加氢站建设不完善。氢燃料电池货车的发展离不开加氢站基础设施的建设，受储氢材料的限制，目前加氢站以高压压缩氢气技术为主。目前，我国关于加氢站的建设及运行经验较为欠缺，再加上氢气易燃、易爆、易扩散的特性，人们在心理上接受程度较低，也造成了我国加氢站的建设审批流程繁琐。我国企业还未能突破加氢站的关键技术，关键部件几乎都需要进口，且加氢站建成后的检修维护技术尚不成熟，存在较大的安全隐患。因此，加氢站等基础设施建设成为制约氢燃料电池货车发展的重要瓶颈。整车购买及运营成本偏高。在购买成本方面，当前我国氢燃料电池货车的关键材料、核心部件批 第二章 零排放车辆技术及产销现状21量生产技术尚不完善，催化剂、隔膜、碳纸、空压机、氢气循环泵、储氢瓶相关阀体、瓶身缠绕碳纤维等关键材料与核心部件仍属于“卡脖子”技术，主要依靠进口。这使得氢燃料电池货车整车成本居高不下，售价为同级别传统燃油车的 34 倍。在运营成本方面，氢燃料电池货车对于运输企业来说使用成本仍然偏高。按照氢气价格 40 元/kg 计算，氢燃料电池重型货车的百公里燃料费用约为传统燃油货车的 2 倍。技术标准、检测体系仍不健全。目前我国氢燃料电池货车方面的标准远不能满足产业快