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發(fā)展零碳重卡是現(xiàn)階段減少溫室氣體排放的重要路徑之一。根據(jù)世界自然資源委員會(WRI)報告，2017年我國重型貨車保有量僅占全國汽車總量的6.6%，但其碳排放量已達到道路交通行業(yè)排放總量的40%。相比其他車輛部門，重型貨車電動化率仍然落后，基于銷量預測2022年預期市場滲透率約為2.5%，我國零碳貨運重卡行業(yè)進入加速發(fā)展階段。
我國重卡常用于封閉(港口、礦場)、短倒運輸(城市渣土運輸、公路接駁)及干線中長途(公路)等場景。零碳重卡的需求主要來源于現(xiàn)有車輛更換，據(jù)預測，“十四五”期間我國每年約有50-100萬輛重卡更換需求，而不同場景下零碳重卡的出行特征需求差異較大。國際上，美國、歐盟、日本等發(fā)達國家及地區(qū)均已逐步部署發(fā)展零碳重卡技術。現(xiàn)階段，我國零碳重卡技術路線主要聚焦在純電動、燃料電池與零碳混合動力重卡。
一 純電重卡發(fā)展現(xiàn)狀及展望
純電重卡發(fā)展的關鍵在于補能技術路徑，綜合考慮經(jīng)濟性、技術標準、電網(wǎng)供電、場景多種因素影響，換電模式在我國發(fā)展?jié)摿^大。按150萬km壽命計算，相比于快充和超充，換電模式的補電時間最短，噸公里車輛運行成本最低。噸公里車站成本則隨補電間隔的增加呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，換電模式在補電間隔80-248km時噸公里成本最低，其最優(yōu)補電間隔將隨著電池性能的提升而延長，具有經(jīng)濟性優(yōu)勢。在站利用率高、平均車輛運行速度較高時，換電模式是電動重卡的最佳補能模式。
從換電重卡純電動力系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化角度，需要研發(fā)輕量化高耐久車載換電系統(tǒng)，以團隊孵化的智鋰物聯(lián)公司為例，目前已達到重量最輕、鎖緊力最大；并建立智能運維系統(tǒng)，打造數(shù)字化運營平臺；推動中國重卡換電標準體系，發(fā)起成立中國換電重卡聯(lián)盟，推動龍頭企業(yè)互換性換電合作；最終實現(xiàn)光-儲-充-換一體化互補型智慧能源系統(tǒng)，打造電動汽車時代的“加油站”。制定中國純電重卡技術路線圖，預計于2025年純電重卡年銷量達到10萬輛、2030年達到35萬輛，在經(jīng)濟續(xù)駛里程、電池技術等均有顯著進展。
二 燃料重卡發(fā)展現(xiàn)狀及展望
燃料電池重卡應用針對的場景具有長里程、低成本、高效率、長壽命等特點，例如重卡應用場景要求燃料電池發(fā)動機具備高功率(150-400kW)且具備優(yōu)異的散熱能力。氫燃料電池商用車是中國特色和優(yōu)勢，正在引領國際潮流：截止2022年6月，我國已在全國67個城市推廣了1萬輛以上的燃料電池商用車，并且“以獎代補”政策的落地將啟動萬輛級推廣示范。
氫燃料電池商用車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化宜采用“剝洋蔥”研發(fā)模式從動力系統(tǒng)-發(fā)動機-電堆-膜電極的步驟開展研發(fā)，如清華-億華通團隊已采用這一研發(fā)模式成功研發(fā)出全球首款200+kW單系統(tǒng)車用燃料電池發(fā)動機和全球首款長續(xù)航、高功率燃料電池重卡，為干線物流電動化提供零碳解決方案。此外，針對目前異地制氫不能充分利用低電價的情況下，海德氫能站內(nèi)制氫能夠有效降低用氫成本，進一步提升經(jīng)濟性、加速商業(yè)化進程。我國燃料電池重卡技術路徑的核心是研發(fā)高效率、長壽命、大功率燃料電池發(fā)動機；降低電堆、高壓儲氫瓶成本；提升市場規(guī)模，拉動產(chǎn)業(yè)鏈建設，拓展各類重載交通工具；并針對關鍵的膜電極開展低溫PEM膜電極的高溫化、面向60%系統(tǒng)額定效率的研發(fā)。
三 零碳混合動力重卡發(fā)展現(xiàn)狀及展望
“氨氫融合”有利于應對單一氫能利用在運輸、存儲、車載、安全、成本等方面的技術挑戰(zhàn)，是重要的減碳途徑之一。基于氨氫融合燃料成功研發(fā)的新一代零碳發(fā)動機混合動力實現(xiàn)了發(fā)動機高效燃燒與零碳排放，是能效最優(yōu)的零碳新能源動力系統(tǒng)，使我國柴油機產(chǎn)業(yè)在碳中和時代獲得新生。
零碳發(fā)動機混合動力的關鍵技術包括氨氫零碳內(nèi)燃機的燃燒排放研究、混合電驅(qū)動技術研究：2021年清華大學氨氫發(fā)動機點火成功，成功研發(fā)“氨氫融合”碳中和發(fā)動機關鍵技術，邁入“氨=氫2.0”新能源內(nèi)燃機的研究；常州易控汽車電子也研制出零碳內(nèi)燃機混合電驅(qū)動技術，并同步建立社會化核心配套體系。今后，將從系統(tǒng)技術、底盤平臺、產(chǎn)品推廣出發(fā)，推進實現(xiàn)零碳混合動力的國產(chǎn)化應用。
從全球和我國實際情況展望，零碳重卡的發(fā)展轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為必然趨勢。當前，我國零碳重卡商業(yè)化運營正處于加速發(fā)展階段。據(jù)研究團隊預測，2025年我國零碳貨運重卡市場滲透率預計可達18%，2030年有望達到50%。未來，我國零碳貨運重卡領域應進一步優(yōu)化技術路線，加快科技成果的轉(zhuǎn)化與落地；推廣動力系統(tǒng)數(shù)字化和智能化應用；完善基礎設施建設，構(gòu)建完整產(chǎn)業(yè)鏈；拓寬應用場景；加強政策引導和支持，開展城市試點工作，著力推動能源變革，助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標。
零碳貨運重卡市場展望(源自演講者ppt)左縱坐標單位：萬輛
發(fā)布日期：2022年12月29日
原標題：專家觀點 | 歐陽明高：零碳貨運重卡技術路徑分析與展望
