中重型车辆电气化：挑战、政策解决方案和开放的研究问题（英）

中型和重型汽车电气化: 挑战,政策的解决方案,和开放的研究问题 Beia施佩尔,NafisaLohawala,艾玛DeAngeli 报告23-032023年5月 关于作者 Beia史是资源的研究员和交通项目主任 未来（RFF）。在加入RFF之前，她是环境部门的首席高级经济学家。国防基金，她在那里工作了近十年。斯皮勒是能源经济学家 具有电力和运输问题工作经验并参与 在电力公用事业诉讼中。她还拥有多年的工作经验运输部门，最近的努力集中在电动汽车和 环境正义和探索电动汽车、卡车和公共汽车的采用。 NafisaLohawala是未来资源组织的研究员。她获得了博士学位密歇根大学经济学学士-硕士学位后 经济学，辅修计算机科学与工程（算法） 印度理工学院，坎普尔。Lohawala的研究位于十字路口产业组织、能源经济学和公共财政。她专注于 政府政策对环境和安全外部性的影响运输部门以及其他运输问题，包括中型和重型车辆的脱碳战略。 艾玛DeAngeli是未来资源的研究分析师。她毕业了 2020年毕业于俄克拉荷马大学，获得数学学士学位和BMA学位在大提琴演奏中。然后，她获得了环境管理硕士学位 杜克大学环境经济学和政策专业学位 2022年的大学，专注于基于社区的环境管理和气候变化政策。她之前的研究重点是将股权纳入国家监管的影响分析。 确认 作者要感谢以下组织的投入和 协助撰写本文：NYSERDA，NREL，PG&E，ConsolidatedEdison，VolvoTrucksNorthAmerica、CALSTART、EnvironmentalDefenseFund和Cummins。都是我们自己的错误。 发器 关于复位触 未来资源（RFF）是一家独立的非营利研究机构华盛顿。其使命是改善环境、能源和自然资源 通过公正的经济研究和政策参与做出决策。RFF是致力于成为最广泛信任的研究见解和政策来源 带来健康环境和繁荣经济的解决方案。 此处表达的观点是个别作者的观点，可能与那些不同其他RFF专家，其官员或董事。 分享我们的工作 我们的作品可在署名下共享和改编- 非商业性-禁止衍生品4.0国际（CCBY-NC-ND4.0）许可证。你可以以任何媒介或格式复制和重新分发我们的材料;你必须给适当的信用，提供许可证的链接，并指出是否进行了更改，并且您不得应用其他限制。您可以以任何合理的方式这样做方式，但不得以任何方式暗示许可方认可您或您的使用。 您不得将材料用于商业目的。如果重新混合、转换或 基于材料构建，您不得分发修改后的材料。欲了解更多信息信息,请访问https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/. 文摘 中型和重型电动汽车（MHDEV）是一种很有前途的解决方案使我们的运输部门脱碳。不仅技术先进，而且 多个利益相关者正在为采用清洁车辆创造动力。然而，仍然存在许多挑战。在本文中，我们描述了采用、电动汽车物流和运营、车辆制造、必需 基础设施投资，公平过渡的障碍，以及积极的和 负外部性。我们还讨论了柴油车辆的低碳替代品。我们 接下来讨论应对挑战的政策解决方案（包括现有的和潜在的 政策）。最后，基于我们的文献综述，我们提出了开放性的研究问题的答案将帮助解决的挑战。 内容 执行概要1 挑战1 替代技术2 政策解决方案2 开放式的问题3 1。介绍6 1.1。动量在利益相关者6 1.2。技术可行性7 2.挑战#1：使MHDEV采用的经济性发挥作用8 2.1。前期成本8 2.2。运营成本9 3.挑战#2：车队视角：物流、运营和车辆采用10 3.1。范围10 3.2。充电时间11 3.3。减少负载12 3.4。车辆和基础设施维护12 4所示。挑战#3:制造挑战12 4.1。低需求和规模经济12 4.2。特殊的制造工艺13 4.3。改变电池技术14 4.4。异质性在车辆用例14 4.5。供应链的限制15 5.挑战#4：基础设施投资要求16 5.1。当地的配电16 5.2。电网的可靠性和传输18 5.3。一代扩张的需要18 5.4。充电站的投资18 6。挑战#5:转型公平19 6.1。所有权和负担能力20 6.2.获得奖励和导航计划的能力20 6.3.财务决策的技术和管理支持20 7所示。挑战#6:外部性的过渡21 7.1。外部销售和使用21 7.2。研发外部性22 7.3。环境外部性的能源供应22 8。电气化的替代品23 8.1。氢燃料电池电动汽车23 8.2。生物柴油23 8.3。混合动力卡车24 9.政策解决方案，以最大限度地提高社会、环境和经济效益 过渡到MHDEVs24 9.1。采用降低前期成本25 9.1.1。减少汽车的购买成本25 9.1.2。投资充电站26 9.1.3。降低成本的条目27 9.1.4。MHDEVs需求的增加28 9.1.5。公私伙伴关系28 9.2。管理运营成本和挑战29 9.2.1。重组电价29 9.2.2。为车队带来额外收入29 9.2.3。采用充电管理30 9.2.4。推广太阳能和存储位置30 9.2.5。燃料成本均衡在车辆类型31 9.2.6。允许重量监管豁免31 9.3。改善途中收费选项32 设备上装。投资于公共充电站32 9.3.2。标准电池交换33 9.3.3.安装接触网充电（电动道路系统）33 9.4。处理外部性33 9.4.1.调整车队和制造商的私人和公共激励措施34 老的。确保绿色发电能力34 9.4.3。电池研发补贴34 9.5.小型车队和EJ社区车队的采用率增加35 9.5.1。针对补贴小舰队35 9.5.2.提供外展和利用社区团体35 9.5.3.补贴托管充电软件以及共置太阳能和存储35 10。开放式的问题36 10.1。车辆使用和所有权36 10.2。制造业和供应链38 10.3。公共充电站39 11。结论40 12。引用42 执行概要 卡车和公共汽车是造成空气污染和 温室气体排放。虽然只占美国道路上车辆总数的5%左右，到2020年，它们约占运输部门的26% 温室气体排放。电动卡车和公共汽车是一个有前途的解决方案，但面对许多障碍。基于文献综述、访谈和会议经验 在电气化方面，本文确定了主要挑战、应对政策以及开放式问题进行进一步的研究。 挑战 成本舰队。中型和重型的总拥有成本（TCO）电动汽车（MHDEV）需要与柴油车竞争。他们 然而，购买价格要高得多，充电站安装可能会超过 100，000美元。充电成本取决于电费，因此可能因地点而异。MHDEV维护成本通常较低，但车队可能需要专门的 工人。车辆的剩余价值取决于电池退化和对二手的需求 MHDEVs-factors目前未知。 物流和操作。MHDEV必须与柴油车的车型相当 选项、范围、充电时间、有效载荷和维护。MHDEV通常具有 续航里程低于200英里，而柴油车的续航里程超过1，000英里。充值时间比柴油加油要长得多，没有仓库的车队需要 公共充电站。MHDEV的重量也更大，这可能意味着更少的有效载荷。都这些因素可能会增加相对于柴油的总体拥有成本。 制造业的挑战。MHDEVs必须创建生产的制造商 工具和流程从头开始。随着电池技术的进步，每一次变化需要新的设备和车辆配置。需求低， 制造商对采购不确定;车队不确定 制造商的寿命。每个车辆类别的制造商数量很少，并且 使用类别赋予制造商保持高价格的市场力量。随着销售的增长，步伐加快关键矿物的采矿勘探和开发可能具有限制性。 基础设施需求。MHDEV充电(可能超过几个多工作站系统对大型车队的需求）可能会破坏配电系统的稳定性。投资在电网中，需要输电系统和发电能力。长途机队 没有仓库，以及小型车队和为其充电站的业主运营商成本过高，需要在中午，在公共充电站加油。 公共车站也可能需要对电网进行投资，但MHDEV交通流量， 因此，负载是不可预测的。为了最大限度地提高环境效益，新的用于充电的发电需要来自可再生能源。 股本。小型车队可能会在二级市场上购买MHDEV，因此 没有从新车购买者的激励措施中受益。小型船队也面临官僚主义和行政障碍，因为他们缺乏利用 激励计划并在购买后优化TCO。 外部效应。采用MHDEV可以产生积极和积极的外部性 阴性。MHDEV减少了对进口石油的依赖，可以改善当地的空气质量，但车队所有者不太可能将这种好处内化——或者社会和与收费相关的环境成本。一家制造商的研究可以 使他人受益，但这些好处不太可能被内化，导致次优对研发的投资。 替代技术 某些应用可能需要MHDEV的低碳替代品。车辆 使用氢燃料电池或混合动力技术将具有更短的加油时间，并且 重量更轻（即有效载荷减少更少）。生物柴油燃料是另一种选择;它不需要车队购买新车，并且有可能减少 排放（尽管它可能会产生意想不到的后果，例如土地利用变化）。 政策解决方案 政策制定者的一个目标是通过降低制造业来提高MHDEV的采用率和运营成本。一些政策可以利用市场力量（例如电价） 激励管理收费）;其他人直接降低价格（例如，购买激励措施）。第二个目标是最大化经济，环境和社会 电动汽车的好处。在这里，我们列出了有助于提高采用率的策略选项，同时对社会福利最大化。 降低前期成本。补贴可以通过降低成本来促进电气化用于购买和充电基础设施。鉴于快速充电的重要性 对于商业车队来说，对III级充电的支持可能至关重要。激励措施制造商增加车型（例如，CAFE标准中的零排放车辆积分， 电动汽车制造税收抵免）将降低进入成本并鼓励 多样化（限制市场力量）。车队要求也可以帮助制造商预测需求并提高采购效率。 管理运营成本。更低的运营成本将使MHDEVs更多 负担得起，但减少不得增加社会成本。政策制定者有几个选项。电价可以鼓励车队减少最大需求（通过 充电速度较慢）和高峰时段消耗（非高峰充电）。一个低碳燃料标准和车辆到电网合同可以赚取额外收入 舰队。自动管理收费软件允许车队响应价格 自然而然。共置太阳能和储能可以减少车队的最大需求和电网上的需求。最后，更高的柴油价格可以帮助消除差异运营成本在车辆类型。 改善途中充电。国家电动汽车基础设施公式计划 为充电站提供资金，但需要在低流量地区进行更多投资。绿色装载区可以提供带充电站的专用MHDEV停车位。 电池交换将能够有效地交换充满电的耗尽电池 一。电动道路系统可以解决充电时间长的挑战，特别是 MHDEVs没有仓库。 处理外部性。满足增加的发电能力所需的新一代容量 需求应该是干净的。促进清洁电力与清洁电力同时进行的政策交通系统包括碳税、可再生能源组合标准和限额和 贸易计划。对同地存储、太阳能和托管充电软件的激励措施还可以帮助减少与充电相关的排放。 越来越多的采用小型舰队。技术援助可以帮助小舰队环境正义（EJ）社区的运营商克服了物流挑战。 补贴应针对小型船队以及中低收入和EJ的船队量身定制社区，包括为托管充电软件和托管存储提供资金 和太阳能-投资帮助小型车队实现电力化，同时减少对电网的影响。 开放式的问题 MHDEV市场的不确定性使得制定促进的政策具有挑战性 高效、有效和公平的结果。我们的工作已经确定了悬而未决的问题研究社区。 车辆使用和所有权。这些问题的答案可以为鼓励的政策提供信息舰队采用。 •购买和充电站补贴如何影响MHDEV的TCO？ •电价改变TCO和激励的最佳水平是多少管理收费吗? •MHDEV的折旧率是多少？二手电动车的残值？卡车购买和拥有模式将如何转变以应对？ •共址存储和太阳能会降低多少TCO？ •车辆到电网的哪些支付和合同结构将使成本最大化有效性? •柴油价格上涨将如何影响MHDEV的采用？ 制造业和供应链。这些问题的答案有助于加快政策同时促进市场效率的过渡。 •研发投资是否会导致更多的进入，产品供应。和创新？ •MHDEV行业的技术溢出效应的价值是什么？ •市场力量如何影响卡车价格吗? •关键矿物的供应和成本如何限制MHDEV的发展？ 公共充电站。这些问题的答案可以使充电站投资更有效和公平。 •公