零排放货车实际应用案例：中国海南省偏置码头牵引车和混凝土搅拌车

工作报告2024年4月 ©2024INTERNATIONALCOUNCILONCLEANTRANSPORTATION(ID149) 零排放货车实际应用案例：中国海南省偏置码头牵引车和混凝土搅拌车 作者:牛天林，崔洪阳，解奕豪（国际清洁交通委员会）；郭国柱（海南省新能源汽车促进中心）；吴松，李洪庆（中国汽车技术研究中心） 关键词:重型车电动化,零排放重卡，总拥有成本，换电技术，海南 概要 2023年7月，海南省印发了《海南省新能源汽车推广中长期行动方案（2023- 2030年）》（以下简称《行动方案》）1。其中，新能源汽车包括纯电动汽车，插电混合动力汽车和氢燃料电池汽车。如表1所示，海南省将道路车辆分成了11个类别，并在《行动方案》中对大部分类别提出了逐步达成100%新能源汽车销量的时间线，但并未将重型货车包含其中。 虽然海南省《行动方案》明确了重型货车也需要加速新能源技术转型，但并没有制定清晰的销量目标。《行动方案》指出，新能源重卡的销量目标会视情况逐年制定，并在单独的政策文件中提出，以此巩固海南在全国新能源重卡部署应用方面的领军地位。 1《海南日报》,海南印发新能源汽车推广中长期行动方案，新华社，2023年9月，详见：http://hq.news.cn/20230809/6e473834f1054d53a3befd6830d76564/c.html www.theicct.org communications@theicct.org 鸣谢：本项目由国际气候倡议（IKI）项目资助，IKI项目由德国联邦环境部和 联邦外事办公室发启，现由德国联邦经济事务与气候行动部负责牵头开展工作。 作者在此特别感谢国际清洁交通委员会（ICCT）同事毛世越、金伶芝、HusseinBasma和FelipeRodríguez对本文的审阅并提出建设性意见。对于本报告中的任何错误疏漏，皆由作者承担相关责任。我们也感谢JenniferCallahan、LoriSharn、ValerieScheckler以及D’ErrahScott在报告编辑和排版设计方面所提供的支持。 @theicct.org 表1 海南省2022年新能源汽车销量占比及未来销量目标 车辆类型 2022年新能源汽车实际销量占比(%) 2025年新能源汽车销量目标(%) 2030年新能源汽车销量目标(%) 乘用车 私家车 41 60 100 公务车 100 100 100 出租车 100 100 100 网约车 100 100 100 租赁车 100 100 100 客车 公交车 100 100 100 旅游客车 2.3 50 100 城际客车 69 50 100 货车 环卫车 6.5 60 100 轻型货车(<4.5t) 37 100 100 中重型货车(4.5t) 15 N/A N/A 参考:《海南省新能源汽车推广中长期行动方案（2023-2030年）》;中国汽车技术研究中心(CATARC) 从市场销量来看，2022年海南省半挂牵引车新车的电动化渗透率达到了20%，在全国各省市中列居第二，其中大部分纯电动半挂牵引车都应用了换电技术，单就换电半挂牵引车而言，海南的市场渗透率高居全国第一。我们同时也注意到，压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)半挂牵引车在海南同样有很高的销量，2022年销量占比超过了50%。此外，水泥行业常见的混凝土搅拌车在海南也有很高的电动化渗透率，在全国各省市中最高，且2022年新销售的纯电混凝土搅拌车有一半应用了换电技术。 表2 2022年海南省半挂牵引车和混凝土搅拌车销量（按燃料类型划分） 燃料类型 销量（辆） 渗透率(%) 渗透率全国排名 半挂牵引车(准牵引总质量>40吨) 柴油 121 28 29 纯电动(总量/可换电) 84/6 20/18 2/1 天然气（CNG和LNG） 220 51 4 甲醇 4 1 3 混凝土搅拌车 柴油 26 12 31 纯电动(总量/可换电) 191/91 88/42 1/1 参考：北龙泽达科技有限公司（ZEDATA）：http://www.zedata.cn/ 本次研究在两类应用场景下，对海南省纯电换电重卡的实际道路运营情况进行了调研，并基于车辆实际运营状况，从投资成本（CapEx）、运营成本（OpEx）和利润表现等层面入手，评估了纯电重卡的总拥有成本（TCO）和经济效益。在研究成果基础上，就如何推动海南省重型货车向零排放化过渡转型形成了一些政策建议。 应用场景调研 2023年，研究团队调研走访了洋浦港的小铲滩集装箱码头，参观了集装箱港内的运输作业情况(图1)。小铲滩码头全年的集装箱吞吐量约146万标箱，由物流公司提供提供的36辆纯电动偏置码头牵引车来承担全部集装箱运输工作。 图1 海南省纯电动偏置码头牵引车 国际清洁交通委员会牛天林摄 研究团队另调研了华生和鑫海两家水泥厂(图2)。两家水泥厂均使用了50辆左右的纯电混凝土搅拌车来承担混凝土运输工作。纯电混凝土搅拌车分属于两家物流货运公司。 图2 纯电动混凝土搅拌车 国际清洁交通委员会牛天林摄 此次研究所用的大部分信息都是通过走访车主或运营商获取的，包括车辆售价、实际能耗、行驶里程、运营成本等。通过对重卡换电站开展调研，研究团队了解了车辆的实际换电过程和海南当地的换电价格。此外，团队还通过参与换电重卡的实际运营，了解了港内集装箱短倒和混凝土运输的实际道路工况。 货车技术规格和实际运营参数 表3列出了两个应用场景下的车辆活动水平、能耗和运费差异。针对港内集装箱短倒运输，我们对柴油、纯电和LNG偏置牵引车的能耗进行了对比。其实当前港内的偏置码头牵引车已实现全部电动化，此处引入内燃机技术车辆进行对比是为了令研究分析结果更加完整。 同样，对于混凝土搅拌车辆，我们也对比了柴油、纯电和LNG三类技术。研究主要针所调研的两个水泥厂之一开展，目前该厂仍在同时使用柴油和纯电搅拌车，LNG车辆自2021年起已停止使用。此外，我们还引入了氢燃料电池混凝土搅拌车来进行技术路线分析，虽然尚没有氢燃料搅拌车正式投入使用，但地方管理机构正在考虑这一零排放技术路线的可行性。 表3 海南两个换电重卡实际应用场景信息 港内集装箱短倒 混凝土运输 单次里程 0.5-1km(往返全程) 20–60km(往返全程) 每日趟次 100–150 10–20 年均活动水平 35,000km 60,000km 预期服务年限 12年 5年 运费a ~¥30/km ~¥20/km 柴油重卡能耗b 40L/100km(空载) 70L/100km(满载) 30L/100km(空载)Fullload:60L/100km(满载) 纯电重卡能耗c 120kWh/100km(空载) 300kWh/100km(满载) 140kWh/100km(空载) 180kWh/100km(满载) LNG重卡能耗d 平均：60kg/100km 平均：50kg/100km 氢燃料电池重卡能耗e — 平均：12.5kg/100km a运费由物流公司（车主）向货主收取，运费来自于车主提供信息，是一个大致的范围，基于不同情况会有变化。 b柴油重卡能耗是车主基于实际使用情况估算的。 c纯电重卡能耗是基于实际运行中获取的电量变化（SOC）和行驶里程估算的。 dLNG重卡能耗是基于车主实际使用情况估算的。 e氢燃料电池重卡能耗是基于实际工况进行能耗模拟获取的。 表4和表5展示了两个应用场景中我们调研或参考的所有货车的技术参数。对于已不再使用的柴油和LNG重卡，我们参考了最新的相关车型。对于氢燃料电池车混凝土搅拌车，我们选取了相同车企生产且已经商业化应用的车型作为参考。 两个场景中的纯电重卡都是换电重卡，并且使用了“电池即服务”(BaaS)模式进行购买，即车主只需购买重卡车身无需购买电池，这使得纯电重卡的最终售价仅仅略高于柴油车。取而代之的是车主需要在换电时支付额外的电池租赁费用。在BaaS模式下，前期的购车资本支出转化为了后期运营成本，大大降低了纯电重卡的购买门槛，能够增加电动重卡对资金有限的小规模车队车主的吸引力。 当然，车主在购车时仍可以选择直接购买整车（车身加电池），本次研究也对这种购车模式进行了分析。由于港内短倒货车的预期使用年限会大于12年，而综合走访调研和相关研究经验，如果购买纯电重卡整车，通常在7-8年左右就需要对电池进行更新。 表4 港内偏置码头牵引车 燃料类型 柴油 纯电 LNG 车辆型号 ZZ5371TQYM28102 SM4255TORBEV ZZ5371VDMC32100 制造商 中国重汽 三一海工 中国重汽 品牌型号 豪沃 三一 豪沃 准牵引总质量(kg) 70,000 70,000 70,000 发动机额定/最大功率(kW) 196 150/200 196 发动机最大扭矩(Nm) 1,100 1,400 1,160 发动机排量(L) 10 — 9.7 燃料存储 300L(柴油油箱) 141kWh(电池) 450L(LNG储罐) 公告里程(km) 1,100 120 250 售价(CNY) 350,000 600,000(整车) 400,000(BaaS模式) 400,000 表5 水泥厂混凝土搅拌车 燃料类型 柴油 纯电 LNG 氢燃料电池 车辆型号 SYM5311GJB1F3 SYM5310GJB5BEV9 SYM5311GJB2F1 SYM5312GJB1FCEV 制造商 三一重工 三一重工 三一重工 三一重工 品牌型号 三一 三一 三一 三一 总质量(kg) 31,000 31,000 31,000 31,000 负载(kg) 16,670 15,570 16,800 16,130 发动机额定/最大功率(kW) 226 270/405 257 198/355 发动机最大扭矩(Nm) 1,500 1,150 1,600 2,400 发动机排量(L) 7.7 — 9.5 — 燃料存储 300L(柴油油箱) 282kWh(电池) 600L(LNG储罐) 约40kg氢气+127kWh电池 公告里程(km) 1,500 180 500 250 售价(CNY) 350,000 850,000(w/battery) 450,000(w/obattery) 400,000 1,450,000 图3和图4展示了港内集装箱短倒和混凝土运输的典型实际道路运营工况，包含逐秒的行驶速度和相对海拔高度。 图3 港内集装箱短倒(来回)典型运营工况 国际清洁交通委员会THEICCT.ORG 图4 混凝土运输（去程）典型运营工况 国际清洁交通委员会THEICCT.ORG 总拥有成本分析 分析方法 本次研究使用了ICCT的零排放技术能源和成本模型(AZTEC)2。关于该模型的具体介绍详见ICCT相关研究报告3。在本此研究中，我们在实际使用场景下对表4和表5中的货车进行了总拥有成本分析，研究包含了换电重卡整车购买模式和BaaS模式的对比。下文将总结研究应用的关键基础数据和假设，重点展示不同货车在两种应用场景下的投资成本、运营成本和利润分析结果。 投资成本-购车资金 在本次研究中，所有受访车主均采用了贷款方式来购买重卡（包括电动重卡的整车和BaaS的两种购买模式），首付比例为40%，贷款周期3年，利率10%。柴油和 2国际清洁交通委员会,AnalyzerofZero-EmissionTransportationEnergyandCosts—Documentation(2022年),详见：https://github.com/theicct/AZTEC-doc 3牛天林、马云霄、张翌晨著，《零排放货车实际应用：广东省市场概况及政策建议》，(华盛顿特区，国际清洁交通委员会，2023年)，详见：https://theicct.org/publication/零排放货车实际应用-nov23/ LNG重卡还需额外支付购置税，税额为整车