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2021 年11 月 白皮书 中国重型货运卡车的拥有总成本对 比分析纯电动、燃料电池和柴油 货运卡车 毛世越、Hussein Basma、Pierre-Louis Ragon、周圆融和、Felipe Rodríguez BEIJING | BERLIN | SAN FRANCISCO | SÃO PAULO | WASHINGTON www.theicct.org communicationstheicct.org twitter theicct致谢 本文 作者 感 谢 所 有 内外 审 稿人 提 供 的指 导 和建 设性 意 见 ， 特别感 谢国际 清 洁 交 通委 员 会 的 何 卉、 Stephanie Searle 、 Eamonn Mulholland 和 崔 洪 阳 ，也 感 谢 Gary Gardner 为 本文的校 对 及 润色工 作 做出 的贡献。 本文 也 得 到 了 多 位外部 专 家的 审 阅 及 帮 助 ，包 括 薛 璐 璐（ 世 界 资 源 研 究 所 ），贾 莉 洁（ 中 汽 数 据 ），陈 健 华（ 中 国 能 源 基 金 会） ， 以 及 秦 兰 芝 （ 能 源 与 交 通 创 新 中 心 ） 。 他 们 的 审阅 并 不 意 味 着对 本 报告内 容 的 任 何 背 书 ， 本 文 作 者对 本 文 内 容负 全 部责 任 。 International Council on Clean Transportation 1500 K Street NW, Suite 650 Washington, DC 20005 communicationstheicct.org | www.theicct.org | TheICCT © 2021 International Council on Clean Transportationi ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 执行 摘 要 道 路 货 运 领域 的减 碳 主 要 基于 以 下 三 个 方面 零 排 放 技术创 新 、 配 套 基 础设 施 建 设 以 及 通 过 强 大 的 经 济 激 励 措施 摆 脱 对 柴 油车的 需求 。 本 文 通 过研 究 零 排 放 重 型 车HD-NEV的拥有 总成本TCO 将 重 点 放 在 第 三 个 方面。 我 们发现， 与 柴 油货 运 卡 车相 比 ， 在正 确政策 的 指 引 下 ， 零排放重型 车 可 实 现非 常 可观的拥有 总成本 效 益。 从政策层 面确保零排放重型 车 的稳 健供应对 于 实 现这些经济效益 而言 是 非 常 重要 的 。 因此， 我们建 议即将修 订的新 能源汽 车NEV销 售目 标 将 重 型 货 车 纳 入 监管范畴 。 中国 的 新 能 源 汽 车 销 售 目 标 是， 到2025 年 将 新能 源 汽 车的 销 量 份 额 提 升 至 汽 车 总 销量 的20 左右 。 目 前 尚 不 清 楚即将 出 台 的 政 策针 对哪些汽 车类型 。 在 中 国 ， 重型 汽车HDV 是一个 重污 染 领域， 其氮 氧 化物NO X 排放量 占 道路运输排放总量 的 74 以 上 ， 其颗 粒物PM 排放量 占 道路运输排放总量 的52.4 。 在 本 研 究 中 ， 我 们 对中 国 零 排 放 货 运卡 车 技 术 （纯电 动 货 运卡 车 和 燃料 电池货 运卡 车 ） 的 拥 有 总 成 本 进 行 了 分析 ， 具 体分析 对 象包含 三 类 重 型 汽 车 半 挂 牵 引 车 、 自 卸 汽车和载货汽车 。 研究聚 焦 北京 、 上海和 深圳 三地， 针 对 这三类重型汽车 分 析 探究 零排放货车与 传统柴油 车 之间实 现拥有 总成本 平价的时间 点 ， 从 而 为 促进 零排放 重 型 车 销 量 目 标 的 制 定 提 供 分析 基 础 。 该 分析 基 于 全 面 的 拥 有 总 成 本 建 模 和 能 耗 模 拟。 我 们 通 过 分 析 发 现 ，所 有 纯 电 动 货 运 卡 车 均 可 在 2025-2030年 与柴 油 车 实 现 拥 有 总 成 本平 价 。 与柴 油自卸 汽 车 相 比 ， 纯 电 动自卸 汽 车 最早 到2025 年 可具备 成 本 效 益 优势 。 纯 电 动半 挂牵 引 车 和载 货 汽 车到2030 年 左 右将实 现 与 柴油 车 的拥 有 总成本 平 价。 燃 料 电 池载货汽车和 自 卸 汽车 到2030 年 左 右 可 实 现 与柴 油 车之 间 的 拥 有 总 成 本平 价 。 相对 于纯 电 动 货 运 卡 车 ， 此 时间推 迟 是因为 制造 燃料 电池 堆需要更 为 平 缓的技 术 迭 代曲线 和 更高 的 能源 成 本。 但 是 ， 柴油 车与 燃 料 电 池 货 运 卡 车 之间的拥有 总 成 本差 距 会 在2026-2030 年间 缩 小 。 一 些有针 对 性的政 策 措施可 以 将 纯 电 动 货 运 卡 车 和 燃料 电池货 运 卡 车 与 柴 油 车实 现拥有 总 成 本 平 价的时间提 前 几 年 。 如 果 在2021-2025 年 期 间可 以 创 造 出大 量 的 零排放重型 车 需 求 ， 则 有 可 能 更 早 实 现拥 有 总成本 平价 。 这反过来又 会转 化 为 市 场 动 力 ， 促 进 车 辆 生 产 企 业 增 加 可 供 选 择 的 车型和 产 量 供 应 。 由 于 经 验与 效 率 之 间 的 转 化 关系 （ 学 习 曲 线 ） 和 规模经济效 应 ， 随 着 产 量增 加 ， 新 能源汽车 的 生产 制造成 本 将 会 有 所 下 降 。 因 此， 利用需 求 端 的政 策 推 动来降 低零 排 放 重 型 车 的 拥 有 总 成 本 最 终 可 对 供 应 端 产 生 长 期 的 积极 影 响， 从 而 促 进 制 定 较 为 激 进 的 零 排 放 重 型 车销 量目标 。 我 们 评 估了以下 需 求 端 政 策 » 减免零排放重型车的道路通行费； » 改革零排放重型车直接用电的基本电价； » 绿氢生产补贴； » 零排放重型车的购置补贴； » 引入针对化石燃料的碳税。ii ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 图ES 1和图ES 2汇 总 了 本 研 究 中分 析的 中 国 三 个 城 市 不同类 型 货 运 卡 车 的 拥 有 总 成 本平 价 年份 。 深 绿 色卡车 图 标 表 示 无 政 策 干 预 场 景， 而 浅 绿 色卡车 图 标 则 表 示 实 施 了 上 述 一 揽 子 政 策 干 预 措施 的 场景 。 如图ES 2所示 ， 这些政 策措 施的实施产 生 了 实质性 的综合 影响。 在大 多 数情 况 下 ， 当 采用 上 述 所 有 干预措 施时 ， 零 排放 重型 车 可在2021-2025 年实 现拥有 总 成 本 平 价 ， 其 中 纯 电动货 运 卡 车 在2021 年便 可 实 现 拥 有 总成本 平价 。 TCO 2030 2029 2028 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 图ES 1. 实施与 不实施政策 激 励的情况 下 纯 电动货运卡 车实现拥有 总成本 平价年 份的汇总 TCO 2030 2029 2028 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 图ES 2. 实施与 不实施政策 激 励的情况 下 燃料 电池货运卡 车实现拥有 总成本 平价年 份的汇总iii ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 根 据我们的 研究 成果 ， 我们建 议制 定 以 下政 策促 进 中 国零 排 放 重型 车 的推 广 针对零排放重型车提出较为激进的短期销量要求。 货 运 卡 车 运营商 只 有在零 排 放 重 型 车 供 应 非常充 沛 的 情 况 下 才能 获 得经 济 收 益 。 加 州 在 设 定 销 售 目 标 方面 提 供 了 一 个 很 好 的 实 践 范 例 ，加 州 要 求 到 2025 年 重 型载 货 汽 车新 车 中零 排 放车 辆 的 占 比 要达 到11，到 2030 年 要达 到50 。 对于半 挂 牵引 车， 要 求 到2025 年 零 排 放车 辆 销 量占比 达 到5，到 2030 年达 到30 。 中 国要想 实 现2060 年 碳 中 和 的 宏 伟愿 景 就 需 要 中 央 政 府 制 定 至 少与加 州 激 进 程 度 相 仿 的目标 。 设定零排放车辆的长期销量目标， 为生产企业提供明确的发展蓝图， 促进其进行产 品设计和投资。 政 府 部 门 可 以 采 用 短 期 约 束性 销 售 要 求 和长 期 非 约 束性 目 标 相 结 合 的 方 式 ， 前 者主 要 为 了 确 保 快 速 启动 供 应 链 需 求 ； 后 者则 为投 资 的 长 期 性 提 供 了 保 障。 二 者 的结 合 对 于 创建 一个 巨大 而 持 久的市场 是至 关重要 的 ， 规模 经 济将 降 低制 造成本 ， 从 而 降低 零排放重型 车 的拥 有 总成本 。 2021-2025年期间为实现零排放重型车与柴油车之间的拥有总成本平价提供激 励政策。 充 分的 政 策 激 励措 施 能 够在 未 来 五 年 内 缩小 重型柴油 车与 零 排 放 重型 车 之 间 的 拥 有 总 成 本 差 距 。 从 财 政 角 度 来讲 ， 补 贴是 不 可 能 长 期持 续 存 在的 ， 应当 限 定 补贴的范围和周 期 ， 以 激 励 早 期阶段 的市场 需 求。 在 制 定 激 励 政 策时 应 遵循污 染 者 付 费 的 原 则， 所产生 的 收 入 可以 为长 期 激 励 计 划 提 供 资 金 支 持 。 制定出台有针对性但技术中立的政策措施。 激 励政 策 应 针 对 二 氧 化碳 排 放 量 最高 的车 型推 广零 排 放 车 辆， 如 半 挂牵 引 车。 但 与 此同 时 ， 政 策的 出 台 也 应 致 力 于 为 纯 电 动 货 运 卡车 和 燃 料 电 池 货 运 卡车创 造 一 个 公 平 的 竞 争 环 境 ， 从 而 确 定 出 最 具 成 本 效 益的技术 路 径 并 提 供长 期 支 持 。 我们 的 分 析 表 明 ， 在 不 考 虑 激 励政 策的 情 况 下 ， 纯 电动货 运 卡 车 更具成 本 优势 。iv ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 目录 执行摘要 . i 简介及研究范围 1 中 国重型货车市场概览 .1 本研 究 的 适 用 范 围 2 政策背景 3 国 内 背景 .3 国 际 背景 .5 文献综述 6 中 国零排放重型 车 的拥有 总成本 研究概述 .6 研究方法与数据来源 .8 车 辆能 耗 模 型 .8 柴油 货运 卡 车模型 的验证 8 实际 油耗 建 模 .9 固定 成 本 15 运 营成 本 21 研究结果 28 重 要发 现 .28 政 策 措 施 分析 31 敏 感 性 分析 .37 研究结论与政策建议 . 41 参考文献 .44 附 录 A 零 排 放 货 车 零 售 价 格 验 证 45v ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 图目录 图ES 1. 实施 与 不实施政策 激 励的情 况 下 纯 电动货运 卡 车实现拥有 总成本 平价年 份的汇总 .ii 图ES 2.实施 与 不实施政策激 励的情 况 下 燃 料 电 池 货运 卡 车 实 现拥有 总成本 平价年 份的汇总 ii 图1. 2005-2019 年中国 商 用车 销 量OICA, 2020 . 1 图2. 2011-2019 年 零 排 放 重 型 车 和 燃料 电池货 运卡 车销量Monika, 2020 2 图3. 自2009 年 以 来 针对 零 排 放 重 型 车实 施 的财 政 激 励措施一 览 3 图4. 采用基准 柴 油货车模 型 获 得 的模 拟 油耗值。 对 于 半 挂牵 引 车 和载 货 汽 车 ， 棕色和蓝色 柱 子表示 第 二 阶段 车辆 10 图5. 2020年（ 左 图 ）和 2030 年 （ 右 图） ， 在载质量保持不变的情 况 下 ， 纯 电动货车 所需的 电动续航里程对 三类货运 卡 车 所需 电池容 量的影响。 虚 线 表 示电 池 容 量 与续 航 里 程 成 比 例 增 长 的 情 况 。 .13 图6. 2020年和2030 年 各 类 车型 与 技 术路 线 组合 的 最 终 能 耗 值 15 图7. 纯电 动 货 车 和 燃 料电 池 货 车的成 本 （不 包括 动 力 装 置） . 17 图8. 重 型车 电 池 组 成 本 分 析 的三 种 场 景 17 图9. 2020-2030 年间纯电 动 、 燃料 电池 和柴 油技术的 货车 总 成 本 估 算 值 .18 图10. 各类车 型的折 旧 曲线 19 图11. 电池 组和 燃料 电池 组 残 值 变 化曲线 20 图12. 根 据 存活率估 算 值 调 整 的 三 类 货 车的年 行驶 里 程 22 图13. 2020 年 各 地 区 各 类 货 车 的 平均 加 权 总电 价 （DT自 卸 汽 车 ；ST载 货 汽 车 ； TT 半 挂 牵 引 车 ） 25 图14. 纯 电 动 和 燃 料电 池 货 车 型相 对 于 柴 油车 型 的 拥 有 总 成 本 差 距 变化 .29 图15. 各类 货车车 型 和技术相对 于柴 油技术的拥有 总 成 本 细 目 （ 以北京 为例 ） .31 图16. 当 实 施 所有激 励 措 施 后 ， 各 类 纯电 动 货 车 车型 的 拥 有 总 成 本 平 价 年 份 及 变 动情 况 （数 据标签表示 与 柴油货车 的拥有 总成本 差距 ， 负 值 表示 电动 车 型更 便宜） 36 图17. 在 实 施 所 有激 励措施 的 情况 下 ， 各 类 燃料 电池货车车 型的 拥有 总 成 本 平 价 年 份 及 变 动 情况 （ 数 据 标 签 表 示 与 柴 油 货 车的 拥 有 总 成 本 差 距， 正值 表 示 燃 料电 池 车型 更昂 贵 ）.36 图18. 年 行 驶 里程和 日 续 航 里程的 敏 感 性分 析 以北京纯 电 动半 挂牵 引 车 为例 .38 图19. 年 行 驶 里程和 日 续 航 里程的 敏 感 性分 析 以 深 圳纯电 动 自 卸 汽 车 为例 .38 图20.年 行 驶 里程和 日 续 航 里程的 敏 感 性分 析 以北京 燃料 电池半 挂牵 引 车 为例 39 图21. 可再 生 能 源 电力 和绿氢 对 拥有 总 成 本的影响 . 40 图22. 2020车 型 年零排放货车 价 格验证 45vi ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 表目录 表1. 中 国零排放重型 车 激 励措 施及政策汇总 3 表2. 中 国零排放重型 车 的拥有 总成本 估算 值 .6 表3. 三类货运 卡 车 （ 半挂牵 引 车 、 自 卸汽车和载货汽车 ） 的 三款柴油 车模型 的 主要技 术参数 .9 表4. 2030 年柴 油货车技术 潜 力 （ 以 及 相对 于2020 年的 改 进 ） .11 表5. 关 于 零 排 放 货 车 的主 要 假 设 和 技 术 参 数 ， 其中包括 相 对 于 基 准 柴 油 货 车 的 重 量 调 整 12 表6. 2030 年 零 排 放 货车技术 潜 力 （ 以 及 相对 于2020 年的 改 进 ） . 14 表7. 三 类 货 车的2021 年 实 际 柴 油 车 价格 和2030 年 估 算 柴 油 卡车 价 格 15 表8. 电动 传 动 系统零部件的直接 制造 成 本 16 表9. “高技术 复 杂性水 平” 技术的间接成 本乘 数 16 表10.贷款 购车 信 息 假设 18 表11. 各 类 车型税 费 假 设 . 20 表12. 相关 研 究 贴现 率假设 20 表13. 中 国 重 型 车 年 行 驶 里 程 估 算值 文 献 汇 总 . 20 表14. 中国 货 车 存 活 率 文 献 综 述 21 表15. 不同动 力 技 术 的 货 车维 护 成 本 假 设 22 表16. 石 油 价 格 细目表Hyqfocus.com, 2019 22 表17. 2020 年 分 区 域 可 再生 能 源电 价 23 表18. 2020 年 北 京 、 上 海 和 深 圳 的 商 业 用电价格 .23 表19. 用 于 估 算管 理 费 用的输入 项 和 假设值 23 表20. 2020年和2030 年 北京 、 上海和 深圳 三地加氢站数量及 年 氢 气 需 求 量 的假 设 .25 表21. 2020年和2030年 三个 城 市 蓝 氢 加 氢 站 的 成 本 建 模 26 表22. 2020年和2030年 三个 城 市 绿 氢 加 氢 站 的 成 本 建 模 .26 表23.三类货车 的拥有 总成本 平价年 份 29 表24. 在提 供 购置 补贴情景 下 ， 三类货车车 型的拥有 总 成 本 平价年 份 30 表25中 国现 行 高速公路 通行费 用假设 31 表26 道 路 通 行 费 减 免 情 况下 ， 三 类 货 车 车 型 的 拥 有 总 成 本 平 价 年份 .31 表27 采 取 能 源 激 励 措 施 情 况下 ， 三 类 车 型 的 拥 有 总 成 本 平 价 年份 32 表28. 在征 收温室 气 体排放费用 的情 况 下 ， 三类车 型 的拥有 总成本 平价年 份 32 表29 中国 碳 排 放 交 易 机 制 内 的 预 期 碳 价 （ 中国 碳 论 坛 ， 2019 ） .33 表30. 采用碳税政策后 ， 三类货车车 型 的拥有 总成本 平价年 份 33 表31. 年 行 驶 里程和 日 续 航 里程的 敏 感 性分 析 假设 35 表32. 用于 验 证 零 排 放 货 车 零 售价 的 车 型 . 431 ICCT 白 皮书 | 中 国重型货运卡 车的拥有 总成本对 比 分 析 简 介及 研 究 范 围 中国重型货车市场概览 近 年 来 ， 中国 商 用车 市 场 一 直 在 蓬 勃 发 展 ， 商 用车总 销 量 从2005 年的180 万辆增 加到2019 年的430 万辆OICA, 2020，如 图1 所示 。 在 中 国 ， 重型汽 车HDV 是 专为 重 型 负 荷 和 运 输 而设 计 制 造 且 总 车 重GVW 超过3.5 吨的商 用 车辆。 重型汽 车 通 常包 括 以 下 几 类 ， 如 载 货 汽 车、 自 卸 汽 车、 半 挂牵 引 车 以 及 客车或 公 共汽 车。 自2010 年 以 来， 中 国 的 重 型 汽 车 市 场 已成 为全 球 最 大 的 重 型 汽 车 市 场Muncrief Yang et al., 2018 ， 零排放货 车 的拥 有 总成本 应 包 括 几 个 关键 要 素 ， 例如购置 成 本C p 、使 用 成 本 C u 、维 护 成 本 C m 和 剩 余 价 值（ 或 残值） C s 。 一 些货 运 卡 车研 究也采 用 机 会 成 本C o 和 报废 回 收成本C r 等 额 外成 本 要 素 ，如 表2 所 示 。 因 此 ， 拥 有总 成 本 的 计 算公 式一 般可 表 示 为 C 总 C p C u C m C o C r - C s 中国零排放重型车的拥有总成本研究概述 一 般 来 说 ， 由于中国 市 场上 可 供 选 择 的 零 排 放 重 型车 车 型 不 多 ， 因 此 关 于 热 门 货 车 车 型 的 研究很少 。 需要 引 起 注 意的 是 ， 由 于 不 同研究的 假设 与 案 例 研究之间存 在 很 大 差 异 ， 现 有 的 关 于 零 排 放 重 型 车的 研 究 可 能 无 法 直 接 进 行横 向 对 比 。 Qian 2019 表 示， 2019 年零排放轻型 物流车 的拥有 总成本 为7.06 万元 人民 币， 低 于传统柴油 车 的拥 有 总成本 （7.77万 元 人 民 币 ）。Zhang等人在2018年 分 析 了几 款 燃 料电 池 汽 车FCV ， 他 们 发 现燃 料 电 池 物流车 的拥 有 总成本 比 同 款柴油 车 便 宜， 因 为 中国 对 物 流行业 的 零 排 放 转 型 给 予 了6000 元/千瓦 的 高 额 补 贴Zhang Peng, 2018 。 2020 年 进 行 的 一 项 研 究 表 明， 用于 街 道 日 常 清 扫 和 环卫 项 目 的电 动 环卫 车 在 经 济 性能 方 面 优 于 同 款 燃 油车 。 电 动 环 卫 车 的 售 价 比 燃 油车 贵82万 元 人 民 币 ，但 在 八 年 运 营 期 内 比 传 统 燃 油 车 节 省了93万 元 人 民 币 。因 此 ，即 使 逐 步 取 消 补 贴 ，电 动 环 卫 车 仍 比 柴 油车便 宜6万元 人民币Wang et al., 2020 。 Yang 等 人 还 对 采 用电 池 换电 技 术 的 电 动 货 车进 行 了 分析 ， 并 且 对柴 油 货 车 、 插 电 式 电 动 货车 和换 电 电 动 货车 的 总 成 本 分别进 行 比 较。 通 过比 较 发现， 相对 于 同 尺 寸 的 柴油 货车 ， 轻型插 电 式 电动货车极具 竞 争 力 ， 但轻型换 电 电动货车 并 无 竞 争 优势 。 根 据 这项 研究Yang et al., 2018 ， 中型 货 车 也面 临 着 类 似 的 情 况 。 中 国 电动汽 车 百 人 会 （EV100 ） 是 一 家专 门 研 究 与 分 析 新 能 源 汽 车政 策的 著 名 智 库 ， 其 估 算 了 采 用燃 料 电池 技术的典型 城市客车 （10.5米 ）、物 流 车（ 9 吨） 和重 型 货 车（ 42 吨 ） 的拥有 总 成 本。 他们通 过模 拟 发 现， 假设2020 年 的 氢 成 本为60元/ 千 克 ， 客 车 、 物 流 车 和重 型 货 车的成 本 保 守 估 计 分 别 约 为448.1万元 、 200 万元 和535 万 元 。预 计 到 2025 年和2030 年 ， 各 车 型 的 总成本将进一 步 下 降 （图1）。 中国 汽 车 技 术研 究中 心CATARC 认 为 目 前阶 段 燃料 电池货 车 的 拥 有 总 成 本 仍 将高 于 电动汽 车 。 但 据 估计 ， 燃 料 电 池 技 术的 关键零部件价 格将 比 电动 车 型 零部 件 下 降 得 更 快 。例 如 ，到 2030 年和2050 年 ， 燃料 电池 堆 的 成 本 分别约 为316 元/ kWh 和148 元/kWh，比 电 池 动 力 系 统 分 别 便 宜 50 和62 （ 中国 汽 车 技 术研 究中 心， 2021）。
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