技术经济可行性分析：在中国广东省的都市及区域配送场景下零排放卡车的应用案例研究

陈凯 ， 鲁鲁 · 谢 ACKNOWLEDGEMENTS 该项目是亚洲NDC运输倡议（NDC-TIA）的一部分。NDC-TIA属于国际气候倡议（IKI）框架下的一项举措。IKI在经济事务和气候行动联邦部的领导之下运作，并与该倡议的发起方——环境部和外交部紧密合作。欲了解更多详情，请访问：https://www.ndctransportinitiativeforasia.org/。 作者们谨感谢新能源与智能网联汽车深圳西里创新中心以及佛山环境与能源技术研究所对本次研究中访谈活动提供的巨大支持。 也感谢李芳 ， 洪苗 ， 刘哲 ， Adriana Kocornik - Mina ， Anne作者谨感谢内部审阅者World Resources Institute：Stephanie Ly,Pawan Mulukutla, Sharvari Patki, Cristina Albuquerque, Weiqi Zhou, 和 Daiyang Zhang。同时，我们也对以下外部审阅者表示感谢：International Transport Forum 的Craglia Matteo, CALSTART的Owen MacDonnell, International Energy Agency 的Elizabeth Connelly, 世界银行的Hei Chiu, 中国汽车技术研究中心的HuanhuanRen, 车辆排放控制中心的Chunxiao Hao, 运输部交通规划研究机构的Rui Wu, 南方科技大学的Zhenhong Lin, 以及Energy Innovation 的Xiuli Zhang。这些审阅并不意味着对本报告内容的认可。任何错误均为作者个人责任。 Maassen ， Caroline Taylor ， Ye Zhang ， Romain Warnault和 Allison Meyer 的建议 ， 编辑 ， 设计和行政支持。 建议引用 ： 陈，K.，及Xue，L. 2024. “零排放卡车在城市和区域配送使用案例的技术经济可行性分析：以中国广东省为例。”报告。北京：世界资源研究所。可在https://doi.org/10.46830/wrirpt.24.00006在线获取。 TABLE OF CONTENTS 三执行摘要 1Introduction 7 研究方法用例定义 12 ZET关键组件尺寸确定方法 18 购买成本估算方法21 总拥有成本（TCO）估算方法 27 研究结果28 2022 年结果 33 从 MY2022 到MY2030 的结果 66 对中国其他城市的适用性应谨慎对待 69 结论和建议 73 附录73 附件A. 广东省选定城市对新能车辆的访问权限 74 附件B. 本研究进行的访谈 75 缩写76 参考文献75 尾注 HIGHTS ▪为解决小型车队运营商的担忧并加速零排放卡车（ZET）的采用，我们评估了广东省深圳市和佛山市在不同型号年（MYs）时间段（2022-2030年）内ZET技术经济可行性的可能性，针对不同的使用场景进行了分析。 ▪在城市配送、港口运营和拖车服务等应用场景下推广电池电动卡车（BET）应被优先考虑，因为到MY2025年之前，其全生命周期成本（Total Cost of Ownership, TCO）将与柴油卡车相持平，特别是在有全面政策激励的情况下。 ▪本研究提出的综合政策在大多数使用场景下有效推动ZET与柴油卡车的总拥有成本（TCO）平衡年份提前至MY2025之前。全面政策对BETs在TCO平衡年的节省更为显著，相较于燃料电池电动卡车（FCETs）。 ▪选择具有较小电池容量的BETs、确保充电设施充分可用以及调整操作时间表以允许在日内多次充电，这些都是降低BETs总拥有成本（TCO）的关键措施。 ▪到MY2030年，ZETs与内燃机车辆（ICEVs）之间的购买成本差距仍然很大，尽管在大多数使用情况下TCO达到了平衡。因此，像租赁这样的融资机制对于减轻ZETs的前期成本负担至关重要。 ▪鉴于小型车队运营商日常运营的不确定性，设计BETs以确保操作灵活性、成本效益和大规模生产至关重要。 以ZET转型为例，以广东省为例。为了减少数据收集工作，我们选择了广东省的深圳和佛山两个城市进行深入分析。这两个城市不仅在ZET转型方面引领着广东省的发展，还设定了雄心勃勃的ZET采用目标。 关于本报告 为减少碳排放和空气污染物排放，推广ZETs（即电池电动卡车和燃料电池电动卡车）对于实现减排目标至关重要（Xue和Liu, 2022）。与公共汽车和私人汽车不同，中国的卡车行业主要由小型和中型企业（SMEs）主导（TUC, 2022a）。目前，在中国城市中，ZETs主要被对成本敏感度较低的大规模车队运营商采用。为了进一步推广ZETs，解决需求侧问题，尤其是让更注重成本、对技术了解较少的SMEs关注点得到满足，对于ZETs未来的普及至关重要。从需求角度看，小规模车队运营商在转向ZETs时通常会关注以下几个问题：（1）ZET操作的技术可行性，包括是否能避免里程限制或载重损失；（2）ZET与内燃机车辆（ICEVs）之间的购买成本差距是否可以接受；以及（3）是否能够达到与等效ICE卡车相当的总拥有成本（TCO）（Tol等，2022）。 我们在2022年至2030年的时段内，针对不同的应用场景和MY（某种特定单位，此处具体含义需根据上下文确定）评估了ZETs的技术经济可行性。基年设定为2022年，此时有可用的最新数据。分析涵盖了14个本地化应用场景： ▪五个卡车细分市场，包括递送货车、4.5吨轻型货车（LDTs）、18吨直头卡车、31吨自卸卡车以及42吨拖车牵引车。 ▪四个占空比 ， 即城市交付(UD) ， 区域交付(RD) ， 港口运营(PO) 和 drayage 占空比(DDC) 。 ▪两种类型的货物运输 ， 包括轻型货物和重型货物。 为解决需求端关切并加速ZET（零排放技术）的采用，理解当前ZET运营和成本挑战、有效克服这些挑战的干预措施、以及优先考虑哪些应用场景和零排放技术及其时机至关重要。 在本研究中，我们基于三个关键变量（Hunter等，2021年；Tol等，2022年）评估了ZETs在不同应用场景下的技术经济可行性，以帮助小型车队运营商判断ZET转型是否可行。 ▪ZETs 的运营可行性。在这项研究中 ，运营可行性由 为了解决前面提到的问题 ， 本研究选择了中国的领跑者地区之一 在2022年和2030年的不同应用场景下，为ZET（假设为某种特定技术或设备）的关键组件确定合适的大小，包括能量存储容量、峰值功率输出和限制重量。这些组件的大小有助于找到适合给定应用场景的合适ZET模型，同时考虑成本合理性和日常运营需求。 这些用例中的 ICE 卡车将比其他用例更早到达。 1. 除自卸车外 ， 在没有 ZET 激励的情况下 ， BET 在 PO ， DDC 和 UD 方面具有 TCO 成本优势。在这些应用场景中，BETs（电池电动运输车）将在MY2027年前相对于ICEV（内燃机电动车）同类产品达到总拥有成本（TCO）相等。这是由于BETs在PO（坡道）和UD（上下颠簸路面）条件下能效显著高于ICEVs，通过频繁的停车和再生制动回收能量。相比之下，电池电动废料卡车的成本优势较小，主要是因为存在明显的载荷损失问题。特别是在两种情况下： ▪ZETs与ICEVs之间的购买成本差异。在这里，我们基于Yelle（1979）提出的折线图技术进步模型来预测ZETs的购买成本，该模型指出，每个关键组件（如电池包、电动驱动系统、燃料电池系统和氢储存罐）的单位成本减少是累积生产量的函数。我们进一步采用了现有文献和市场预测来验证和调整这些预测。 ▪电池电动42吨拖车卡车（PO、DDC和UD）将在MY2025之前达到与柴油拖车卡车的总拥有成本（TCO）平价，这是当前最具前景的电动化卡车细分市场之一。这主要是因为以下两点：（1）在深圳和佛山运营的电池电动拖车主要运输轻质货物；（2）DDC车队运营商采取的操作优化措施，包括使用较小的电池容量以满足运营需求，并匹配电池电动拖车配置与充电设施的可用性，有助于电池电动拖车更早地达到与柴油卡车的TCO平价。 ▪ZETs与ICEVs之间的TCO差距。通过将车辆的资本、运营和维护费用，关键部件（如电池包）的中期更换成本，以及因ZETs载荷能力损失导致的机会成本加总，来评估TCO。由于数据获取有限，本研究未考虑车辆残值成本和加油人工成本等因素。 ▪在UD中，电动电池驱动的4.5吨轻型多用途车（LDT）和直卡车将于2027年型号年达到与柴油动力车型的总拥有成本（TCO）相当。特别地，当运送轻型货物时，这两个车辆细分市场已经实现了成本相等（型号年2022-2023），而当运输重型货物时，在考虑到负载损失的惩罚后，达到成本相等的时间将推迟到2025-2027年型号年。 基于ZET（Zero Emission Trucks）与ICEVs（Internal Combustion Engine Vehicles）的TCO（TotalCost of Ownership）平衡年份，我们确定了ZET过渡在短期内的机会案例。进一步地，我们评估了不同干预措施——包括技术发展、政策激励、运营改进和商业模式——在影响前述决策变量以及加速TCO平衡年份相对于柴油卡车的实现或进展方面可能扮演的角色。此外，我们通过一个实例展示了这些结论是否可以应用于其他城市，并讨论了分析的局限性和不确定性。 相比之下 ， FCET 的 TCO 低于 RD 中的 BET 。在研发领域，ZETs的全生命周期成本（TCO）与ICEVs的成本相等将在约MY2028-2030年间实现，这一时间点远晚于UD。BETs在研发中的成本优势较小是因为以下原因：（1）ICEVs在高速公路行驶时相对更节能，而在城市驾驶中则不是；（2）为了简化研究，本研究并未将FCETs在UD和RD中的能效差异进行区分，因此可能在研发领域给予了FCETs更多的成本优势。 研究结果 A. 如果没有 ZET 激励措施 ， 考虑到 TCO 平价 ，可以优先考虑 PO 、 DDC 和城市交付 (UD) 中的 BET 推广 2. 在某些用例中 ， 能源价格的变化将极大地影响 ZETs 与 ICE 卡车的平价年份。当柴油价格为 2022年 8.1 元 / 升，充电成本固定为 1.2 元 / 千瓦时时，上述关于 TCO 平价年度的结论有效。如果柴油价格降至 2019 年和 2021 年的平均价格 6.5 CNY / L，充电成本上升至 1.4 CNY / Wh 及以上 (由于超快充电器的广泛采用)，电池电动卡车将在更晚的时间实现与柴油卡车的 TCO 平价 DDC (平价年 = ~ MY2030) 的 42 吨拖拉机拖车和 UD 的 18 吨直式卡车与MY货物运输 (平价年 = ~ 2030) 。同样，对于 FCETs，如果柴油价格保持在 2022 年的水平，MY2030的盈亏平衡绿色氢价格约为 30 元 / 公斤。然而，如果柴油价格降至 2021 年平均价格，FCET 不太可能在 MY2030 之前的任何时候与柴油卡车实现 TCO平价。. 在没有BET购买补贴的情况下进行研究，BETs将在大多数使用案例中在MY2025之前达到与柴油同类产品的总拥有成本（TCO）相等，比无政策激励的情况早零到九年。相比之下，即使有更多补贴（包括FCET购买补贴），FCETs也将在MY2022至2028年间达到与柴油同类产品的TCO相等，比无政策激励的情况早三年到六年。总体而言，在大多数使用情况下，与FCETs相比，通过八项提出的政策激励措施，BETs达到TCO相等的时间将早零到六年，这使得BET成为最具有成本竞争力的零排放技术（ZET）选项。 2. 政策对 ZETs 的 TCO 平价年份和 TCO 降低的影响是特定于用例