能源基金会深圳市重型货车电动化推广应用实施方案及综合效益评估报告2023

深圳市重型货车电动化推广应用实施方案及综合效益评估 ImplementationPlanandComprehensiveBenefitEvaluationofElectricPromotionand ApplicationofHeavyTruckSectorinShenzhenCity 深圳市协力新能源与智能网联汽车创新中心 ShenzhenXieliInnovationCenterofNewEnergyandIntelligentConnectedVehicle 2022年8月 目录 第一章前言1 1.1研究背景1 1.1.1国家能源危机和环境问题亟需改善1 1.1.2国家层面的新能源汽车发展战略3 1.1.3新能源重型货车助力交通领域实现双碳目标4 1.2研究对象5 1.3主要研究内容5 1.3.1深圳市重型货车应用现状调研分析5 1.3.2深圳市重型货车技术经济与环境效益分析5 1.3.3深圳市纯电动重型货车商业化推广方案初步设计5 1.3.4深圳市重型货车电动化应用推广措施研究5 1.4研究意义6 1.4.1理论意义6 1.4.2实际应用价值6 第二章新能源汽车技术理论基础8 2.1研究对象的界定8 2.1.1新能源汽车8 2.1.2新能源重型货车8 2.2新能源重型货车及电池技术9 2.2.1氢燃料重型货车9 2.2.2纯电动重型货车10 2.3小结13 第三章新能源重型货车市场现状及发展趋势分析14 3.1国内外新能源重型货车推广现状14 3.1.1全球电动重型货车推广现状14 3.1.2中国新能源重型货车推广现状16 3.2深圳市新能源重型货车推广现状19 3.2.1深圳市推广新能源重型货车可行性分析19 3.2.2深圳市新能源重型货车市场规模21 3.2.3深圳市纯电动泥头车运营现状22 3.2.4深圳市纯电动泥头车推广难题23 第四章换电技术发展现状分析26 4.1国内外换电模式发展历程26 4.1.1国外换电模式发展历程26 4.1.2国内换电模式发展历程26 4.2换电重型货车技术方案分析28 4.3换电重型货车应用场景分析29 4.3.1封闭场景短倒运输29 4.3.2开发场景短倒运输29 4.3.3干线中长途运输场景29 4.4换电技术和模式相关政策分析29 4.4.1国家层面29 4.4.2地方层面31 4.5换电重型货车推广现状32 第五章深圳市重型货车电动化的环境效益评估34 5.1研究方法34 5.1.1分析指标35 5.1.2模型基本假设35 5.1.3数据来源38 5.2单车减排效益评估39 5.2.1泥头车生命周期评价结果39 5.2.2集疏港牵引车生命周期评价结果43 5.2.3港内（盐田港）重型牵引车生命周期评价结果47 5.2.3LNG重型货车污染物减排效益分析50 5.3不同推广情景下总量减排效益评估53 5.3.1总量评估方法53 5.3.2情景设定54 5.3.3泥头车总量减排效益55 5.3.4集疏港牵引车总量减排效益预估56 5.3.5港内（盐田港）牵引车总量减排效益预估58 5.4重型货车电动化减排效益小结60 第六章深圳市重型货车的全生命周期成本分析61 6.1研究方法61 6.2泥头车TCO成本分析61 6.2.1不同类型泥头车TCO总体对比分析61 6.2.2充电泥头车与柴油泥头车的TCO成本平衡点分析62 6.2.3换电泥头车与柴油泥头车的TCO成本平衡点分析63 6.3集疏港牵引车TCO成本分析65 6.3.1不同类型集疏港牵引车TCO总体对比分析65 6.3.2集疏港充电牵引车与柴油牵引车的TCO成本平衡点分析66 6.3.3集疏港换电牵引车与柴油牵引车的TCO成本平衡点分析67 6.4港内（盐田港）牵引车TCO成本分析69 6.4.1不同类型港内牵引车TCO总体对比分析69 6.4.2港内充电牵引车与柴油牵引车的TCO成本平衡点分析70 6.4.3港内换电牵引车与柴油牵引车的TCO成本平衡点分析70 6.5小结71 第七章换电重型货车商业化推广方案设计72 7.1重型货车“车电分离”模式概述72 7.1.1“车电分离，电池租赁”商业模式72 7.1.2换电车辆及电池标准73 7.1.3换电站技术选择74 7.2集疏港短途运输换电重型货车实施方案设计75 7.2.1场景分析75 7.2.2方案设计76 7.2.3合作模式77 7.2.4实施建议78 7.3港内（盐田港）换电重型货车解决方案设计79 7.3.1场景分析79 7.3.2方案设计79 7.3.3合作模式81 7.4.2实施建议82 第八章结论及建议83 8.1主要研究成果83 8.1.1深圳市新能源重型货车推广任重道远83 8.1.2深圳市重型货车综合效益评价结果83 8.1.3“车电分离”模式可推动换电型重型货车市场化推广84 8.2措施及政策建议85 参考文献88 第一章前言 1.1研究背景 改革开放40年来，随着中国经济社会的快速发展和综合国力的显著增强，城乡居民生活水平显著提高，居民收入持续快速增长，消费质量明显改善。据公安部统计，截至2022年6月底，全国机动车保有量达4.06亿辆，其中汽车3.10亿辆，新能源汽车 1001万辆。交通业持续稳定发展的同时也带来一系列的能源、环境（如碳排放）与健 康等问题。2020年9月22日，习近平主席在联合国大会上郑重宣布中国二氧化碳排放 力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。交通运输是国民经济中基础性、先导性、战略性产业和重要的服务性行业，是碳排放的重要领域之一，推动交通运输行业绿色低碳转型对于促进行业高质量发展、加快建设交通强国具有十分重要的意义。 1.1.1国家能源危机和环境问题亟需改善 全球石油市场呈现石油需求与经济走势高度相关，交通用油主导需求增长。交通是最大的用油行业，且占比呈逐年上升的态势。交通部门的石油需求占比由2000年的54%上升至2019年的59%。中国本身缺油，但却是石油消费大国，产量只占全球总产量的4%，消费量却占全球总消费量的15.3%1。根据中国石油和化学工业联合会公布的最新数据显示，2020年，国内原油表观消费量7.36亿吨，比上年增长5.6%2（图1-1），总体上，石油消费量逐年递增，增速波动变化大。 88% 中国石油表观消费量（亿吨） 7.41% 同比增速（%） 6.93% 6.15% 5.60% 5.67% 5.75% 4.84% 3.39% 66% 单位：亿吨 单位：% 44% 22% 00% 201220132014201520162017201820192020 数据来源：中国石油和化工联合会 图1-12012-2020年中国原油产量及增速 交通部门以道路交通石油消费为主，占比达到48%（图1-2），随着汽车产业复工复产加快，未来五年中国还将新增机动车1亿辆以上，新增车用汽柴油消耗1亿至1.5 亿吨（道路货运占比45%左右）。机动车是原油消费量快速增长的主要原因之一，而消费量的增速远高于其产生量，缺口只能依靠进口石油来填补，2020年中国石油对外依存度73.5%，远远高于国际石油依存度50%的警戒线，中国的石油安全在一定程度面临挑战，影响中国的能源安全和可持续发展，因此要降低对石油的依赖，道路交通领域的绿色转型成为关键。 图1-2中国交通领域及各部门石油消费占比 此外，燃油机动车的行驶过程会向空气排放大量温室气体和其他大气污染物，已成为城市大气污染和雾霾天气的重要诱因，而其中道路货运行业是能源消耗和污染气体排放最大的行业之一。以中国为例，货车排放是仅次于乘用车的道路交通第二大排放源。据生态环境部《中国移动源环境管理年报（2021）》公布的数据显示，重型货车排放的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO×）和颗粒物（PM）分别为79.2万吨、27.5万吨、463.0万吨和3.3万吨；重型货车在各类型汽车中PM排放分担率达到52.1%；重型卡车在各类型汽车中NO×排放分担率达到75.45%（图1-3），是汽车排放PM和NO×污染物的首要贡献源。 小型客车中型客车4% 1% 微型客车 0.1% 大型客车 11% 轻型货车 5% 中型货车 4% 重型货车 75% 图1-3各类型汽车的氮氧化物（NO×)排放量比例 推动重型货车的绿色转型和碳减排对中国“双碳目标”的实现及交通行业的低碳发展具有重要意义。同时，随着中国在碳排放和大气环境污染方面的严格治理，燃油重型货车面临国标的升级、淘汰加速、路权限定等多方限制，其给了新能源汽车特别是重型货车的电动化发展提供了时机和空间。 1.1.2国家层面的新能源汽车发展战略 缺油少气的能源结构问题、环境污染问题、“碳达峰和碳中和”等都极大地推动了中国对新能源汽车发展的注重程度。2020年11月，国务院颁布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，为新能源汽车产业发展做出方向性指引，提出明确的目标和规划。近年来，国务院还陆续颁布若干有助于新能源汽车产业发展的政策，进一步推动中国新能源汽车持续健康发展。 新能源汽车发展初期，在国家战略驱动的导向下，国家及地方各级政府出台了一系列的支持政策，从各个方面都推动了新能源汽车的发展。随着新能源汽车产业发展成熟度不断提高，政策正在逐步退坡，市场化的程度越来越高。例如，2019年中国新能源汽车产销量受政策退坡影响第一次出现下降，但2020年中国新能源汽车销量又一次创下历史新高，在补贴退坡后，实现了市场驱动下的销量增长。 在较长的一段时间内，新能源汽车将依然保持强劲的增长态势。在国家大力倡导发展新能源汽车的进程中，由于鼓励政策、应用场景、使用环境等的不同，使得同为新能源汽车的乘用车与商用车、商用车中的客车与货车，以及轻型货车与重型货车之间的发展快慢不一，相对于其他汽车细分行业，新能源重型货车的发展起步晚、起点低，应用相对滞后。传统燃油重型货车作为公路运输的重要载体，对环境存在较大污 染，而新能源重型货车在行驶过程中对环境几乎没有污染，更加符合国家的战略目标， 在政策和市场双重因素驱动下，新能源重型货车的发展已经迫在眉睫。 1.1.3新能源重型货车助力交通领域实现双碳目标 深圳市十分注重交通领域的绿色低碳发展，新能源汽车也是深圳市战略性新兴产业之一。自2009年深圳市参与“十城千辆”新能源汽车示范推广试点工作以来，深圳市政府大力支持新能源汽车产业发展，通过机制保障、政策与资金扶持、鼓励模式创新等举措推广新能源机动车在交通领域的应用。经过十余年的发展，深圳市新能源汽车产业链条较为完善、成效显著，已成为全球新能源汽车累计推广应用数量最大的城市之一。截至2021年底，深圳市新能源汽车累计推广应用数量约为54.4万辆，在公共交通领域基本上已实现全面电动化。而在重型货车领域，新能源重型货车所受到的关注程度仍然不足，仍处于初步发展阶段，显然尚未实现大规模应用，提升新能源重型货车比例，降低传统重型货车的燃油消耗、污染物排放和碳排放，助力蓝天保卫战，对推动深圳市早日实现交通领域的双碳目标意义重大。 深圳市现有的公交车、小客车、物流车均以充电模式为主，而纯电动重型货车由于电池容量大，充电等待时间长等因素，全部采用充电模式并不能保证运营效率，这也成为限制其发展的问题和瓶颈，减弱了新能源重型货车对传统燃油重型货车的竞争优势。为解决这一突出难题，除了提高电池性能、降低整车电耗外，深圳市政府大力支持和推动充电基础设施建设，虽然逐步建设了一系列慢充充电桩、快充充电桩、充电站等充电基础设施，以期提高纯电动重型货车用户充电便利性，但这些举措尚未从根本上解决新能源重型货车充电时间长、充电难的问题，而换电重型货车可以解决充电重型货车运营效率低和一次性投入过高的痛点，使纯电动重型货车在某些应用场景下替代传统燃料重型货车成为可能。 根据国家发展改革委等三部门联合发布《推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用实施方案（2019-2020年）》：“借鉴公共服务领域换电模式和应用经验，鼓励企业研制