【双碳-商用车】商用车碳中和关键技术2024年度系列评估

B站影视 港台电影 2025-05-21 22:40 3

摘要:为持续推进商用车碳中和技术落地实施,对2024年持续深化商用车技术路线实施路径评估,进一步明晰关键绿色低碳技术落地的差距障碍,深度研讨产业技术推进的关键议题,提出技术路线落地推进的可行性发展建议,进一步凝聚行业发展共识,为政府、行业、企业制定战略决策、产品规划

任起龙收集整理

为持续推进商用车碳中和技术落地实施,对2024年持续深化商用车技术路线实施路径评估,进一步明晰关键绿色低碳技术落地的差距障碍,深度研讨产业技术推进的关键议题,提出技术路线落地推进的可行性发展建议,进一步凝聚行业发展共识,为政府、行业、企业制定战略决策、产品规划提供参考。

充换电技术作为商用车零碳转型的核心路径,近年来在政策引导、技术迭代与基建布局的协同驱动下快速发展,2024年充换电商用车市场规模呈现突破性增长,但仍以短途场景为主;面向中长途重载运输场景,充电式商用车续航能力和补能效率不足、换电式商用车换电标准不统一等瓶颈仍制约其规模化应用,亟需系统性解决方案。本文基于当前技术发展现状,从技术发展路径的角度简述未来发展重点和发展建议,以推动充换电商用车技术落地。

01 发展现状

CURRENT DEVELOPMENT STATUS

技术水平来看,当前充换电商用车技术处于快速发展阶段,核心领域取得显著突破。整车来看,动力电池系统单位成本下降至0.5-0.8元/Wh,纯电动商用车购置成本下降明显,匹配不同电量的49吨纯电动牵引车可将至50-75万元左右。关键零部件来看,动力电池方面能量密度普遍为151~195Wh/kg,循环寿命突破4000次。换电式商用车的换电系统在机械锁止精度、自动化效率和热管理接口密封技术上持续迭代,但受到电池标准不统一、换电站建设成本高等因素影响,其发展速度远远落后于充电模式。

技术应用来看,充换电商用车市场渗透率增幅明显,但主要用于短途运输和封闭场景。整体来看,随着政策支持、基础设施完善、技术经济性进一步得到市场认可,2024年销量涨至58.4万辆,较2023年实现了翻倍增长,市场渗透率达到19%。充换电商用车主要应用于微型货运、城市公交、城市物流、短途牵引运输等短途运输和矿山、钢厂等封闭场景;而在运输强度高、碳排量大的中长途运输场景中,其渗透率与 2023 年相比变化并不显著。

充电式商用车:续航里程、补能效率及购置成本仍是制约发展的主要瓶颈

续航里程方面:

目前磷酸铁锂电池能量密度为195Wh/kg,单次补能可实现续航300-400km左右。据测算,49吨重卡匹配1000kWh的磷酸铁锂动力电池,单次补能续航不超过800km左右,但电池重量高达7.8吨左右,磷酸铁锂为主的充电式商用车在中长途场景在续航、载货率方面很难实现较好的权衡,无法满足中长途长续航、高效率、高载货率的需求。

补能效率方面:

截至2023年底,全国商用车充电桩保有量为15.3万台,商用车充电桩仅占总量13%,其中,重卡物流充电桩占19%。所有的充电桩功率普遍在60kW-240kW,‌‌单枪240kW以上的公共直流桩占比仅为8%。配备282kWh电池的重卡充满电需1小时左右,配备500kWh电池的重卡需2小时左右,难以支撑高效补能的需求,而柴油车补能仅需10分钟左右。

购置成本方面:

电池成本的降低和市场竞争的加剧导致2024年纯电动重卡价格“跳水”,部分车型降幅约为30%。当前充电式商用车购置价格约50-75万元,其价格仍高于柴油车25%~125%。

图1 全国充电桩保有量及功率构成(来源:中国充换电联盟)

换电式商用车:大规模互换标准化存在不确定性,制约规模化应用

换电商用车仍缺乏统一的换电标准和规范,限制了换电模式的普及。不同品牌和型号车辆所需的换电设施存在显著差异,换电站难以实现通用化服务,增加了运营和建设成本。而换电重卡的互换标准化是一项复杂的体系性工程,虽然目前已初步实现接口等技术标准的统一,但在国家强制性标准、产品标准化、运营模式及生态建设等方面仍存在众多挑战,预计未来3-5年难以实现大规模标准化。

图2 换电模式发展路径

02 未来发展重点

KEY FOCUS AREAS FOR FUTURE DEVELOPMENT

充电式商用车:兆瓦级充电规模化及固态电池产业化是场景拓展的重要路径

图3 充电式商用车中长途场景拓展问题及建议

(1)兆瓦级充电等快充技术是提升补能效率的必备技术,但将大幅加剧配电网负荷,光储充换一体化或成破局方向。

从车端和能源端发展趋势看,兆瓦级充电技术是未来发展的必备技术。充电式商用车主流车企及运营商已经开始布局快充桩及超充桩,其中华为发布的液冷超充桩,‌其最大输出功率达到了600千瓦,在双枪同充的情况下,15分钟内便能补足重卡90%的电量,相较于250-300千瓦功率的传统快充桩,其补能效率较传统充电桩提升近4倍。兆瓦级充电技术预计在2026~2027年可以实现大规模应用,但其应用仍面临来自车端、电网端、桩企端、标准端等方面的问题,尤其对配电网的负荷压力、电网安全、基础设施升级及电力质量等方面带来了巨大挑战。

光储充换一体化能削峰填谷、稳定电网,有效应对兆瓦级充电对电网的冲击,但该模式尚处示范阶段,在技术适配、设施搭建上存在产业化难题。为加速兆瓦级充电技术普及,一方面要探索集成化、智能化、模块化的系统解决方案;另一方面需挖掘电力市场化交易等新型盈利点,推动光储充换一体化落地,构建协同高效的充电生态。

图4 光储充一体化运行模式

(2)固态电池应用是缓解续航里程焦虑的重要技术路径之一,若其产业化及能量密度提升至450~500Wh/kg,将支撑商用车续航1000公里,解决长途运输里程不足问题。

全固态电池相较于锂电池具有安全性高、能量密度高、循环寿命长等优势,但要实现大规模应用需攻克两大难题。一是突破材料关键技术,解决能源密度、循环寿命、倍率性能和制造成本等问题;二是完善产业链,实现低成本批量制造,可通过提升材料性能、简化工艺等方面降低成本,完成设备工艺定型、保障资源供应、适配整车设计,进而实现量产装车。全固态电池有望在2030年前后小规模量产装车,大规模量产后成本有望降至0.8元/Wh ,但大规模量产的时间仍不确定。

换电式商用车:通过区域互换标准化试点推动大规模互换标准化是换电式商用车向中长途场景拓展的关键

区域性试点构建商业模式生态圈可加速动力电池与运营商间的互换互通,支撑换电商用车由局部试点向跨区域生态互联过渡。试点工作可分阶段推进:初期以数字平台打通电池互换及结算体系;中期推动跨运营商互换运营试点合作,探索混合运营的清分结算市场规则;最终形成跨区域的多主体协同运营网络。通过渐进式的路径协调利益主体、资产管理与商业模式,系统性破解设备-运营商协同壁垒,最终构建电池全生命周期集约化运营体系,实现从区域试点到全域互联的升级。

图5 换电商业模式生态圈

03 发展需求

DEVELOPMENT DEMAND

技术攻坚方面:需围绕电池研发、超充体系与产业链协作展开系统性突破。整车及零部件企业应主攻高安全动力电池开发,强化低温性能与热失控防护技术;同步推进兆瓦级超充技术,提升高压平台与散热能力。

·基础设施方面:重点布局高速干线、国省干道超充和换电网络,通过车-桩-网协同优化充换电设施,加速商业应用落地;探索经济可持续的充换电基础设施商业模式,加快“光储充换”一体化发展模式在中长途场景的应用推广。

标准化方面:加快统一充电系统控制、充电接口和通信协议标准,确保兆瓦级充电的兼容性和安全性;推动技术标准、产品互换、商业模式、管理制度等方面的互联互通,实现全国一张网。

政策支持层面:出台满足重型商用车,尤其是在电网扩容、兆瓦级充电布局方面的充电基础设施规划,以实现快速补能体系建设;加大对高压快充设施新建与升级的补贴力度,依据设施功率、建设区域等因素分层补贴,对运营商给予电价优惠等财政支持;优化用地和电力配套政策,简化审批流程,保障土地供应。

应用场景拓展方面:可优先覆盖短途运输、中型城际物流及重型公路运输等短途场景,结合货源、运距和TCO推动政策支持下的场景推广,制定推广目标并配套建设补能网络,形成可复制的商业化推广路径,逐步向中长途拓展。

来源:智能制造万里行ACIML

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