《商用车碳中和技术路线图1.0》发布:预计2040年新能源渗透率达到75%

2023年10月26日 21:36   21世纪经济报道 21财经APP   杜巧梅
2030年前,商用车以传统燃料内燃机节能低碳为主,新能源商用车逐步渗透;2030年后,新能源商用车将快速发展,最終形成以新能源商用车为主,零碳燃料内燃机富能区域发展、传统燃料内燃机少量存在的发展格局。

21世纪经济报道记者 杜巧梅 北京报道

当下,以汽车智能化、电动化为核心的革命浪潮正在席卷全行业。

而这场大变革的起源是2009年年初开启的“十城千辆”示范工程。彼时,城市公交、城市物流等商用车是这场变革的重点。

但十多年过去了,乘用车的电动化进程却明显快于商用车。行业统计数据显示,2022年我国乘用车渗透率达到27.6%。而商用车行业,新能源汽车渗透率仅为10.2%,重卡领域新能源汽车渗透率甚至不足4%。

而随着市场需求升级,驾驶员短缺、交通运输企业降本增效与高效运营、排放法规升级等多重因素推动下,我国商用车行业迎来转型升级的关键期。

“商用车是交通领域碳排放的重要组成部分,商用车保有量只有汽车保有量的12%,但是碳排放贡献率达到了55.4%,要研究解决汽车碳中和、碳达峰问题,一定要解决好商用车碳排放问题。”10月25日,中国汽车工程学会第二届监事长,商用车碳中和协同创新平台专家委员会主任李开国在中国汽车工程学会年会暨展览会上发布《商用车碳中和技术路线图1.0》时表示。

数据显示,当前国内商用车保有量是3100万辆左右。业内预计,到2060年的商用车保有量会达到4000-5200万左右的规模。

不过,作为生产工具,商用车对成本和经济性有着苛刻的追求,商用车碳中和的路线较乘用车而言更为复杂。

“受道路的影响、货物的影响、运输距离的影响,商用车的场景达到200多个,不同的场景、不同的用户条件对技术路线要求是不一样的,因为要回答我们怎么赚钱的问题。尤其是在保有量比较大的长途运输车里,零碳内燃机和零碳燃料供给还处于探索阶段,商用车实现碳中和的路径还需要我们不断地探索。”李开国表示。

而针对商用车不同的使用场景,《商用车碳中和技术路线图1.0》认为,2030年前,商用车以传统燃料内燃机节能低碳为主,新能源商用车逐步渗透;2030年后,新能源商用车将快速发展,最终形成以新能源商用车为主,零碳燃料内燃机富能区域发展、传统燃料内燃机少量存在的发展格局。

在新能源渗透率上,随着新能源商用车购置及使用成本下降、基础设施建设进一步完善,新能源商用车市场渗透率将持续提升,预计2025年渗透率突破15%,以充电技术路线为主;2030年、2040年新能源市场渗透率分别提升至30%、75%。

节能减碳是重要技术方向

从《商用车碳中和技术路线图1.0》来看,国内针对商用车碳中和的路线达成了四个共识。

首先,内燃机节能低碳是商用车重要技术方向。未来二十年内,传统能源内燃机是商用车的重要技术路线,效率提升与HEV技术应用是内燃机主要发展方向。

《商用车碳中和技术路线图1.0》预计,批产柴油机热效率在2030年突破50%,未来最高可达到55%;天然气、甲醇内燃机热效率逐生趋向于柴油机水平;2025年后HEV技术开始普及,结合热效率提升,能耗在2030年实现25%-30%降幅,2040年达到35%以上的降幅。

“从这个角度来讲,作为当期主要的减碳和节能抓手,对内燃机还有重度的依赖。”李开国表示。

第二,零碳原料的技术创新将进一步挖掘出内燃机的脱碳潜力。国内外多家商用车及内燃机企业入局氢、氢氨等零碳内燃机赛道,加速推动内燃机行业零碳转型。

业内认为,零碳内燃机具备零碳排放、购置成本低、可靠性高等优势,不仅是重卡短中期脱碳的技术路径之一,还有望长期与新能源技术路线并存发展。

但是,零碳内燃机实现规模化发辰仍面临关键技术待攻克、TCO成本高、基础设施不完善等问题待行业共同解决。随着技术进步和成本的降低,这将是我国依托内燃机实现能源转型很重要的动力系统路线。

第三,电动化是商用车实现要碳转型的主要技术路线之一,技术迭代升级是拓展电动商用车应用前景的前提。

作为生产资料,商用车与乘用车使用场景不同。新能源商用车的渗透率比较低,还需要技术迭代和升级。

从应用场景来看,目前电动商用车主要应用于牵引车短驳、城建渣土、市政环卫、城市物流、公交等公共领域及中短途场景,在续航里程、补能效率及电池寿命方面暂未达到中长途场景的运输需求。

中长期来看,随着续航里程增加(低电耗、大电量)、补能效率提升(超充技术、换电标准化)、使用寿命延长是BEV技术发展主要趋势,将助力其应用场景由中短途向中长途领域的拓展,渗透率不断提升。

最后,燃料电池系统技术提升和氢能协同是推进燃料电池大规模应用的关键。

大功率、长寿命电堆和高密度燃料电池未来可以替代柴油机。

不过,目前氢燃料电池商用车以示范城市群的示范推广为主,面临关键核心技术待提升,TCO成本高、氢能供给网络不完善等发展痛点。

《商用车碳中和技术路线图1.0》认为随着燃料电池的技术进步和氢能系统基础设施的丰富完善,通过发展大功率、长寿命电堆及高密度储氢系统,降低氢能产业链成本,完善绿氢供应网络是实现其产业化发展的关键途径。

“双碳”战略倒逼商用车转型

我国已于2020年提出“3060双碳”目标。

作为汽车消费大国,我国的能源结构是富煤、少气、贫油,2021年,我国石油对外依存度为72%,在当前石油消耗占比中,用于生产汽柴油的石油量占国内石油总消耗量的一半,而商用车仅占12%的汽车保有量,却消耗了超过一半的车用汽柴油,排放了全部汽车56%的二氧化碳,商用车碳减排对国家能源安全及节能减排都具有重要意义。

不过,针对不同的使用场景,重卡、中卡、轻微卡、客车等不同的商用车,其碳中和的发展路线也有很大不同。

《商用车碳中和技术路线图1.0》认为,2035年以前,重卡将以传统路料的内燃机节自增效为主、电动技术为辅;2035年以后,逐步形成燃料电池及充电为主,换电为辅,零碳燃料内燃机为补充、传统燃料内燃机少量存在的发展格局。

从新能源渗透率上来,看预计2025年新能源重卡渗透率提升至9%左右,以纯电动为主,主要应用于城建渣土、市政环卫等短途运输场景;未来随着纯电动、燃料电池技术的进步及基础设施的完善,纯电动、燃料电池商用车在中长途场景的逐步渗透,2030、2040年新能源技术渗透率上涨至25%、55%以上。此外,柴油机、天然气、氢氨和纯氢燃料电池占比会有所变化并随着年份的推进。

 “对重卡来讲,它跟整个商用车比还有一点差异,我们预判到2060年,重卡的柴油内燃机占比还会保持5%,原因是在特殊用途、特殊场景以及部分边远山区有可能会保留5%左右的柴油机。”李开国表示。

中卡方面,《商用车碳中和技术路线图1.0》判断,中卡将以纯电技术为主,换电和燃料电池为辅的发展路径。在城市路权优势引导及政府准进公共领域用车新能源化等因素影响下,2025年新能源渗透率达到15%;2030年、2040年新能源渗透率将分别提升至40%、85%以上:未来在部分偏近山区与特定工况中仍将保留部分燃油车辆。

而对轻微卡来讲,电动化是其主要转型路径,与轿车的发展路径是基本相当的,未来换电、增程和燃料电池也存在着一定的发展空间。

最后,作为所有商用车里最先使用电动化的客车,《商用车碳中和技术路线图1.0》判断,到2040年新能源渗透率会达到90%。

“根据上述技术路线,我们预计商用车的碳排放达峰值大概在5.5亿吨。在2030年以前,按照上述路线图,实现达峰是没有问题的。”李开国最后表示。

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