中国重型卡车脱碳技术路径
尽管存在多种脱碳干预措施,但电动汽车的最新技术进步可能为中国重型卡车的脱碳提供了最有希望的机会。薛璐璐摄/世界资源研究所

交通运输部门是中国第三大温室气体排放来源,仅次于电力和工业部门。重型卡车运输占41%全国货运需求(以吨公里计)和84%而且40%机动车的氮氧化物和二氧化碳排放量。在货物运输水平不断提高的推动下,如果不采取任何改变,中国重型卡车的排放将继续上升。

尽管存在多种脱碳干预措施,但电动汽车最近的技术进步可能为该行业的脱碳提供了最有希望的机会。基于广泛的利益相关者参与,世界资源研究所(中国)发现,在中国推广重型电动汽车技术和基础设施部署有四个关键领域。

1.中国需要零排放卡车技术路线图

针对中国的技术路线图对于规范汽车技术要求和投资兼容的充电和加油基础设施是不可或缺的。该路线图对重型卡车行业尤为重要。与公共汽车和乘用车不同,重型卡车可行的脱碳技术解决方案还没有准备好大规模推广。不同制造商支持的各种动力系统技术正在争夺市场份额,这些技术仍处于起步阶段,如电池电动卡车、架空悬链电动卡车、电池交换电动卡车、氢燃料电池卡车,甚至是基于电力的燃料。

此外,未来可能没有单一的解决方案来取代柴油卡车。在不同的用例下,从城市内货运到区域和长途运输,对车辆总重量和运输距离的要求不同,因此需要不同的动力系统。即使在特定的用例中,也经常有多个解决方案。

为了使车辆技术规范、基础设施部署和法规相一致,德国已经树立了一个榜样,制定了一项指导方针。气候友好型商用车的整体方法“目标是至少三分之一的重型卡车里程由电动或电动燃料驱动车辆提供动力。”然而,这样的技术路线图并不普遍适用。例如,在德国,架空电线的“电子高速公路”已经获得了动力,而在中国,动力则集中在电池交换上。

资料来源:联邦交通和数字基础设施部(2020年):Gesamtkonzept klimafreundliche Nutzfahrzeuge

2.更换电池势头强劲

与主流的插电式电动卡车相反,电池交换卡车在中国正获得发展势头。这些卡车的设计是为了快速拆卸和更换电池,允许司机定期用充电的电池更换耗尽的电池。十几家中国制造商已经发布了80多款电池交换车辆模型用于区域运输、海港或矿区的拖运卡车、自卸卡车、直式卡车和专用车辆。

电池更换在中国的普及可以归因于充电时间短。例如,在深圳,一辆430千瓦时容量的插电式自卸卡车可能需要充电几个小时,而更换电池的自卸卡车只需要充电几个小时几分钟充满电。较小的电池容量(141kWh或282kWh)和较轻的车辆总重量也避免了有效载荷损失。

电池更换正在成为现实商业上可行在中国。通过分离电池和车辆的所有权,电池交换站的经营者拥有电池并将其出租给车主。除了电池交换服务费外,电池交换站的运营商还可以通过利用备用电池或二次寿命电池提供能源套利(在非高峰时段储存能量,在高峰时段放电)等电网服务来获得额外收入。

然而,在中国普及电池更换卡车的道路上也存在障碍,包括缺乏统一的电池设计标准,以及充电服务费的增加使电池更换变得不那么经济。因此,电池更换是否会主导中国的城市内和区域市场,仍然取决于制造商和政府克服这些障碍的决心。

3.超快速充电技术有待进展

充电快技术是解锁长途卡车电气化潜力的关键。快速充电不仅缩短了充电时间,还缩短了卡车司机的工作时间。尽管超快充电和架空接触网充电是快速充电技术的候选技术,但在未来几年内,当技术成熟、车辆/基础设施标准制定、基础设施提供、制造商和政府参与进来时,它们不会被广泛采用。

为了实现充电功率超过350kW的“超快充电”,需要更新标准和快速技术进步。美国和欧洲国家采用的联合充电系统(Combined Charging System)标准已经支持超快充电,欧洲主要高速公路也配备了充电设备超快充电网络在美国,一辆行驶500公里的重型卡车目前需要充电1.5小时以上。支持充电功率高达1兆瓦的标准的更新版本——兆瓦充电标准——正在开发中,这将使一辆500公里范围的卡车只需要大约半小时的充电。

在中国,现有的国家充电标准只能实现237.5kW的充电功率。为了进一步提高充电功率,缩短充电时间,中国正与日本CHAdeMO协会合作,制定支持最高900千瓦充电的标准。然而,业界的担忧必须得到解决,包括由于新技术支持更高的充电功率而导致的汽车价格上涨,以及新国标和旧国标之间不兼容的充电口设计。

4.电子高速公路仍是一个新兴领域

对于架空接触网,即“电子高速公路”充电,卡车在行驶时连接到架空电源线,这种方法的吸引力在于不需要停车充电,即使需要基础设施投资,电子公路卡车的总拥有成本比纯电动卡车低。

德国已经成功地在该国高速公路系统的三个路段试行了电子高速公路。然而,这项技术迁移到中国需要大量的政府和行业支持。

首先,作为公共基础设施,电子高速公路需要政府的支持。德国政府正在考虑使用基于二氧化碳的道路通行费为基础设施提供资金,但中国缺乏这样的融资机制。此外,不感兴趣的制造商是另一个障碍,可能是由于对技术的认识有限,缺乏内部技术开发,或其他原因的结合。电子高速公路在中国的前景仍不明朗。

实现基础设施的协同

随着各种零排放卡车技术的发展,各种基础设施部署之间的协同作用对于提高充电设施的可用性和避免重复投资至关重要。例如,最近的一个研究德国的一项研究表明,同时联合开发不同的充电基础设施是有用的:超高速充电器可以为卡车低利用率的公路走廊服务,而架空接触网充电可以为主要的卡车走廊服务,卡车可以以两种方式充电。中国也可能采用类似的方法,在快速充电和电池交换之间产生协同效应。

在中国,重型卡车的排放仍然很大,但由于载荷大、距离远和技术尚不成熟,排放很难减少。从技术进步到协调政策的大量努力,对于该行业脱碳以实现全球1.5度的目标至关重要。世界资源研究所(中国)正在通过国家充电标准修订、基础设施规划和汽车电网整合,帮助中国推进零排放转型。世界资源研究所还与泽孚ACTion集团促进零排放货车的大众市场。

露露雪他是WRI中国罗斯可持续城市中心的城市交通经理。乐动体育赛事评测c

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