基于場(chǎng)景模擬的公路貨運(yùn)新能源車成本效益分析研究

劉 瑋,萬(wàn)燕鳴,陳思源,劉 暢,劉 琦,張 巖,王 歌

基于場(chǎng)景模擬的公路貨運(yùn)新能源車成本效益分析研究

劉 瑋1,2,萬(wàn)燕鳴2,陳思源3*,劉 暢2,劉 琦2,張 巖2,王 歌3

(1.國(guó)華能源投資有限公司,北京 100007；2.北京國(guó)氫中聯(lián)氫能科技研究院有限公司,北京 100007；3.華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,北京 102206)

為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),公路貨運(yùn)部門(mén)需要通過(guò)發(fā)展電動(dòng)汽車和氫能汽車替代燃油汽車進(jìn)行減排.因此,本文構(gòu)建了考慮場(chǎng)景異質(zhì)性的貨運(yùn)車輛生命周期凈收益分析模型,對(duì)比了25t牽引車和18t欄式貨車兩類車隊(duì)中油、電、氫三種車型在不同線路場(chǎng)景下的生命周期成本和收入.結(jié)果表明,氫能汽車更適用于高單價(jià)、寒冷氣候的長(zhǎng)途重型貨運(yùn)場(chǎng)景,而電動(dòng)貨運(yùn)車型則更適用于低單價(jià)、短途、輕載、溫暖氣候場(chǎng)景,至2030年氫能汽車可在25t重型貨運(yùn)場(chǎng)景優(yōu)于電動(dòng)汽車,可作為氫能汽車的重點(diǎn)布局方向. 中短期內(nèi),氫價(jià)補(bǔ)貼、碳稅等政策無(wú)法實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)部門(mén)新能源汽車對(duì)燃油汽車的自發(fā)替代,還需要額外政策支持.

公路貨運(yùn)；電動(dòng)汽車；氫能汽車；全生命周期；場(chǎng)景模擬

加快推進(jìn)低碳交通運(yùn)輸體系建設(shè)、推廣新能源車,是交通運(yùn)輸以及全國(guó)各部門(mén)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要抓手[1].根據(jù)世界資源研究所的測(cè)算結(jié)果,依賴于上游電力和制氫部門(mén)的減排規(guī)劃,新能源汽車推廣措施可為中國(guó)交通部門(mén)帶來(lái)60%的額外減排[2].近年來(lái),中國(guó)的乘用車領(lǐng)域電動(dòng)化發(fā)展迅速,而商用車特別是長(zhǎng)途、重載貨運(yùn)領(lǐng)域,新能源車替代進(jìn)展緩慢.中國(guó)重型貨車保有量約占汽車保有量的6.6%,但其碳排放量占到50%以上,氮氧化物和顆粒物的排放量分別占到75%和50%以上[3].目前,貨運(yùn)車輛低碳化主要有兩條技術(shù)路線,分別是氫燃料電池汽車(以下簡(jiǎn)稱氫能汽車)和動(dòng)力電池汽車(以下簡(jiǎn)稱電動(dòng)汽車),但兩條技術(shù)路線均由于成本、效率等原因缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,應(yīng)用場(chǎng)景尚不明確,其發(fā)展主要依賴于國(guó)家補(bǔ)貼政策的推動(dòng),目前仍處于在重點(diǎn)城市開(kāi)展試點(diǎn)應(yīng)用階段[4].此外,新能源汽車的發(fā)展也受到資源環(huán)境的約束[5],其效益受具體場(chǎng)景影響存在不確定性,應(yīng)當(dāng)提前做好路徑規(guī)劃,避免無(wú)序發(fā)展.

國(guó)內(nèi)外已有研究多基于總擁有成本(total cost of ownership,TCO)模型對(duì)油、電、氫三類車型進(jìn)行對(duì)比分析.IEA開(kāi)發(fā)了針對(duì)不同國(guó)家、不同充電成本的TCO分析模型,可用于電動(dòng)汽車、混動(dòng)汽車與燃油車的經(jīng)濟(jì)性分析[6]. He等[7]使用TCO模型對(duì)乘用車的氫、油、電三種車型進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析. Ally等[8]對(duì)比了柴油、天然氣、混動(dòng)和氫能巴士的生命周期經(jīng)濟(jì)性,發(fā)現(xiàn)混動(dòng)和氫能車型的經(jīng)濟(jì)性無(wú)法與柴油車型競(jìng)爭(zhēng). Jones等[9]對(duì)多種城市物流車型的TCO進(jìn)行了分析,并對(duì)能源價(jià)格等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析,得出了使氫能汽車具有成本優(yōu)勢(shì)的參數(shù)取值范圍. Li等[10]則應(yīng)用TCO模型檢驗(yàn)了中國(guó)發(fā)展綠氫驅(qū)動(dòng)氫能汽車的可行性. Rout等[11]在考慮多種技術(shù)制氫成本異質(zhì)性的基礎(chǔ)上,對(duì)比了小客車、公交車、貨車、叉車等種類的油、電、氫競(jìng)爭(zhēng)情況,并發(fā)現(xiàn)到2050年,大部分種類的氫能汽車總擁有成本將低于燃油車,而電動(dòng)汽車的總成本始終低于同種類氫能汽車.

然而已有研究存在一個(gè)顯著不足之處:由于貨運(yùn)卡車為商用車型,其購(gòu)置決策往往以收益最大化而非成本最小化為目標(biāo),電動(dòng)汽車具有購(gòu)置成本低、補(bǔ)能成本低的優(yōu)勢(shì),這些優(yōu)勢(shì)均可以體現(xiàn)在TCO模型中,但也存在著電池質(zhì)量大、補(bǔ)能時(shí)間長(zhǎng)、寒冷環(huán)境續(xù)航損失嚴(yán)重等劣勢(shì),這些劣勢(shì)會(huì)影響運(yùn)輸時(shí)效、單車載貨量,導(dǎo)致生命周期貨運(yùn)收入下降,卻無(wú)法體現(xiàn)在TCO模型中,從而會(huì)使其經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生偏差.此外,公路貨運(yùn)可分為多種場(chǎng)景,如重載或輕載、長(zhǎng)途或短途[12]、高寒地區(qū)或溫暖地區(qū)[13]等,不同的場(chǎng)景會(huì)對(duì)車型需求以及車輛的能耗等產(chǎn)生影響,均會(huì)影響車輛的經(jīng)濟(jì)性.而已有關(guān)于貨運(yùn)車輛適用性的研究中,大多未能考慮這些因素[14].

本文首先構(gòu)建考慮場(chǎng)景異質(zhì)性的貨運(yùn)車輛生命周期凈收益分析模型,以更貼近貨運(yùn)車輛的多維使用效益以及真實(shí)購(gòu)置決策過(guò)程.考慮到中國(guó)貨運(yùn)行業(yè)中牽引車占比高達(dá)71.3%,倉(cāng)柵式、廂式貨車、自卸式、欄板式和特殊結(jié)構(gòu)車輛合計(jì)占比26.1%,其他類型貨車占比僅2.6%[15].因此,本文選取25t牽引車和18t欄式貨車兩類車隊(duì)作為代表,對(duì)油、電、氫三種車型在不同線路場(chǎng)景下的生命周期凈收益進(jìn)行模擬,得出電動(dòng)汽車和氫能汽車各自的適用場(chǎng)景.進(jìn)一步通過(guò)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行敏感性分析挖掘貨運(yùn)部門(mén)新能源車替代機(jī)制,以期為決策部門(mén)指定新能源貨車發(fā)展政策提供科學(xué)支持.

1 貨運(yùn)車輛生命周期凈收益分析模型

1.1 模型分析框架

構(gòu)建了如圖1所示的貨運(yùn)車輛生命周期凈收益分析模型,模型考慮了購(gòu)置、使用、至報(bào)廢全生命周期內(nèi)的貨運(yùn)車輛的成本和收益.其中,成本包括購(gòu)置成本、補(bǔ)能成本、司機(jī)成本、過(guò)路費(fèi)、維修保險(xiǎn)以及回收殘值等.收入則假設(shè)為在每日10h、每年80%日期工作的運(yùn)行強(qiáng)度下所有的運(yùn)費(fèi)收入[16],該時(shí)間不考慮裝卸時(shí)間和等貨時(shí)間,但包括補(bǔ)能時(shí)間.為反應(yīng)新能源汽車的特性,該模型考慮了電池、儲(chǔ)氫罐質(zhì)量對(duì)載貨能力的影響,以及氣溫等外部環(huán)境對(duì)單位能耗的影響.

圖1 貨運(yùn)車輛生命周期凈收益分析模型框架

1.2 貨運(yùn)車輛生命周期收入核算

車輛生命周期收入LCR的計(jì)算如式(1)所示,其中,SR為單程貨運(yùn)收入,YT為年均運(yùn)輸趟數(shù),為折現(xiàn)因子,設(shè)為6%,LIFE為車輛壽命.

單程貨運(yùn)收入SR由貨運(yùn)線路的單價(jià),車輛負(fù)載,和單程距離SL決定,如式(2)所示.車輛負(fù)載W則由車身質(zhì)量VW、電池和儲(chǔ)氫罐質(zhì)量BW以及法律規(guī)定最大載重MAXW共同決定,如式(3)所示.

年均運(yùn)輸趟數(shù)YT則由年工作時(shí)間YWT和單程耗時(shí)ST決定,如式(4)所示.而其中ST又由單程行駛時(shí)間和單程補(bǔ)能時(shí)間構(gòu)成,單程行駛時(shí)間等于單程距離除以平均行駛速度,而單程補(bǔ)能時(shí)間等于單程補(bǔ)能次數(shù)SN乘以單次補(bǔ)能時(shí)間ct,如式(5)所示.

單次補(bǔ)能次數(shù)由單程距離、能耗EI、油箱/電池/儲(chǔ)氫罐容量BC決定,如式(6)所示,其中為環(huán)境影響系數(shù),用于刻畫(huà)寒冷天氣對(duì)能耗的影響.

1.3 貨運(yùn)車輛生命周期成本核算

貨運(yùn)車輛的生命周期成本LCC由購(gòu)置成本FC、補(bǔ)能成本EC、司機(jī)工資DS、過(guò)路費(fèi)TOLL、維修保險(xiǎn)OMC以及回收殘值RV六項(xiàng)構(gòu)成,如式(7)所示.其中,購(gòu)置成本為一次性支出,補(bǔ)能成本由行駛里程、能耗和補(bǔ)能價(jià)格cf決定,司機(jī)工資和維修保險(xiǎn)為每年固定支出,而過(guò)路費(fèi)由里程和單位里程過(guò)路費(fèi)tf決定.年補(bǔ)能成本和年過(guò)路費(fèi)的計(jì)算方式如式(8)-(9)所示.

1.4 車型和場(chǎng)景參數(shù)

本文共考慮2類貨運(yùn)車型,分別是25t牽引車,和18t欄式貨車.其2020年的成本和技術(shù)參數(shù)表1所示.其中車身殘值為車身成本5%,動(dòng)力電池回收殘值為7.3萬(wàn)/t[17].

表1 基準(zhǔn)年車型技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

表2 場(chǎng)景參數(shù)敏感性分析取值范圍

注:*線路單位距離和單位貨運(yùn)價(jià)格根據(jù)實(shí)際線路數(shù)據(jù)確定,詳見(jiàn)表3;**每年寒冷時(shí)間指中國(guó)各省平均氣溫低于10度以下的月份數(shù)量,數(shù)據(jù)來(lái)源:https://zh.weatherspark.com/;***終端氫價(jià)由與中國(guó)氫能聯(lián)盟合作的市場(chǎng)調(diào)研獲得.

本文基于單程距離、每年寒冷時(shí)間、單位貨運(yùn)價(jià)格、終端氫價(jià)等因素構(gòu)建分析場(chǎng)景,一方面對(duì)多個(gè)因素對(duì)耦合作用進(jìn)行敏感性分析,如表2所示;另一方面,收集了17條路線的運(yùn)費(fèi)數(shù)據(jù),進(jìn)行實(shí)際場(chǎng)景分析,如表3所示.

除上述參數(shù)外,本研究使用的默認(rèn)終端氫價(jià)為50元/kg,為2020年全國(guó)終端氫價(jià)平均水平,充電價(jià)格為0.9元/(kW·h),柴油價(jià)格為8.15元/L,這些成本價(jià)格均由市場(chǎng)調(diào)研獲取.

表3 實(shí)際貨運(yùn)線路距離和運(yùn)費(fèi)

注:*單位貨運(yùn)價(jià)格由整車重貨價(jià)格除以距離和載貨量獲得,不考慮超載等情況.數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)公路物流運(yùn)價(jià)指數(shù)網(wǎng),http://index. 0256.cn/pricex.htm.

2 分析結(jié)果

2.1 不同貨運(yùn)場(chǎng)景下新能源車適用性對(duì)比

如圖2所示,隨著貨運(yùn)單價(jià)的提升以及單程距離的提升,25t氫能汽車的生命周期凈收益將超過(guò)電動(dòng)汽車.此外,隨著路線寒冷月份的增加以及終端氫價(jià)的下降,氫能汽車的經(jīng)濟(jì)性將進(jìn)一步提升.因此,氫能汽車更適用于高價(jià)、寒冷氣候的長(zhǎng)途重型貨運(yùn)場(chǎng)景,而電動(dòng)汽車則適用于短途、低價(jià)場(chǎng)景.其原因在于氫能汽車的補(bǔ)能時(shí)間、受寒冷天氣導(dǎo)致的續(xù)航衰減、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量方面均相較于電動(dòng)汽車有較大優(yōu)勢(shì),因此,貨運(yùn)單價(jià)較高時(shí),氫能汽車可以獲得更多的收益.

對(duì)于18t車型的模擬結(jié)果如圖3所示,隨著貨運(yùn)單價(jià)的提升、單程距離的提升、路線寒冷月份的增加以及終端氫價(jià)的下降,18t氫能貨車與電動(dòng)貨車的生命周期凈收益差距不斷縮小,但仍存在差距.與25t車型相比,18t車型電動(dòng)車優(yōu)勢(shì)明顯.即對(duì)于輕載場(chǎng)景,電動(dòng)汽車是成本更低的減排方案.

圖2 25t車型在不同氫價(jià)、運(yùn)價(jià)、單程里程下,氫能汽車與電動(dòng)汽車的生命周期收益差(差值為正意味著氫能汽車優(yōu)于電動(dòng)汽車)

圖3 18t車型在不同氫價(jià)、運(yùn)價(jià)、單程里程下,氫能汽車與電動(dòng)汽車的生命周期收益差(差值為正意味著氫能汽車優(yōu)于電動(dòng)汽車)

2.2 不同車型的貨運(yùn)場(chǎng)景適用性

針對(duì)所收集的17條實(shí)際貨運(yùn)線路,本文應(yīng)用所構(gòu)建模型計(jì)算了其生命周期貨運(yùn)收入和成本結(jié)構(gòu),如圖4和圖5所示.其中,圖4(a)和圖5(a)分別展示了25t和18t貨運(yùn)車輛的收入和成本,圖4(b)和圖5(b)則分別統(tǒng)計(jì)了25t和18t貨運(yùn)車輛17條線路中車輛各類成本占比.

結(jié)果表明,目前氫能汽車已能在部分線路實(shí)現(xiàn)盈利,但其凈收益遠(yuǎn)低于電動(dòng)車型.在絕大部分線路上,電動(dòng)車型的凈收益仍劣于燃油車型,而對(duì)于商業(yè)化的貨運(yùn)企業(yè),意味著沒(méi)有動(dòng)力主動(dòng)選擇氫能車型.特別的,25t車型在銀川-烏魯木齊和哈爾濱-大連等線路上,以及18t車型在廣州-烏魯木齊、銀川-烏魯木齊和哈爾濱-大連等線路上,電動(dòng)汽車優(yōu)于燃油汽車.這些線路的共同特征是貨運(yùn)價(jià)格極低,25t車型單價(jià)低于0.2元/(t·km),18t車型單價(jià)低于0.4元/(t·km),處于虧損狀態(tài).

此外,對(duì)于25t氫能車型,平均補(bǔ)能成本占比約為50%,而25t電動(dòng)汽車的補(bǔ)能成本僅為30%;對(duì)于18t氫能車型,補(bǔ)能成本也是所有成本中占比最高的.因此,對(duì)于氫燃料電池車,終端氫價(jià)是最關(guān)鍵的影響因素.特別的,無(wú)論是25t車型還是18t車型,電動(dòng)車型的過(guò)路費(fèi)占比都是所有成本中最高的;燃油車型的過(guò)路費(fèi)占比在20%～40%,與其補(bǔ)能成本接近.因此,對(duì)新能源貨車實(shí)施優(yōu)惠的過(guò)路費(fèi)政策更容易在實(shí)踐中執(zhí)行.

圖4 油、電、氫三類25t貨車在不同貨運(yùn)路線下的生命周期成本結(jié)構(gòu)

圖5 油、電、氫三類18t貨車在不同貨運(yùn)路線下的生命周期成本結(jié)構(gòu)

2.3 不同車型的適用性趨勢(shì)

根據(jù)2.2節(jié)分析結(jié)果,氫能車型生命周期成本中補(bǔ)能成本占比最多,因此,推進(jìn)終端加氫價(jià)格的下降是促進(jìn)氫能車型實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)自發(fā)采納的關(guān)鍵途徑,當(dāng)前中國(guó)的氫能發(fā)展激勵(lì)政策中也包含對(duì)于氫價(jià)的補(bǔ)貼.為明確終端氫價(jià)的下降目標(biāo)和合理的補(bǔ)貼力度,本文分別測(cè)算了氫能車型可以實(shí)現(xiàn)與電動(dòng)汽車和燃油汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的終端氫價(jià)閾值,并對(duì)比了當(dāng)前(2020年)技術(shù)成本參數(shù)和2030年預(yù)期技術(shù)成本參數(shù)下的差異,結(jié)果如圖6所示.

表4 2030年各類車型關(guān)鍵成本數(shù)據(jù)[18]

相比之下,在當(dāng)前氫價(jià)水平(40～50元/kg)下,在貨運(yùn)部門(mén)氫能汽車幾乎無(wú)法與電動(dòng)汽車和燃油汽車競(jìng)爭(zhēng);而到2030年,隨著終端氫價(jià)下降至25～35元/kg[19],在大部分貨運(yùn)線路上,25t車型氫能汽車可實(shí)現(xiàn)與電動(dòng)汽車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),而18t車型的氫能汽車競(jìng)爭(zhēng)力依然不足,還需要進(jìn)一步的氫價(jià)補(bǔ)貼.另外,即使到2030年,氫能汽車依然無(wú)法實(shí)現(xiàn)與燃油汽車的直接市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),要實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)部門(mén)燃油車向新能源車轉(zhuǎn)型,還需要燃油車禁售、禁行等強(qiáng)制性政策,或新能源車補(bǔ)貼、雙積分等額外的支持政策.

圖6 不同路線下,氫能車型與電動(dòng)車型和燃油車型實(shí)現(xiàn)自發(fā)替代的終端氫價(jià)閾值

3.4 不同車型的碳減排效益

考慮到貨運(yùn)部門(mén)新能源車替代的根本目的是推動(dòng)低碳轉(zhuǎn)型最終實(shí)現(xiàn)碳中和,而新能源車的減排效益與電、氫的清潔程度直接相關(guān).因此,本研究進(jìn)一步以新能源車相對(duì)于燃油汽車的單位貨運(yùn)量減排量為指標(biāo),測(cè)算了電動(dòng)汽車和氫能汽車在不同的發(fā)電和制氫碳排放強(qiáng)度下的減排能力.

如圖7所示,結(jié)果表明在當(dāng)前電電網(wǎng)電力碳強(qiáng)度[0.57kg/(kW·h)]下,25t重載電動(dòng)汽車無(wú)法實(shí)現(xiàn)碳減排,18t電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)約2.6g/(t·km)的單位貨運(yùn)量碳減排,僅為燃油汽車排放量的5.2%;當(dāng)電力碳強(qiáng)度降至0.44kg/(kW·h)后,25t電動(dòng)汽車才開(kāi)始具備減排效益.而對(duì)于氫能車,使用當(dāng)前電網(wǎng)電制氫反而會(huì)增加165%～216%的貨運(yùn)碳排放,使用煤制氫和天然氣制氫驅(qū)動(dòng)氫能車也均無(wú)法實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)減排.當(dāng)使用電解水制氫時(shí),僅當(dāng)電力碳強(qiáng)度降至0.181kg/ (kW·h)和0.215kg/(kW·h)時(shí),也就是用氫碳強(qiáng)度下降至8.145kgCO2/kgH2和9.675kgCO2/kgH2時(shí),才能使25t氫能車型和18t氫能車型具有減排效益.因此,發(fā)展可再生能源電力,并加大藍(lán)氫、綠氫的供應(yīng)規(guī)模,是實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)部門(mén)碳減排的重要前提.

圖7 不同燃料碳強(qiáng)度下新能源車型的減排能力

下橫軸為電力碳強(qiáng)度,上橫軸為對(duì)應(yīng)的電解水制氫的氫碳強(qiáng)度

在使用100%綠電和綠氫的前提下,當(dāng)前若要通過(guò)碳稅政策使得電動(dòng)汽車和氫能汽車與燃油汽車的生命周期凈收益相當(dāng),17條實(shí)際線路所需碳稅閾值范圍如表5所示,其中電動(dòng)車型在部分線路中的碳稅閾值為負(fù),意味著無(wú)需執(zhí)行碳稅政策,即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車型對(duì)于燃油車型的自發(fā)替代.相較于當(dāng)前全國(guó)電力部門(mén)碳市場(chǎng)不足60元/t的價(jià)格,甚至歐盟碳市場(chǎng)2022年平均80歐元/t的碳價(jià),這些碳稅閾值過(guò)高,因此,碳價(jià)類政策僅能在貨運(yùn)部門(mén)的新能源車替代中起到輔助作用.

表5 17條實(shí)際線路中,電、氫車型和燃油車型實(shí)現(xiàn)自發(fā)替代的碳稅閾值范圍和均值(元/t)

4 結(jié)論

4.1 研究方法:構(gòu)建了考慮應(yīng)用場(chǎng)景異質(zhì)性的貨運(yùn)車輛生命周期凈收益分析模型,全面考慮了補(bǔ)能時(shí)間、電池質(zhì)量、寒冷環(huán)境等因素對(duì)新能源貨運(yùn)車輛運(yùn)行的影響,克服了傳統(tǒng)總擁有成本模型未考慮車輛生命周期總收入,不符合商用車購(gòu)置決策過(guò)程的弊端.

4.2 政策建議:氫能汽車更適用于高單價(jià)、寒冷氣候的長(zhǎng)途重型貨運(yùn)場(chǎng)景,補(bǔ)能成本占比較高;電動(dòng)汽車則更適用于低單價(jià)、短途、輕載、溫暖氣候場(chǎng)景,過(guò)路費(fèi)則占比較高.補(bǔ)貼終端氫價(jià)和新能源貨運(yùn)車輛過(guò)路費(fèi)是提升貨運(yùn)部門(mén)新能源車經(jīng)濟(jì)性的有效措施;隨著成本下降,至2030年氫能車可在25t重型貨運(yùn)場(chǎng)景優(yōu)于電動(dòng)汽車,可作為氫能汽車的重點(diǎn)布局方向;燃油汽車的成本優(yōu)勢(shì)明顯,單純依靠氫價(jià)補(bǔ)貼或碳稅等政策無(wú)法實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)部門(mén)新能源汽車對(duì)燃油汽車的自發(fā)替代,仍需要車輛購(gòu)置補(bǔ)貼政策或燃油車禁售、禁行等強(qiáng)制性政策的支持.

4.3 研究局限:鑒于當(dāng)前我國(guó)氫燃料電池車發(fā)展還處于初期階段,相關(guān)數(shù)據(jù)的透明度不夠高,導(dǎo)致本文存在以下局限性:(1)未考慮充電樁、加氫站等補(bǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本;(2)未考慮換電等補(bǔ)能方式;(3)未考慮成本的地區(qū)異質(zhì)性,也沒(méi)有考慮不同路況導(dǎo)致的能耗變化.為此,本研究下一步將基于以上不足進(jìn)一步完善.

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Study onthe cost-benefit analysis of new energy vehicles for road freight transportation based on scenario simulation.

LIU Wei1,2, WAN Yan-ming2, CHEN Si-yuan3*, LIU Chang2, LIU Qi2, ZHANG Yan2, WANG Ge3

(1.Guohua Energy Investment Co. Ltd., Beijing 100007, China；2.Beijing Guohydro Zhonglian Hydrogen Energy Technology Research Institute Co. Ltd., Beijing 100007, China；3.Economic and Management School, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)., 2023,43(10)：5624～5632

To achieve the carbon peaking and carbon neutrality goals, China’s road freight sector needs to reduce emissions by developing electric and hydrogen vehicles to replace traditional fuel vehicles. In this paper, a life-cycle benefit analysis model of freight vehicles considering scenario heterogeneity was constructed to compare the life-cycle costs and revenues of oil, electric and hydrogen vehicles under different route scenarios, taking 25t tractors and 18t railcars as examples. The results showed that hydrogen vehicles were more suitable for long-distance heavy freight scenarios with high shipping prices and cold climates, while electric freight models were more suitable for low shipping prices, short-distance, light-load, and warm climate scenarios. Moreover, hydrogen vehicles can outperform electric vehicles in 25-ton heavy freight scenarios by 2030, which can be the key layout direction for hydrogen vehicles. In the short and medium term, policies such as hydrogen price subsidies and carbon taxes cannot achieve spontaneous substitution of new energy vehicles for fuel vehicles in the freight sector, and additional policy support will be needed.

road freight；electric vehicles；hydrogen vehicles；life cycle assessment；scenario simulation

X24

A

1000-6923(2023)10-5624-09

2023-03-01

中國(guó)氫能聯(lián)盟2022政研項(xiàng)目(CHA2022RP004);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(72104021,72204085)

* 責(zé)任作者, 副教授, chensiyuan@ncepu.edu.cn

劉 瑋(1977-),男,湖北武漢人,高級(jí)工程師,博士,研究方向?yàn)樾履茉础淠芘c燃料電池.發(fā)表論文30余篇.10000032@ceic.com.

劉 瑋,萬(wàn)燕鳴,陳思源,等.基于場(chǎng)景模擬的公路貨運(yùn)新能源車成本效益分析研究 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2023,43(10):5624-5632.

Liu W, Wan Y M, Chen S Y, et al. Study on the cost-benefit analysis of new energy vehicles for road freight transportation based on scenario simulation [J]. China Environmental Science, 2023,43(10):5624-5632.