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1、中國電動商用車充電基礎設施現狀評中國電動商用車充電基礎設施現狀評估與估與 2035 發展目標及路徑研究發展目標及路徑研究Research on Evaluation of Current Charging Infrastructure forElectric Commercial Vehicles and 2035 Development Goals&Implementation Path in China中汽數據有限公司中汽數據有限公司&國國網智慧車聯網技術有限公司網智慧車聯網技術有限公司2023.9Automotive Data of China Co.,Ltd.State Grid Sm
2、art Internet of Vehicles Company,Ltd.September,2023I關于作者關于作者趙冬昶、王學平、禹如杰、呂旺、彭小津、張珺、李冰陽、賈莉潔、徐梓淇、王菁、王瑩、張秀麗、李萍、蘇舒、何志恒、任亞釗、唐株鈺致謝致謝本研究由【中汽數據有限公司和國網智慧車聯網技術有限公司】統籌撰寫,由能源基金會提供資金支持。本研究是【能源基金會交通項目的課題,是中國電動商用車充電基礎設施現狀評估與 2035 發展目標及路徑研究】。研究團隊同時感謝以下專家在項目研究過程中作出的貢獻:【王建斌工業和信息化部裝備工業發展中心】【付畢安國家發展和改革委員會能源研究所】【關朋工業和信息化
3、部裝備工業發展中心】【李立理清華四川能源互聯網研究院】【張娜招商局公路網絡科技控股股份有限公司】【陳銳銳清華四川能源互聯網研究院】【羅艷托中國石油規劃總院】【周麗波中國電力企業聯合會】【鐘東海南省新能源汽車促進中心】【高全慶協鑫(集團)控股有限公司】【崔洪陽國際清潔交通委員會(ICCT)】【程穎北京交通發展研究院節能減排中心】【翟宇博能鏈智電(NAAS)】【熊英中國電動汽車百人會】注:專家姓名按姓氏筆畫升序排列。II關于項目單位關于項目單位/關于能源基金會關于能源基金會中汽數據有限公司:中汽數據有限公司隸屬于中國汽車技術研究中心有限公司,以汽車大數據為基礎,汽車領域模型算法為支柱,深入開展節能
4、低碳、綠色生態、市場研究等工作。面向“新基建”、“新四化”發展,在中國汽車工業云、智能網聯、智能座船、工業互聯網(工業軟件)等領域精準發力,通過中國汽車產業數據基礎設施建設及國家級汽車產業數據體系構建,以“數驅產業交革,智領汽車未來”為使命,致力于打造“國家級汽車產業數據中心、國家級汽車產業鏈決策支撐機構、國家級泛汽車產業數字化支撐機構”。國網智慧車聯網技術有限公司:國網智慧車聯網技術有限公司建設的國網智慧車聯網平臺被工信部評為工業互聯網示范平臺,累計接入充電樁總數 120 萬根,注冊用戶數達 1280 萬,覆蓋全國 29 個省、273 個城市,年充電量 15 億千瓦時,為電動汽車綠色出行提供
5、導航、充電、支付等全方位服務,打造了涵蓋公共充電、有序充電、V2G、充電樁建設、智慧能源等領域在內的充電生態圈。平臺經過 5 年多的上線生產運行,積累了大量的充電基礎設施運行數據,可以為本課題研究提供雄厚的數據基礎與應用驗證條件。能源基金會:能源基金會是在美國加利福尼亞州注冊的專業性非營利公益慈善組織,于1999 年開始在中國開展工作,致力于中國可持續能源發展?;鶗诒本┮婪ǖ怯浽O立代表機構,由北京市公安局頒發登記證書,業務主管單位為國家發展和改革委員會。能源基金會的愿景是通過推進可持續能源促進中國和世界的繁榮發展和氣候安全。我們的使命是通過推動能源轉型和優化經濟結構,促進中國和世界完成氣候
6、中和,達到世界領先標準的空氣質量,落實人人享有用能權利,實現綠色經濟增長。我們我力于打造一個具有戰略眼光的專業基金會,作為再捐資者、協調推進者和戰略建議者,高效推進使命的達成。III目錄關于作者.I致謝.I關于項目單位/關于能源基金會.II目錄.III第一章 緒論.11.1 電動商用車充電基礎設施發展背景.11.1.1 商用車電動化發展背景.11.1.2 電動商用車充電基礎設施發展背景.21.2 課題研究框架.3第二章 中國商用車充電需求與問題挖掘.52.1 補電場景差異化.52.2 充電決策價格驅動.72.3 運營管理保障復雜.9第三章 中國電動商用車充換電基礎設施發展現狀及綜合評估.103
7、.1 充換電基礎設施政策現狀研究.103.1.1 國際政策.103.1.2 國內政策.123.2 充換電標準現狀研究.153.2.1 國際標準.153.2.2 國內標準.163.3 商用車充電市場運營現狀研究.173.3.1 專用場站.173.3.2 公用場站.233.3.3 重卡換電站.30IV3.4 商用車充電產品技術研究.313.4.1 充電產品.313.4.2 充電技術.32第四章 電動商用車充換電基礎設施需求預測研究.374.1 充電設施預測模型.374.1.1 模型簡介.374.1.2 預測情景設定.394.1.3 模型參數設定.414.1.4 充電基礎設施需求預測.484.2 換
8、電設施預測模型.544.2.1 模型簡介.544.2.2 模型參數設定.544.2.3 換電站需求預測與結果分析.56第五章 充換電基礎設施成本經濟性與技術可行性現狀評估預測研究.585.1 經濟性分析.585.1.1 模型介紹.585.1.2 成本分析.605.1.3 主要結論.675.2 商用車充電負荷分析與技術可行性評估預測.68第六章 政策建議與發展路線圖.716.1 研究主要結論與觀點.716.2 中國電動商用車充電基礎設施發展路線圖.736.3 中國電動商用車補電設施總體發展政策建議.74免責聲明.771第一章第一章 緒論緒論1 1.1.1 電動商用車充電基礎設施發展背景電動商用車
9、充電基礎設施發展背景1.1.11.1.1 商用車電動化發展背景商用車電動化發展背景近年來,在全球范圍內,交通運輸領域的溫室氣體排放持續增加,約占全球總排放量的近四分之一,為全球氣候帶來了嚴重的挑戰。商用車作為道路交通領域的主要組成部分,其電動化進程的推進至關重要。電動商用車的推廣不僅可以減少石油等不可再生資源的消耗,還能顯著減少溫室氣體的排放,有助于實現全球碳減排目標,應對全球氣候變化。中國商用車具有保有量占比低、溫室氣體排放分擔率高的特點,如圖 1-1 所示,近十年我國商用車的市場規模翻了近一倍,發展前景廣闊。截至 2022 年底,我國商用車保有量 3328.6 萬輛,占汽車總保有量的 11
10、.3%1,卻貢獻了 77.3%2的溫室氣體排放量。預計將在 2035年達到 4,416 萬的保有量規模,電動化發展節能潛力巨大,是交通領域助力實現“雙碳目標”的重要途徑。圖 1-1 中國商用車發展趨勢11:中汽數據有限公司22:引自中國移動源環境管理年報(2020)2然而,中國商用車相比乘用車電動化進程較為緩慢。2022 年電動乘用車市場滲透率為 25.6%,電動商用車市場滲透率僅為僅為 9%?!百徿囐F”、“補電難”成為阻礙商用車電動化進程的主要因素。從購車成本上看,當前電動重卡等商用車購車成本是柴油重卡的近兩倍。據中汽數據有限公司研究3,如圖 1-2 所示,總體來看,車輛使用強度越大的應用場
11、景下,新能源汽車成本具備優勢的時間越提前。輕卡的純電動車型最早實現 TCO 平價,平價時間在 2020 年之前;其次是自卸車和皮卡;重型載貨車和重型牽引車純電車型 TCO 平價時間最晚,約在 2030 年左右。2025 年及之后,多數電動商用車將實現TCO 平價,“購車貴”對商用車行業電動化的阻礙逐漸減小,“補電難”或將成為影響商用車電動化的關鍵要素。圖 1-2 不同里程下純電動與傳統車 TCO 平價時間1.1.21.1.2 電動商用車充電基礎設施發展背景電動商用車充電基礎設施發展背景充電基礎設施作為為電動汽車提供充換電服務的交通能源融合類基礎設施,其規?;l展可有效推動商用車電動化發展進程,
12、促進能源與交通領域“脫碳”,助力“雙碳”目標落地,為全球減碳進程貢獻堅實中國力量。雖然我國已建成全球規模最大3中期數據有限公司&能源基金會:中國商用車 TCO 研究及中美對比3的充電基礎設施體系,但電動商用車“補電難”問題仍然顯著,具體體現為“不便捷”、“充電慢”、“存在安全風險”等問題。便捷性方面,公交、環衛等使用專用樁的商用車充電場景存在其他車輛無法共用的問題,城市、高速等使用公用樁充電場景存在“乘商混用”導致可用充電設備少的問題。充電速度方面,重卡物流等商用車充電場景對功率需求較高,充電功率多超 120kW,充電時間達 45分鐘以上,擠占了商用車營運時間。安全方面,我國商用車使用強度大,
13、電池包容量更大,充電功率高,存在較大安全風險,因此商用車充電安全問題更加值得關注。綜上所述,商用車充電基礎設施現狀和發展路徑不明晰仍是當前和日后制約電動商用車發展的關鍵因素,亦是我國新能源汽車保持全球領先發展趨勢需要突破的瓶頸問題。1 1.2.2 課題研究框架課題研究框架基于商用車電動化對于交通領域節能減排的重要性,以及商用車充電基礎設施現狀評估對于制定商用車發展目標和路徑的重要性,“中國電動商用車充電基礎設施現狀評估與 2035 發展目標及路徑研究”課題致力于解決“補電難”問題。整體研究框架如圖 1-3 所示,重點開展五個部分的研究。1)從車端視角調研商用車市場發展現狀,進行中國商用車的充電
14、需求與問題挖掘,通過調研商用車市場發展現狀劃分場景庫,分析各類商用車充電需求;2)從樁端視角分析政策、產業、運營、技術發展現狀與趨勢;43)開展電動商用車充換電基礎設施預測研究,構建電動商用車充換電服務和基礎設施需求預測模型,提出低功率優先情景、基準情景和大功率優先情景三種不同發展情景,科學研判不同車輛類型和應用場景下電動商用車市場規模,設定支撐未來商用車電動化目標的充電基礎設施發展目標;4)聚焦充換電基礎設施成本經濟性與技術可行性現狀評估與預測研究,在設定場景下構建成本經濟性分析模型,探討盈利條件并對比快充和換電的經濟性優劣,分析充電基礎設施發展目標實現的技術可行性,包括其對電網負荷造成的影
15、響;5)研究提出技術與政策路徑建議,設計商用車充電發展路線圖并提出實現商用車充電基礎設施發展目標的技術與政策建議。圖 1-3 整體研究框架5第二章第二章 中國商用車充電需求與問題挖掘中國商用車充電需求與問題挖掘與乘用車相比,我國商用車充電呈現“補電場景差異化、充電決策價格驅動、運營管理保障復雜”的需求特點。2.12.1 補電場景差異化補電場景差異化當前商用車充電網點分布及數量不足,高速充電樁少、城區充電樁分布不均。商用車通常需要跨足很大的地理區域,為了保障運營的流暢性,需要方便、分布廣泛的充電設施網絡。如表 2-1,根據截至2022 年底的保有量數據,進行商用車場景劃分,并計算各場景下不同車型
16、的電動化比例,可劃分三個電動化梯隊(公共領域、中重卡物流、特殊功能)。三個梯隊可細分 12 個使用場景,不同使用功能的商用車電動化進程差異可超過 80%,多數電動商用車需要配建專用充電設施,補電需求緊迫性亦呈現梯次化差異。表 2-1 2022 年底商用車不同車型電動化比例商用車使用場景商用車使用場景商用車車型商用車車型使用場景使用場景電動化比例電動化比例客車客車貨車貨車一級一級分類分類二級二級分類分類使用使用場景場景輕型輕型客車客車中型中型客車客車大型大型客車客車微型微型貨車貨車輕型輕型貨車貨車中型中型貨車貨車重型重型貨車貨車載貨載貨80.06%80.06%物流類物流類城市物流城市物流31.2
17、7%0.00%0.00%0.44%1.06%1.87%倒短倒短運輸運輸1.27%1.27%城際物流城際物流2.86%2.86%干線物流干線物流0.00%0.00%專用專用9.90%9.90%物流類物流類特定產品特定產品運輸運輸0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%工程類工程類工程用車工程用車0.01%0.00%0.33%0.27%作業類作業類市政環衛市政環衛0.15%4.16%2.57%1.70%2.33%功能作業功能作業0.39%0.01%0.53%0.03%0.83%0.06%0.02%0.43%載客載客10.05%10.05%客運類客運類城市公交城市公交63.23%81.14
18、%77.18%77.29%團體通勤團體通勤0.62%4.13%18.50%1.88%公路營運公路營運2.33%4.46%10.06%5.58%校車校車0.00%0.00%0.00%0.00%車型 電動化比例7.36%34.88%50.75%0.43%1.08%0.68%0.48%3.06%6電動化進程:根據商用車電動化進程的主要驅動源,考慮各使用場景下的車輛行駛強度和營運需求等因素,分別對三個梯隊下的 12 個使用場景進行補電需求匹配,如表 2-2 所示:表 2-2 電動商用車不同梯隊補能場景電動化梯隊使用場景補能場景第一梯隊-公共領域城市公交公交專用站公路營運營運專用站團體通勤企業專用站市政
19、環衛環衛專用站城市物流私人充電樁、物流專用站、市區公用站第二梯隊-中重卡物流倒短運輸物流專用站、重卡換電站城際物流物流專用站、高速公用站、重卡換電站干線物流物流專用站、高速公用站、重卡換電站第三梯隊-特殊功能功能作業專用站工程用車特定產品運輸其中,財政資金支撐的公共領域使用場景(如公交、環衛等)成為商用車電動化第一梯隊,包括城市公交、公路營運、團體通勤、市政環衛和城市物流領域。隨著公共領域全面電動化4,專用場站逐步開放。除部分城市物流車可與乘用車共同使用私人充電樁、市區公用站等進行充電外,其余第一梯隊場景均使用專用充電站進行充電。環保壓力下的純電重卡電動化潛力巨大,為商用車電動化第二梯隊,包括
20、倒短運輸、城際物流和干線物流領域。隨著貨運零排放,中重卡加速轉型。由于重卡換電的技術試點推廣,除物流專用站和高速公共站之外,重卡換電站也可作為第二梯隊的專屬補能場景。其他特殊場景為第三梯隊,包括功能作業、工程用車、特定產品42023 年 1 月 30 日 工業和信息化部等八部門關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知:到 2025 年,試點領域新增及更新車輛中新能源汽車比例顯著提高,其中城市公交、出租、環衛、郵政快遞、城市物流配送領域力爭達到 80%。第一梯隊:公共領域第一梯隊:公共領域第二梯隊:中重卡物流第二梯隊:中重卡物流第三梯隊:特殊功能第三梯隊:特殊功能7運輸、校車等場景
21、。第三梯隊功能特殊體量少,商用車電動化進程較為緩慢,其補能場景多為專用站。豐富的使用場景也為補能設施提出了更高的“效率”和“兼容性”要求。根據電動商用車補能需求總結 6 類細分補電場景和 4 類補電設施,按照充電用戶行駛特征,如表 2-3 所示:電動商用車補電場景可分為私人充電樁(少數城市物流車)、專用場站(公交、環衛、物流專用充電站)、公用場站(市區和公路沿線公用充電站)和換電站(重卡換電站)。表 2-3 電動商用車補電場景及設施電動商用車補電場景劃分具體場景商用車補電設施私人充電樁私人充電樁充電設施(快充設施/超充設施/兆瓦充電設施)專用場站公交專用充電站環衛專用充電站物流專用充電站公用場
22、站市區公用充電站公路沿線公用充電站換電站重卡換電站換電設施2.22.2 充電決策價格驅動充電決策價格驅動商用車輛的充電需求需要考慮能源消耗和成本效益。跟乘用車潮汐式使用特性不同,商用車使用強度大、續航要求高,補能需求頻繁,運營屬性更強,普遍對高效補能技術需求更迫切。當前,我國充電重卡占據絕對性主導地位的主流企業依次為三一、宇通、北奔、中聯,四家占比超 7 成,如表 2-4 所示,其主流商用車型電池包容量基本都超過 280kWh,是主流乘用車電池包容量的數倍。當前 45min 以上的充電時間會擠占商用車實際營運時間,進一步壓縮車隊利潤空間,故而商用車對高效率、高性價比補能技術需求更迫切。8與此同
23、時,充電價格進一步上漲。2023 年 5 月,國家發改委印發關于第三監管周期省級電網輸配電價及有關事項的通知5,將大型充電站的用電劃歸工業用電,導致充電價格水漲船高。多省份(如四川6、上海7)也陸續進一步調整了分時電價機制,調高了高峰時段的電價。如圖 2-1 所示,用戶對“充電費用”的不滿意點調研結果反饋主要包括充電費用高、公共充電樁收費標準不統一、缺乏透明度等。因此,商用車充電呈現“充電決策價格驅動”的特點。表 2-4 主流車型技術參數及續航里程車輛類型使用場景車輛型號生產企業電池包容量電池類型續航商用車-公共領域城市公交LCK6116EVGA中通350.07kWh磷酸鐵鋰450km公路營運
24、XMQ6129HYBEVL廈門金龍207kWh磷酸鐵鋰450km團體通勤XMQ6821CYBEVL廈門金龍139kWh磷酸鐵鋰350km市政環衛JBY5030TXSBEV百易長青45.360kWh磷酸鐵鋰60-80km城市物流DFA5030XXYMBEV1東風41.86kWh磷酸鐵鋰220km商用車-中重卡物流倒短運輸城際物流干線物流SYM42503S1BEV三一282.62kWh磷酸鐵鋰260kmZKH3310P6BEV宇通422.85kWh磷酸鐵鋰325km乘用車家用通勤秦 2021 款 EV標準版比亞迪47.53kWh磷酸鐵鋰405kmModel 3 2022Performance版特斯
25、拉78.4kWh三元鋰675kmP7 2023 款480G小鵬60.2kWh磷酸鐵鋰480kmID.3 2023 款升級款大眾52.8kWh三元鋰450kme3 2021 款出行款比亞迪43.2kWh磷酸鐵鋰401kmaiony plus 80廣汽76.8kWh三元鋰610km5https:/ 2-1 用戶對“充電費用”的不滿意點調研結果82.32.3 運營管理保障復雜運營管理保障復雜商用車輛運營涉及到不同時間段的充電需求管理,涉及到智能充電管理系統,以便在需求高峰和低谷時進行調整,以確保車輛隨時可用。后期的資產處理和設備的安全維護也亟待解決,電動商用車動力電池衰變快,貶值幅度較大。特殊用車場
26、景用戶對配套服務產品需求更強烈,商用車運營管理安全需要多維度保障。充電重卡目前主要在專用充電設施完成充電,在車端關注電池安全性和控制器的安全運轉,設施端更加關注建造和運營的安全性,在兼容性角度關注直流充電和交流充電的互操作性,在整個充電過程中要關注數據互聯互通的信息安全問題。8數據來源:2023 年 7 月新能源車主充電體驗調研報告10第三章第三章 中國電動商用車充換電基礎設施發展現狀及綜合評估中國電動商用車充換電基礎設施發展現狀及綜合評估立足電動商用車“補電場景差異化、充電決策價格驅動、運營管理保障復雜”的需求特點,本章主要分析我國商用車充換電基礎設施政策標準、市場運營、產品技術方面的現狀特
27、征及存在的問題,并調研補能技術發展趨勢,研判未來我國商用車充電基礎設施技術發展方向,以支撐商用車充電基礎設施發展目標制定。立足樁端視角,當前充電基礎設施行業呈現“頂層設計不明晰、市場運營待規范、產品技術屢突破”的產業現狀。政策標準端,我國針對商用車充電的政策多為定性描述或數量型目標規劃,現有政策側重公交、物流等場景,政策場景的覆蓋率不高。市場運營端,商用車充電場景多為專用場站和換電站,部分使用場景下可在市區和高速公用場站充電,當前商用車充、換電場站的運營仍缺乏統一規范。產品技術端,兆瓦充電、液冷超充等大功率充電技術或換電等高效的補能模式也多優先應用于商用車充電。3.13.1 充換電基礎設施政策
28、現狀研究充換電基礎設施政策現狀研究3.1.13.1.1 國際政策國際政策從國際政策來看,各國提出了不同的充電基礎設施建設目標:如表 3-1 所示,歐洲和美國的充電基礎設施政策較為豐富,大多按充電場景設計政策;日韓等國家的充電基礎設施政策較為落后。大多數國家地區并未針對乘/商用車的充電政策進行區分,僅歐盟 AFIR 政策中對于服務車型設置了規劃目標,可為中國商用車充電領域提供政策借鑒。中國當前的充電基礎設施相關政策在規劃、補貼和推廣示范項目11方面均在陸續建設中。從規劃型政策來看,歐盟總體建設目標(AFIR)中對于重型車輛專用充電站的部署區間和充電功率進行了規定。2025 年起,在TEN-T核心
29、網絡上每60公里部署一座最低輸出功率為350kW的重型車輛專用充電站。其他國家規劃型政策對于建設數量的要求多為乘/商用車統一規劃,出臺充電基礎設施的針對性政策較少。表 3-1 國際充電基礎設施規劃型政策政策頒布時間政策頒布時間規劃型政策內容規劃型政策內容美國美國基礎設施法案9(BIL)(2021 年 11 月)基礎設施法案計劃提供 75 億美元,在美國高速公路和社區建立由 50 萬個電動汽車充電樁組成的充電網絡。力爭在每條洲際公路上每 50 英里配備一個充電站,每個充電站至少有 4 個快充充電樁。歐洲歐洲最新歐盟總體建設目標10(AFIR 修訂)(2023 年 7 月)歐盟最新充電法案規定:2
30、025 年起,在 TEN-T 核心網絡上每 60 公里 部署一座最低輸出功率為 350kW 的重型車輛專用充電站。日本日本日本政府(2022 年)到 2030 年建設 15 萬11個公共充電樁,其中快充樁 3 萬個。韓國韓國韓國政府(2021 年 11 月)到 2025 年新建 50 萬座12充電樁和超高速充電樁,建成 1.5 萬座充電站。從補貼型政策來看,如表 3-2 所示,國際充電基礎設施補貼型政策主要通過財政補貼和稅收抵免等措施鼓勵充電基礎設施的建設和使用,進而推動商用車電動化進程。具體措施包括提高稅收減免、延長補貼時間等。表 3-2 國際充電基礎設施補貼型政策政策頒布時間政策頒布時間補
31、貼型政策內容補貼型政策內容美國美國通脹削減法案13(IRA)(2022 年 8 月)通脹削減法案(IRA)新能源充電站基礎設施稅收抵免:延長稅收抵免至 2032年,最多可抵免成本的 30%。該稅收抵免的額度上限從3 萬美元提升至 10 萬美元。稅收優惠時間延長至 2031 年底。9https:/ 年 5 月)荷蘭15(2021 年 10 月)英國16(2022 年 3 月)德國:再投3 億歐元、購買充電設施補貼最高達總價 80%,按功率、按用途補貼荷蘭:投資免稅補貼 36%、投資折舊補貼 75%英國:投資 16 億擴大基礎設施建設,按場景補貼日本日本日本政府(2022 年 3 月)日本安裝受電
32、裝置時將提供最高達 400 萬17日元補助,日本充電基礎設施補貼相對于車端補貼政策較少。韓國韓國韓國政府18(2020 年 7 月)2022 年開始,在氫能交通補貼政策中加入了商用車韓國充電基礎設施補貼相對于車端補貼政策較少。在政府推廣示范項目方面,如表 3-3 所示,各國都在積極推進充電基礎設施建設,在不同領域方向進行探索與試點工作。重點領域包括大功率充電、智能充電等。表 3-3 國際充電基礎設施政府推廣示范項目時間時間示范推廣項目示范推廣項目美國美國2022 年 1 月2021 年 9 月2022 年 9 月卡車大功率走廊充電解決方案19“充電公平”融資項目20“農村社區建設電動汽車充電基
33、礎設施”21歐洲歐洲2021 年 8 月2022 年 2 月2018 年 7 月德國“充電樁觸手可及”22荷蘭:智能充電23英國:低成本無線充電、公共道路充電24日本日本2014 年 5 月國家充電服務公司助力充電網絡建設25韓國韓國2023 年 3 月公共充電樁民間運營263.1.23.1.2 國內政策國內政策在規劃型政策方面,我國充電基礎設施政策規劃目前多為分場景14https:/www.eufundingmag.eu/2021/05/31/300-million-e-for-local-charging-infrastructure-in-germany/15https:/ 3-4 所示
34、,我國多省市地區提出了目標尚不明確的傾向性規劃類政策,充電基礎設施的建設數量要求多為乘/商用車統一規劃,出臺針對性政策較少。表 3-4 國內充電基礎設施規劃型政策規劃時間規劃時間政策內容政策內容政策城市政策城市2023 年年廣西:完善高速公路服務區、港區、客運樞紐、物流園區、公交場站等區域汽車充換電、加氣、加氫等新能源基礎設施建設。政策傾向城市:重慶、江蘇、河南、天津、江西、浙江、廣東廣州、遼寧沈陽、貴州銅仁、云南普洱等地2022 年年吉林:“十四五”期間,規劃新建各類電動汽車充電樁 7000個,換電站 120 座,充電站 70 座。統一規劃城市:陜西、四川、河南、廣東、四川成都、廣東深圳、廣
35、東潮州等地2023 年年四川巴中:到2025年全市新增公交車專用充電樁不少于284個樁、不少于 540 個客運車專用樁、不少于 828 個物流專用充電樁。出臺針對性政策城市:山東、海南三亞、湖南長沙、河北唐山、重慶巴南、河南許昌、內蒙包頭、四川宜賓等地2023 年年河南許昌:“十四五”期間,全市重點布局 50 座重卡換電站。在補貼型政策方面,如表 3-5 所示,我國各地方充電基礎設施補貼政策大多為建設補貼,運營補貼及“重卡換電”等先進技術領域的研發補貼也逐漸受到各地方政府的重視和關注。表 3-5 國內充電基礎設施補貼型政策規劃時間規劃時間政策內容政策內容補貼類型補貼類型2022 年年上海:對港
36、口、物流、環衛、出租車等特定公共服務領域的換電站,通用型補貼換電設備的 30%;非通用型補貼 15%。建設補貼2022 年年山東淄博:換電站 400 元/kW 的建設補貼,按輕型及中重型卡車制定補貼上限。建設補貼2023 年年重慶:在市內高速公路服務區、3A 級(含)以上景區新建并投運不低于 90 千瓦的公共快充樁,按給予 300 元/千瓦的一次性建設補貼。建設補貼2023 年年河南許昌:充換電設施 0.1 元/千瓦時標準補貼。運營補貼2023 年年河南許昌:重卡換電企業“基礎+增量”研發補助。研發補貼充電領域的價格型政策是我國的特有政策,如表 3-6 所示,目前充電服務費由政府管控逐漸轉為市
37、場調節,在海南、天津等地已經出臺了相應的充電服務費標準,差異大多集中于公交領域。表 3-6 國內充電基礎設施價格型政策政策時間政策時間政策內容政策內容142017 年年海南:電動公交車充電服務費上限標準為 0.600.9 元/千瓦時。2022 年年江蘇連云港:商用車及七座(不含)以上乘用車充電設施服務費最高價格為 0.73 元/千瓦時。2015 年年天津:電動公交車充電服務費為每千瓦時 0.60 元。電動公交車充換電服務費為 0.80 元/千瓦時。我國各地的試點示范工作也在加緊建設中,商用車領域的重卡換電試點受到廣泛關注。2021 年,工信部辦公廳印發了關于啟動新能源汽車換電模式應用試點工作的
38、通知27,決定啟動新能源汽車換電模式應用試點工作。納入此次試點范圍的城市共有 11 個,其中綜合應用類城市 8 個(包括北京、南京、武漢、三亞、重慶、長春、合肥、濟南),重卡特色類 3 個(包括宜賓、唐山、包頭)。宜賓政府計劃在 2023 年年底建成換電站 20 座,推廣換電重卡1200 輛;計劃到 2025 年建成換電站 60 座,推廣換點重卡 3000 輛,同時積極向全國 20 個以上的城市推廣應用,形成產值 300 億,換電站 1000 座,推廣換電重卡 5 萬輛以上。宜賓政府財政預算 4.7 億元,全面支持市內重卡電動化。出臺了“全面推進電動宜賓工程實施方案”、“重卡特色換電模式應用試
39、點實施方案”、“綠色工地管理辦法”等政策文件。覆蓋了換電站建站補貼、重卡購車補貼、對電動卡車優先通行的路權開放、以及重型中心城區重點區域工程車輛全面電動化以及運力支持等相關內容。其他各地方政府也在因地制宜地試點商用車充電基礎設施先進示范項目,先行先試,探索新路,為汽車產業發展提供生動實踐和成功經驗。27https:/ 充換電標準現狀研究充換電標準現狀研究3.2.13.2.1 國際標準國際標準當前國際充電標準以中歐美日為主要應用區域,國際充電標準技術參數總結如表 3-7 所示。未來國際兆瓦級充電標準將支撐商用車充電時間大幅減少,提高充電速度。表 3-7 國際充電標準技術參數總結表車輛車輛類型類型
40、充電標準充電標準開始開始時間時間主要地區主要地區應用標準應用標準電壓電壓(V)電流電流(A)功率功率(kW)輕型輕型車車交流J17722009日本、北美SAE J1772240(Level2)80(Level2)7.7(Level2)Mennekes2013歐盟IEC 621964006325.2-43GB/T(AC)2015中國GB/T20234.2-20154406322-27.72直流CCS type12014北美SAE J30681000400150-400CCS type22013歐盟IEC 621961000400350-400CHAdeMO2010日本、北美SAE J1772IE
41、C 621961000400150-400TeslaSupercharger2012北美SAE J1772IEC 62196480(Level3)300(Level 3)120(Level 3)-250(Level 3)GB/T(DC)2013中國GB/T20234.2-20151000250125-250ChaoJi2024中國、日本GB/T 20234 和IEC 62196(計劃中)1500600500-900重型重型車車交流J30682018北美SAE J30681037.516036-166直流MCS2024歐盟IEC 15118-20125030003750TeslaMegachar
42、ger2024北美NACS(計劃中)1000最高達1260A(推測值)1000+ChaoJi2024中國、日本計劃中1500600900GB 2015+2017中國計劃中15008001000+我國充電標準體系與美國、歐盟、日本并列世界四大充電標準體系。標準未來發展方面,如表 3-8 所示,未來充電標準國際多方博弈,不同充電標準各自具有其優勢和劣勢。中國未來充電標準以 GB2015+標準和 ChaoJi 標準為主要趨勢,目前階段二者仍存在一定爭議和討論,有待進一步權衡比較,暫未形成統一的發展方案。16表 3-8 四大國際未來充電標準體系標準名稱標準名稱標準設立組織標準設立組織優勢優勢劣勢劣勢兆
43、瓦級充電系統兆瓦級充電系統(MCS)歐洲 CharIN超高功率水平、充電速度快、充電效率高快充安全性需要保障、升級大功率帶來熱管理問題、電池性能的適配性問題、電網對超充的承受能力特斯拉北美充電標準特斯拉北美充電標準(NACS)特斯拉尺寸小、充電速度快、效率高、整合交直流、不受通信協議限制、電動車和充電樁數量多、占優勢無法兼容三相交流電(歐洲中國推廣困難)ChaoJI中國(國網牽頭)+日本 CHAdeMO 聯合制定技術先進、向前和向后兼容性、增強充電安全性、提升充電功率、利于統一國際標準現有存量車和樁的兼容性,推廣成本高,開發及投資成本高、落地困難GB2015+中汽研、汽標委牽頭具備和前置標準的
44、延續性,標準開發成本低;車樁端更新投入成本低,國內推廣容易和國際標準兼容能力較低,國際間推廣難度大3.2.23.2.2 國內標準國內標準在充電標準領域方面,如表 3-9 所示,我國目前已形成涵蓋充電接口、充電系統與設備、通信協議、電氣標準等全方位的充電標準體系。商/乘用車共用一套統一的充電標準體系。表 3-9 我國充電標準體系標準領域標準領域標準編號標準編號標準名稱標準名稱充電系統與設備標準充電系統與設備標準GB/T 18487.1-2015電動車輛傳導充電系統GB/T 18487.2-2017電動汽車傳導充電系統GB/T 29316-2012充換電設施電能質量技術基礎類標準基礎類標準GB/T
45、 31525-2015圖形標志 電動汽車充換電設施標志GB/T 29317-2021電動汽車充換電設施術語電氣標準電氣標準GB/T 40432-2021車載充電機GB/T 18487.4車輛對外放電要求QC/T 1088-2017電機控制器技術充換電接口標準充換電接口標準GB/T 20234.1-2015、GB/T 20234.2-2015、GB/T 20234.3-2015傳導充電連接裝置GB/T 27930-2015傳導式充電機與電池管理系統通信協議GB/T 32896-2016電池動力倉GB/T 32879-2016電池箱連接器在換電標準領域,如表 3-10 所示,我國正在加快推進換電標
46、準體系建立,當前規劃形成了以安全性、互換性、使用性為研究內容的17換電標準體系。我國分乘/商用車、分場景、分階段并行設立換電標準。表 3-10 我國換電標準體系建設進展標準研究內容標準研究內容標準名稱標準名稱標準研究進度標準研究進度換電安全性換電安全性GB/T40032-2021(M1 乘用車)電動汽車換電安全要求乘用車換電安全性國標已發布純電動商用車換電兼容性測試規范乘用車換電安全性行業標準建設中換電互換性換電互換性GB/T 32879-2016 電動汽車更換用電池箱連接器通用技術要求GB/T 32895-2016 電動汽車快換電池箱通信協議GB/T 29772-2013 電動汽車電池更換站
47、通用技術要求GB/T 33341-2016 電動汽車快換電池箱架通用技術要求國家標準修訂中QC/T 純電動商用車車載換電系統互換性行業標準報批階段QC/T 純電動商用車換電通用平臺行業標準報批階段TB電動中重卡共享換電車輛及換電站建設技術規范團體標準已發布換電使用性換電使用性宜賓市換電地方標準地方標準已發布(宜賓)3.33.3 商用車充電市場運營現狀研究商用車充電市場運營現狀研究按照充電用戶的行駛特征,可以將電動商用車的補電場景分為私人充電樁、專用場站、公用場站和換電站四種場景類型。其中,私人充電樁存在小部分城市物流車輛在社區安裝私人充電樁進行充電的情況;專用場站的建設節奏與車端電動化水平相匹
48、配,其裝機功率普遍大于 120kW,充電行為受分時電價等電網調控政策的影響較大;公用場站市區公用充電場景下的設施供給結構不及用戶需求,運營水平受場站位置的影響較大,高速公用充電場景在高峰時期的服務能力不足,并且目前公用場站對電動重卡的服務能力幾乎為0;重卡換電站當前在港口運輸場景發展成熟,各家運營商正積極探索公路沿線公共換電站的建設運營路徑。3.3.13.3.1 專用場站專用場站目前行業內暫無商用車充電基礎設施的數據集,研究組對五家運18營商的公共充電場站信息應用關鍵詞提取的辦法,初步形成了我國商用車公共場站數據集。其中,樣本數據集28共包括 2,481 個商用車公共充電場站,共計41,939
49、 臺充電樁。如圖 3-1 所示,公交領域的電動化建設水平相對較高,物流場景下的充電樁數量次之,重卡充電基礎設施的建設初步取得了一定成果,目前已建成了 2,200 臺公共充電樁。專用場站的建設節奏與車端電動化水平相匹配。圖 3-1 商用車公共場站場景分布充電量作為決定充電場站業務收入的重要指標,由場站裝機總功率(設備規模)和功率利用率(設備使用效率)決定。如圖 3-2 所示,專用場站的專用樁功率普遍大于 120kW,其中重卡專用站充電樁功率普遍超過 240kW。28數據來源:中汽數據有限公司,數據集包含國網電動、特來電、星星充電、小桔充電和云快充,截至2023 年 Q1。19a.公交專用站樁功率
50、分布b.環衛專用站樁功率分布c.物流專用站樁功率分布d.重卡專用站樁功率分布圖 3-2 專用站功率分布分布20如圖 3-3 所示,專用場站中專用樁的 24 小時充電利用率分布特征與服務車型停放特征及單次充電時間緊密相關。a.公交專用站樁 24H 利用率分布b.環衛專用站 24H 利用率分布c.物流專用站 24H 利用率分布21d.重卡專用站 24H 利用率分布圖 3-3 專用站樁 24H 利用率分布分時電價政策可以有效影響充電行為,公交等固定行程的車輛在停放時間內可隨之調整充電策略。如圖 3-4 所示,濟南公交朱莊站內未設置分時電價,充電價格為 1.18 元/度,設有三個充電樁,充電樁為 24
51、0kW 雙槍充電樁,共計 6 個充電槍。不考慮價格的充電高峰與公交營運時間較為貼合,具有較強的規律性。如圖 3-5 所示,江蘇省泗陽縣愛園鎮的公交車站采用分時電價,使用一拖 8 分體式 360kW充電樁,共計 8 個充電槍。在谷時電價(凌晨 1:00-早上 8:00)充電,白天在平時電價充電(中午 11:00-晚上 18:00),在峰時電價(晚上 18:00-22:00)不充電。設置分時電價后,充電行為會受分時電價的影響從而具有較強的價格敏感性。22圖 3-4 濟南公交專用站利用率分布(未設分時電價)圖 3-5 江蘇泗陽縣公交專用站利用率分布(設分時電價)重卡的充電行為規律主要集中在中午和凌晨
52、,分時電價削峰效果更為顯著。如圖 3-6 所示,新疆精河縣羿博巖土重卡充電站未設置分時電價,有兩臺充電樁 240kW 雙槍充電,充電價格為 0.58 元/度。石家莊敬業集團電動重卡充電站設置分時電價,采用 10 臺充電樁360kW 雙槍充電,其利用率分布如圖 3-7 所示,具有較強的價格敏感性。23圖 3-6 新疆-精河縣羿博巖土重卡專用站利用率分布(未設分時電價)圖 3-7 石家莊敬業集團電動重卡專用站利用率分布(設分時電價)3.3.23.3.2 公用場站公用場站當前公用場站充電設施供需結構不匹配,市區公用充電場景用戶對直流樁的傾向性較強。然而當前市場設備多為交流樁,存在供需不平衡的問題。在
53、需求側,如圖 3-8 所示,結合用戶調研,當前快充樁數量不足、充電網絡分布不均是用戶關鍵痛點。在供給側,如圖 3-9所示,當前公用樁仍以交流樁占比較多。市區公共充電設施供給結構無法滿足用戶需求,呈現供需結構不匹配的特點,未來市區公用直流樁的建設仍需加強。24圖 3-8 公樁用戶痛點調研結果29圖 3-9 充電樁保有量占比30公用場站運營水平受地理位置的影響較大,如圖 3-10 所示,不同城市政策、市場環境各異會導致公用場站運營水平出現差異;如圖3-11 所示,同一城市細分場景間的充電行為也表現出差異性。圖 3-10 不同城市的市區公共充電場景用戶表現29數據來源:2023 年 7 月新能源車主
54、充電體驗調研報告30數據來源:中汽數據有限公司25圖 3-11 市區公共充電細分場景間的用戶表現存在差異31市區內網約出租車、廂式物流車流動性強。截至 2022 年底,我國廂式物流車保有量約 53 萬輛,其中 31.5%為純電動車型。乘用車如網約車等經營車輛在公用場站進行充電的保有量約為 168.3 萬輛,約占公用場站全部充電車輛的 91%;商用車如小貨車等可在公用場站進行充電的保有量約為 16.7 萬輛,約占 9%。公用場站的乘商混充呈現“九一分”態勢,商用車僅占不到一成。2022 年 8 月,交通運輸部、國家能源局、國家電網有限公司、中國南方電網有限責任公司四部門聯合出臺 加快推進公路沿線
55、充電基礎設施建設的行動方案 及 公路服務區充電基礎設施建設指南,共同推動公路沿線充電基礎設施“三步走”建設目標:第一階段,到 2022 年底前,全國除高寒高海拔以外區域的高速公路服務區能夠提供基本充電服務,實現高速覆蓋。第二階段,到 2023 年底前,具備條件的普通國省干線公路服務區(站)能夠提供基本充電服務,實現公路覆蓋。第三階段,到 2025 年底前,高速公路和普通國省干線公路服務31數據來源:北京市某運營商部分乘用車充電場站數據26區(站)充電基礎設施進一步加密優化,農村公路沿線有效覆蓋,基本形成“固定設施為主體,移動設施為補充,重要節點全覆蓋,運行維護服務好,群眾出行有保障”的公路沿線
56、充電基礎設施網絡,進一步加密優化?,F階段政策在設施布局方面,實際安裝充電基礎設施的車位不少于 4 個,電動汽車保有量較大地區周邊服務區應不少于 8 個,具備條件的高速公路停車區可參照執行。政策優先布局快充設備,適當布局大功率充電設備。如圖 3-12 所示,截至 2023 年 6 月,近九成高速公路服務區已覆蓋充電設施,平均單站建設 3 臺充電設施,高速公路充電樁占全國公樁比例不足 2%32。我國高速公共充電建設布局當前仍無法滿足用戶充電需求。特別是節假日期間,充電排隊問題頻上“熱搜”。在服務車型方面,當前高速公路服務區充電未考慮干線運輸重型貨車的充換電需求,仍僅以滿足小客車的充電需求為主33。
57、圖 3-12 全國高速公路服務區建樁服務區覆蓋情況(截至 2023 年 6 月)如圖 3-13 所示,國家電網目前在全國高速公路沿線平均 120 公32數據源于交通運輸部 7 月份例行新聞發布會33交通運輸部路網中心非高速公用樁98%98%+高速公用樁不足不足 2%2%27里建設一個充電站,單站平均建設 4 臺充電樁,主要分布在河北、山東、浙江等電動汽車發展較為領先的地區。圖 3-13 國家電網高速充電樁布局情況34在運營方面,如圖 3-14、圖 3-15 所示,當前高速公共充電運營受節假日影響,充電“潮汐現象”嚴重。工作日充電樁利用率低;節假日充電車輛集中,個別服務區時間利用率高達 63.8
58、%,排隊時間長。圖 3-14 長三角城際高速沿線充電站特征日周轉率和時間利用率對比3534國網智慧車聯網有限公司35住房和城鄉建設部等.中國主要城市充電基礎設施監測報告.2022 年 6 月28圖 3-15 長三角典型城際高速段國慶假期充電樁時間利用率對比當前電動商用車高速充電站建設面臨“不可追溯、擴容難、成本高、協調難”等問題。首先,政策完成情況不可追溯。當前充電行業數據統計維度少、數據質量欠佳,無法準確追溯既有政策落實完成情況。未來可基于國家充電平臺,構建重點場景充電基礎設施監管與運營服務平臺,解決短板充電場景發展瓶頸問題,實現公路沿線充電運營平臺建設實現政策“可追溯”。圖 3-16 高速
59、公路充電基礎設施監管與運營服務平臺其次,電網擴容存在較大困難。預計 2025 年電動商用車高速充29電站造成的電網負荷約增加 129MW,到 2035 年再增加約 13,622MW,會對電網造成較重負擔。分體式充電機、智能充電島等柔性充電產品可實現功率柔性分配,集成一把大功率充電槍和若干快充槍,有望實現“節假日充乘用車,工作日充商用車”。此外,移動充電設施、風光儲充一體新模式、車網互動等新技術和新模式也是市場探索解決商用車公路沿線充電問題的熱點話題,解決高速商用車充電“擴容難”問題。另外,建設成本高阻礙商用車充電站建設發展。為滿足 2035 發展目標,大功率充電樁的應用以及公路充電基礎設施數量
60、提升,假定在公路沿線為商用車充電擴容。保守預計資金需求按照 2500 元/kW,前期擴容成本將高達 344 億,建設總成本超 478 億,資金問題亟待解決。當前,高速充電產業仍是國有企業引領。社會資本如寧德時代等電池公司也著手布局,積極擴大合作。政策引導社會資本進入有助于產業快速發展。通過政府補貼引導新模式、新資本進入該場景,解決高速充電站“成本高”問題。圖 3-17 充電樁建設成本構成高速公路沿線充電場站建設還面臨多方協調困難問題。高速公路30充電基礎設施建設涉及公路集團、電網企業、充電運營商等多方主體,各地區建設牽頭單位各異,各地區、各主體之間資源協調存在難度。未來需要進一步加強合作,共同
61、探索公路沿線新的充電技術和充電新模式。3.3.33.3.3 重卡換電站重卡換電站據調研,當前重卡換電站主要分布于礦山、鋼廠等大宗商品生產地,相較于高速公路情景,港口運輸情景發展更為成熟。圖 3-18 專業服務港口的換電站數量及分布36其中,高速干線的重卡換電站發展處于起步階段。如圖 3-18 所示,僅有福州潭頭高速37、成渝高速38部分建成投運,沈海高速39即將36資料來源:中汽數據有限公司專家調研37福建高速:為往返寧德、廈門之間的電動重卡換電服務。首期于長樂服務區和洛陽江服務區投運 4座(潭頭高速 2023 年 5 月投運)38成渝高速:為全國首座高速公路重卡充換電一體站,新建 6 座重卡
62、換電站,24 小時最高換電 168 次,平均 150 公里布局一座。(2023 年 2 月已投運 4 座)31投用。由于場地費用和電網擴容等費用高昂,目前高速干線換電站多布局于高速下道口位置。多地政府及企業關注其發展,謀劃布局的同時也在積極解決換電標準不統一、互換性差等技術問題。目前,江蘇、川渝、京津冀等多地、中石油等多家企業都在關注重卡高速換電站的發展。其中,江蘇已與電投易充合作探索高速配套光伏風電充電站模式,同時設立地方標準著手解決商用車互聯互通問題。3.43.4 商用車充電產品技術研究商用車充電產品技術研究3.4.13.4.1 充電產品充電產品歐美充電設施具有“一樁多標準接口”的特點。由
63、于接口標準不統一,歐美市場存在一個充電設施上存在不同標準接口的情況,即 1個 EVSE 對應 2 個槍(2 個槍不能同時使用),這對商用車來說更為不方便。圖 3-19 歐美充電設施“一樁多標準接口”40中國充電堆產品在商用車專用充電場景廣泛應用。柔性充電技術是將全部或部分充電模塊集中在一起,通過功率分配單元按電動汽車39沈海高速 2023 年 8 月投運40資料源于 ICCT&中汽數據有限公司聯合研究中國及全球公用充電樁建設進展初探2022.1232實際需要充電功率對充電模塊進行動態分配的充電技術。其具有柔性投切、安全保障、配置靈活和運營增收四大優勢。我國充電堆產品通過功率共享可提高公交、物流
64、等場景下專用樁的補電效率。與歐美多標準并行不同,我國普遍采用 GB/T 2015 標準的充電產品,柔性充電技術產生的充電堆產品是我國充電產品的獨特之處,廣泛應用于電動乘用車社區充電、電動公交及物流等專用樁充電場景。圖 3-20 中國充電堆產品示意圖3.4.23.4.2 充電技術充電技術充電領域國內外未來技術趨勢可從兆瓦充電、換電、光儲充/換、車網互動(V2G)和電氣化公路等方面展開。這些技術旨在提高商用車充電的快速性、電網友好性和便捷性,隨著技術進步和商用車電動化的推進,將得到進一步的發展和應用。(1)兆瓦充電兆瓦級充電在商用車領域的主要應用對象是物流行業的卡車等。根據歐洲重型車輛倡議書,用戶
65、友好且快速的大功率充電是提高商用車領域電氣化的關鍵所在。為了滿足在合理時間內為重型車輛補電的市場需求,兆瓦級快充(MCS)是一種必要的大功率充電解決方案。33兆瓦充電致力于在不同國家統一充電基礎設施和充電接口的同時,保持重型車輛的多樣性。重型車輛根據不同的使用強度來配置不同的里程,圍繞配電和儲能網絡構建快充系統。未來的重卡充電站須提供兆瓦級或更高的快充功能,覆蓋 6-8 級卡車等商用充電需求。兆瓦級快充技術支持充電功率高達 3.75MW,是目前 500kW 輕型快充技術充電功率的 7 倍。(2)換電換電技術指電動汽車在充換電站更換動力電池進行電能補給的模式,一般包含對電池的集中充電和儲存、電池
66、更換及換電服務等環節,也可稱為“車電分離”模式。當前換電主要有三種技術方案,如表 3-11 所示,分別為頂式換電模式、整體單側換電模式和雙側換電模式。表 3-11 我國換電標準體系建設進展頂式換電模式整體單側換電模式雙側換電模式換電站站體高度大于車輛高度(6m)與車輛等高(4.5m)與車輛等高(4.5m)占地面積()200200300換電時長35355定位方式減速帶機械定位激光雷達+視覺傳感激光定位成本控制系統成本低控制系統成本高雙機器人成本高代表企業上海玖行能源金茂科易國家電投商用車領域,重卡換電技術在標準和地方政策的推動下取得了快速發展。車電分離的商業模式與換電的技術相結合,可以破解重卡等
67、商用車電動化的困局。34(3)光儲充/換技術較為成熟且貼近商業化應用的“光儲充放”(分布式光伏發電、儲能系統、充放電)一體站,是目前新能源汽車“綠電”領域中試點投運最多的項目,被行業內視為破除新能源汽車產業發展瓶頸的重要抓手。隨著新能源汽車的持續推廣,“光儲充”一體站的功能將并不局限于運營。未來,規??捎^的新能源汽車所攜帶的電池資產將作為微型儲能系統在整個電力系統中充當重要角色?!肮鈨Τ洹币惑w化適用于大型集中式快充站、工商業園區、商用住宅等場所,通過光伏發電和儲能優化能源配置從而減少用電成本。在高速公路服務區及高速公路沿線建設“光儲充”一體化電站也成為新的發展方向??梢猿浞掷矛F有路側空間布置
68、光伏發電和儲能系統,為綠色智慧交通發展提供清潔能源保障。2022 年 4 月 20 日,由星星充電主導打造的常州市行政中心“光儲充放”一體化充電站正式啟用,旨在打造公共領域新能源停車場示范站點,引導全社會形成節能低碳的良好氛圍,引領“雙碳”先鋒之路。相較“光儲充”方案,“光儲充換”方案的功能更強大,能夠將儲能與換電版商用車型進行結合,形成“儲+換”單元,直擊市場痛點。儲電柜可作為儲電單元,換電版車輛可即時獲取滿電的續航電池。吉利商用車“光儲充換”項目打破了常規單一的削峰填谷作用,為“車電分離“的遠程城市物流車提供了應用場景。換電版車型所提升的即時續航里程,也極大地緩解了用戶的里程焦慮。(4)車
69、網互動35車網互動 V2G 技術的核心思想是利用大量電動汽車的儲能源作為電網和可再生能源的緩沖。當電網負荷過高時,由電動汽車儲能源向電網饋電;當電網負荷低時,用來存儲電網過剩的發電量,避免造成浪費。通過這種方式,用戶可以在電價低時,為電動汽車進行充電;電價高時向電網售電,從而使用戶獲得一定的收益。V2G 技術對于擁有大量商用車的城配物流企業而言無疑是巨大利好,企業可以降低日常運營成本,在夜晚電價較低時進行充電,白天完成運輸任務后再選擇晚上 1920 點電價巔峰時段將剩余電量賣給電網,賺取差價,提升企業運營利潤。2021 年,比亞迪英國公司宣布與 Alexander Dennis Ltd(ADL
70、)建立合作伙伴關系,并提供 28 輛比亞迪雙層電動巴士,該車支持大功率 V2G 技術。比亞迪將在 5 年內陸續交付多達 5000 輛支持 V2G技術的比亞迪中型和重型純電動汽車,成為中國商用車領域首家商業化落地 V2G 技術的公司。(5)電氣化公路電氣化道路系統(Electric Road System,ERS)的原理類似于有軌電車,將道路連接到電網中,在車輛行駛的同時充電。ERS 系統可以將道路運輸從依賴化石燃料轉為可再生能源。道路和車輛之間的電力傳輸主要有傳導式和感應式兩種方式。傳導式電力傳輸是基于道路和車輛之間的物理連接,通過架空電力線傳輸和將車輛連接到道路上方的接觸網,并通過受電弓傳輸
71、電力。而感應式是通過道路和車輛之間的磁場進行的無線電力傳輸。36架空導電線技術是一種較為成熟的技術,已經在全球多地鋪設試驗段。與軌道式和感應式技術相比,可以減少道路基礎設施的改造,只改造車輛上的受電弓,即可連接到架空導電線。但這種技術由于線路和受電弓之間的距離要求車輛有一定的高度,目前只有卡車和公共汽車可以使用,2023 年 3 月 28 日,國內首條電氣化公路試驗線在株洲正式啟動41,該電氣化公路試驗線由三一集團、中車株洲所、清華大學等共同研制開發。該示范線為雙向兩車道,道路寬 7 米,架設 53 根組立支柱、1.8 公里接觸網及 1 處箱式變電站。線路涵蓋直線、彎道、坡道、凹凸路面、涉水試
72、驗區等多種路況,為測試車輛性能、系統可靠性提供豐富的模擬場景。該試驗線是我國商用車領域電氣化公路的首次嘗試,填補了我國電氣化公路領域的空白,開辟未來新能源重載公路貨運的新路徑。41https:/ 電動商用車充換電基礎設施需求預測研究電動商用車充換電基礎設施需求預測研究4.14.1 充電設施預測模型充電設施預測模型4.1.14.1.1 模型簡介模型簡介本研究中構建的商用車充電基礎設施預測模型基于真實的車輛行為特征分布,在保證商用車能量需求得到滿足并使充電基礎設施運在保證商用車能量需求得到滿足并使充電基礎設施運營商具備盈利能力的前提下營商具備盈利能力的前提下,對未來商用車充電基礎設施的需求數量進行
73、預測。本研究中充電預測模型邏輯如下圖 4-1 所示。圖 4-1 商用車充電基礎設施發展預測模型如圖4-1所示,本研究的預測模型基于充電能量供需平衡的原則,預測流程可分為兩個大步驟,分別為:電動商用車充電能量需求預測以及電動商用車充電基礎設施保有量預測,各步驟具體內容如下:基于以日行駛里程分布為主的車輛行為特征數據,在預測的各場景充電車輛的保有量水平下,逐車抽取日行駛里程,并結合各場景車端的技術參數,計算對應日行駛里程下的日總能量需求,形成場景的一日的總能量需求分布。結合未來充電技術發展趨勢,設定“標準樁”用于模型預測,根據設定的充電決策規則,將步驟中預測的總能量需求分配到設定的各類標準樁上,隨
74、后根據設定的時間利用率計算各類充電設施日供38能水平,與各類標準樁上分配的日能量需求計算即可得到各類充電基礎設施的保有量預測結果。在上述的兩個大步驟中,涉及的輸入變量主要包括六類:(1)車端預測值:各場景的充電商用車的保有量預測結果,是能量需求預測的基礎,各場景充電商用車保有量預測結果承接相關前置課題的研究成果;(2)車輛行為特征:車輛駕駛行為相關的參數分布,用以仿真車輛的真實駕駛行為,其中,日均行駛里程分布是最核心的參數,當前研究中所分析的三情景采用相同日均行駛里程分布;(3)車端技術參數:車輛電耗水平和車輛電池容量,用以支撐能量需求預測;(4)樁端技術參數:本研究考量行業發展現狀和充電技術
75、發展趨勢,從技術的維度設定了三類標準樁,功率水平分別為:120kW、480kW 以及 1000kW。同時,模型也考量了充電效率的影響,結合行業現狀及發展趨勢,為各標準樁設定了充電效率。(5)利用率:充電樁的平均時間利用率水平,用以計算各類充電樁日供能水平,本研究中各情景采用了統一的利用率設定。(6)充電決策規則:充電決策規則代表了用戶對不同類型充電樁的選擇,充電決策規則輸出結果即是各標準樁上的能量需求分配比例,各預測情景生成該比例的方式有所差異,下圖 4-2 為基準情景的充電決策規則樣例。39圖 4-2 充電決策規則樣例4.1.24.1.2 預測情景設定預測情景設定充換電設施的規模發展受下游市
76、場化的用戶選擇與上游計劃性的電網調控兩方推拉的影響,用戶傾向于選擇高效的補電設施,電網傾向于獲得平穩可調控的負荷,基于用戶側和電網側雙方博弈的結果,未來充電基礎設施發展分為三個情景,如表 4-1 所示,場景間的差異體現在充電決策規則的不同。表 4-1 模型情景設定對比情景低功率優先情景基準情景大功率優先情景預測周期2025 年、2030 年、2035 年商用車充電基礎設施發展規模。假設前提1.假設未來各場景下電動商用車日均行駛里程與燃油車相近;2.未來年度電動商用車的出行行為特征不會發生重大改變。充電決策規則差異能量需求優先分配低功率樁,以盡量降低上游電網端負荷壓力基于商用車現實補能訴求,并考
77、量電網發展穩定性,構建基準情景的能量分配比例。能量優先分配給大功率樁,以期提升下游用戶端的充電的便捷度。分析場景全部商用車場景。全部商用車場景。中重卡物流場景42。此類場景電動化存在較大潛力空間,通過優先推動大功率樁部署,提高充電便利性,在用戶側推動場景電動化進程。42中重卡物流場景指城際物流、干線物流、倒短運輸40輸出結果該情景反映了大功率充電技術保守發展,優先發展低功率快充樁的狀況下,未來商用車充電基礎設施的規模。該情景反映了大功率充電技術在貼近現實訴求的發展水平下,充電基礎設施預期發展規模。該情景下,大功率設施在基準情景的基礎上將進一步發展和應用,用戶充電便捷度大幅提升,可以從補能供給端
78、拉動高潛力場景電動化進程。(1)低功率優先情景:低功率優先情景面向全部商用車場景,預測各場景在 2025 年、2030 年及 2035 年這三個未來的時間節點上對充電基礎設施的需求。該情景模型預測邏輯及輸入變量與圖 4-1 一致,圖 4-3 是 2025 年城際物流充電基礎設施需求預測的流程樣例:首先,基于場景車輛群體的基于場景車輛群體的日均出行里程分布日均出行里程分布,結合各場景車輛的電耗,計算得出該場景一日總計算得出該場景一日總能量需求分布能量需求分布。隨后,按照充電決策規則將該場景車輛的能量需求分配到各類標準樁上。最后,應用設定的利用率水平,推算出未來充電基礎設施的需求數量。圖 4-3
79、低功率優先情景充電基礎設施需求預測流程樣例(2)基準情景基準情景基于商用車用戶現實補能訴求,并考量電網發展穩定性,形成各標準樁能量分配比例,其預測流程和輸入變量與圖 4-3 基本保持一致,是低功率優先和大功率優先這兩個極端情景的折衷,預測得到的充電樁構成規模和結構更加貼近現實需求。41(3)大功率優先情景大功率優先情景,以用戶充電便捷最大化為目標,優先使用大功率樁,該情景預測方法主要針對城際物流、干線物流及倒短運輸這類中重卡物流場景,此類場景電動化存在較大潛力空間,通過優先推動大功率樁部署,提高充電便利性,可在用戶側推動場景電動化進程。大功率優先情景的預測流程整體與圖 4-1 所示流程一致,為
80、體現對用戶充電便捷性最大化的決策傾向,在能量預測環節中在能量預測環節中,大功率優先情景在前述兩情景的基礎上細化了仿真顆粒度在前述兩情景的基礎上細化了仿真顆粒度,即在保持與前述兩在保持與前述兩情景日總能量需求分布相同的前提下情景日總能量需求分布相同的前提下,大功率優先情景對每一輛車一大功率優先情景對每一輛車一日內的全部行程逐段仿真日內的全部行程逐段仿真,得到各段行程的電量情況以及停留時間等參數,隨后基于電量和行程間的停留時間進行以充電便捷最大化為導向的充電決策,并將每次行程間可能產生的能量需求分配到各類標準樁上去。最后,模型將累計全部行程中產生的充電能量需求,應用設定的利用率水平進行充電基礎設施
81、數量需求的計算。圖 4-4 大功率優先情景充電基礎設施預測流程樣例4 4.1.3.1.3 模型參數設定模型參數設定充電基礎設施預測模型共計包括六類輸入參數,其中車端保有量預測值將在預測結果章節展開,其余五部分參數設定詳情如下:42(1)車輛行為特征如圖 4-5,三情景中日均行駛里程分布均為最重要的輸入參數,日均行駛里程分布,基準情景考慮用戶真實充電決策進一步輸入開始充電 SOC 分布用以仿真決策過程,大功率優先情景為完成行程仿真與充電決策,進一步輸入了:出行時間分布、開始充電 SOC 分布、停留時間分布、日均出行頻次分布,各輸入的行為特征分布如下圖4-6 所示:圖 4-5 三情景車輛行為特征參
82、數43圖 4-6 車輛行為特征分布數據(2)車端技術參數模型中車輛技術參數主要指車輛總電量以及公里電耗水平,基于高銷量車型參數,結合中汽數據相關研究,對十二個商用車場景的總電量及公里電耗未來發展水平進行了預測,如下表 4-2 所示:表 4-2 商用車技術參數預測結果商用車場景商用車場景20252025 年年20302030 年年20352035 年年20252025 年年20302030 年年20352035 年年總電量總電量(kWh)(kWh)公里電耗公里電耗(kWh/km)(kWh/km)城市物流1291301390.490.470.45城際物流2923183441.391.321.26干
83、線物流3233523801.421.351.28倒短運輸2923183441.391.321.26特定產品運輸1261381490.530.520.51工程用車2923183441.461.381.31市政環衛1992172340.880.830.7944功能作業1932102270.420.400.38團體通勤2112302480.720.690.66城市公交2512732950.770.730.71公路營運2512732950.770.740.71校車2112302480.680.660.63(3)樁端技術參數樁端技術參數主要為充電功率及充電效率,其設定需要考慮先進的技術應用和現有樁的替換
84、。在功率設定方面,基于本研究構建的商用車充電基礎設施數據集,商用車充電樁平均功率水平在 120kW 左右,將該功率的快充樁作為模型第一類標準樁。此外,超充樁產品逐漸涌現,廣州等地也紛紛提出構建“超充之都”的發展愿景,為反映未來短期內前沿的技術產品對未來充電基礎設施需求規模的影響,選用具有代表性的 480kW 超充樁作為第二類標準樁。最后,考慮未來中長期內將推廣應用的充電技術,結合國標 2015+以及 Chaoji 標準,設定 1000kW 的兆瓦級樁作為模型的第三類標準樁。在充電效率方面,基于實測的商用車充電站動態數據分析充電效率,結合行業專家對未來充電效率的研判,模型設定如下表 4-3 所示
85、:表 4-3 充電樁技術參數設定充電設施類別充電設施類別充電樁功率充電樁功率未來充電效率未來充電效率快充樁120kW75%超充樁480kW65%兆瓦級樁1000kW45%(4)利用率根據中汽數據對充電站經濟性測算,如下圖 4-7 所示,當充電站45時間利用率達到 13%以上時,充電站將實現盈利,充分考量運營商盈利性、未來運營服務水平的提升以及當下充電時間利用率現狀水平(不足 20%),模型中設定未來充電樁時間利用率水平為 25%。圖 4-7 充電站經濟性研究(5)充電決策規則本研究根據充電決策規則區分了不同的商用車預測情景,充電決策規則輸出的結果即為各標準樁的能量需求分擔比例,各情景的充電決策
86、規則設定如下:1低功率優先情景該情景主要期望電網平衡發展,優先選擇功率較低的快充樁??斐錁渡系某潆娛录λ俾实淖非筝^低,常發生在商用車一日行程開始前或結束后,模型設定該充電事件的最多充滿一塊車輛電池。超充樁與兆瓦級樁主要滿足臨時補能需求,結合對商用車用戶行程間停留時間的調研,兩樁對應的充電事件最大時長設定為 40min,對應的最大46的充電量分別為 208kWh 和 300kWh,以城際物流場景為例,低功率優先情景的充電決策規則如下:圖 4-8 低功率優先情景充電決策規則樣例2基準情景該情景擬打造貼近現實選擇規則,本研究通過問卷調研了解消費者在不同預設情況下的補能選擇行為傾向,構建了充電基礎設
87、施概率選擇矩陣,基于仿真車輛的行程完成情況以及當前 SOC 狀況進行充電樁的選擇,決策規則下圖 4-9 所示。47圖 4-9 基準情景充電決策規則3大功率優先情景該情景主要期望提升用戶便捷度,能量需求優先分配給兆瓦級等大功率樁。模型在每段行程仿真后,基于仿真過程中計算的剩余電量和下段行程所需電量的關系判斷是否產生充電需求,若存在充電需求,則綜合考量行程完成情況、停留時間、電量需求等因素,將行程間的能量需求,更積極的分配到大功率充電樁上,從而達到提升用戶充電便捷性這一目標。48圖 4-10 大功率優先情景充電決策規則4.1.44.1.4 充電基礎設施需求預測充電基礎設施需求預測4 4.1.4.1
88、.1.4.1 車端保有量發展水平預測車端保有量發展水平預測根據中汽數據相關研究,如圖 4-11 所示,新能源商用車發展將持續提速,預計至 2035 年,新能源商用車保有量將發展至 2018 萬輛,其中氫能商用車保有量將達 100 萬輛,換電商用車將達到 187 萬輛,充電商用車占比最高,保有量將達到 1731 萬輛。49圖 4-11 全國新能源商用車保有量水平聚焦充電商用車,如圖 4-12 所示,貨運場景保有量占比相對較高,其中以城市物流場景為主,城際物流、干線物流等公路貨運場景保有量占比隨著充電技術發展逐步提升。圖 4-12 各場景充電商用車保有量預測504 4.1.4.2.1.4.2 商用
89、車充電基礎設施保有量規模預測商用車充電基礎設施保有量規模預測預計未來商用車充電基礎設施持續增長,隨車輛電耗降低,未來車均能量需求收縮,計算結果中商用車樁比隨之提升:(1)低功率優先情景下,2035 年商用車充電樁保有量預計達 330萬臺,車樁比在 5 左右,與當前的現狀水平接近,該結果基本可表征保持當前充電樁技術結構僅進行數量規模擴增的情況下,未來充電基礎設施的發展規模,是對產業發展規模最為保守的評估;(2)基準情景下,2035 年商用車充電樁保有量接近 208 萬臺,超充樁、兆瓦級樁得到發展應用,超充樁逐步成為解決補能需求的重要設施,該情景考慮了現實中用戶對補能技術發展訴求,其預測結果可作為
90、未來發展的參考基準。(3)大功率優先情景下,兆瓦級樁得到進一步推廣應用,用戶充電便捷度提高,未來發展可參考該結果設定適當超前的兆瓦級樁發展目標,從供給側拉動高潛力車輛場景電動化進程。圖 4-13 商用車全場景充電基礎設施保有量結果51圖 4-14 商用車全場景車樁比針對基準情景預測結果進行進一步分析,從商用車場景的角度來看,城際物流、干線物流這兩個公路貨運場景電動化潛力將得到釋放,2035 年公路貨運場景充電樁保有量將達到 58 萬臺,其增速顯著高于其他場景。圖 4-15 各商用車場景充電基礎設施保有量構成結合第二章對于車輛場景與補能場景關系的分析,公路貨運場景車輛的補能場景包括專用樁和高速公
91、用樁,其他場景車輛主要在專用52樁和市區公用樁補能。從補能場景的角度來分析基準情景預測結果:未來商用車充電仍以專用樁為主,高速公用樁需求高速增長,將由2025 年 0.22 萬臺發展至 2035 年 17.45 萬臺,然而高速公路地區建設難度大,高速公用樁的建設將成為未來商用車充電樁建設的重難點所在。圖 4-16 各補能場景充電基礎設施保有量構成4.1.4.34.1.4.3 商用車充電量預測商用車充電量預測與結果分析與結果分析基于基準情景推算未來充電量,從全場景來看,預計商用車充電量持續走高,2025 年達 570 億 kWh,2030 年達 2065 億 kWh,2035年達 5951 億
92、kWh。結合行業相關預測結果,到 2035 年全社會用電量約達 12 萬億43,2035 年商用車充電量預計占當年全社會用電量的5%左右。區分車輛場景來看,公路貨運場景能量需求持續擴張,2025年占商用車總充電量的 7.36%,到 2035 年該比例達到 33.07%。結合中汽數據針對不同場景商用車燃油消耗占比的測算結果,如圖 4-1843國電力企業聯合會發布中國電氣化發展報告 201953所示,目前公路運輸場景車輛燃油消耗占比可達 47.25%,與圖 4-17電量消耗比例對比,可以初步判斷 2035 年后公路貨運場景電動化仍將繼續推進。圖 4-17 未來商用車充電基礎設施充電量構成圖 4-1
93、8 商用車燃油消耗總量現狀測算544.24.2 換電設施預測模型換電設施預測模型4.2.14.2.1 模型簡介模型簡介本研究中換電預測模型邏輯如下圖 4-19 所示,換電技術路線在商用車主要應用于重卡場景,本研究基于未來換電商用車保有量預測結果,結合對未來換電站服務能力的研判,預測未來換電站的需求。圖 4-19 商用車換電基礎設施發展預測模型4.2.24.2.2 模型參數設定模型參數設定換電設施預測模型參數包括換電商用車保有量和車站比。換電商用車保有量通過調研重卡頭部企業產品規劃情況推算未來充、換電重卡的銷量情況,進而預測換電重卡的保有量情況。結合對主流主機廠產品規劃調研結果,預計換電重卡銷量
94、未來將持續提升,2035 年純電動重卡中換電重卡銷量占比將達到 56%,換電重卡保有量占比將隨之提升,預計 2035 年將占據純電動重卡保有量的 50%以上,預測結果如圖 4-20。表 4-4 純電動重卡市場中充、換電重卡銷量占比預測純電動重卡銷量構成純電動重卡銷量構成20222022 年年20252025 年年20302030 年年20352035 年年充電重卡占比45.16%52.63%48.55%44%換電重卡占比54.84%47.37%51.45%56%55圖 4-20 純電動重卡充、換電保有量占比預測車站比指單個換電站能夠匹配服務的重卡車輛數量,車站比水平與換電站服務能力、功率水平、
95、電池倉位數量、車輛補能需求等因素直接相關。據調研,行業內 8 倉位換電站應用較為廣泛,若單車每日換電需求在 1-2 次,則單站可匹配服務 30 輛重卡。據行業專家調研:目前增加服務能力的方式主要為通過增加充電倉,12 倉位為前沿水平,但由于目前行業標準不統一,技術變革較快,保守估計 35 年單站服務能力普遍可達 60 臺車。倒短運輸場景是目前較為成熟的換電應用場景,本研究對倒短運輸場景的經濟性進行了測算,服務的車輛規模在 27 臺以上時換電站經濟性優于充電站,結合行業發展現狀及專家的研判,保守預計到205 年平均車站比為 40,2030 年平均車站比達 50,到 2035 年平均車站比可達 6
96、0。56圖 4-21 換電站經濟性分析4.2.34.2.3 換電站需求預測換電站需求預測與結果分析與結果分析國內換電站建設需求持續上漲,商用車換電站年均增長 41%,預計到 2025 年建成 1000 座商用車換電站,2030 年建成 1 萬座,到 2035年將達到 3 萬座。圖 4-22 商用車換電站數量預測結果細分場景來看,港口等倒短運輸場景未來增量空間有限,干線物流、城際物流這類公路貨運場景逐步成為未來換電站建設的主要場景。57圖 4-23 換電站服務車輛場景分布58第五章第五章 充換電基礎設施成本經濟性與技術可行性現狀評估預測研究充換電基礎設施成本經濟性與技術可行性現狀評估預測研究5.
97、15.1 經濟性經濟性分析分析我國電動商用車補電需求的增加拉動充換電基礎設施的大規模建設,本小節從電動商用車充換電場站投資角度出發,立足運營商視角,通過計算快充站和換電站的投資回報,評估了中國商用車充換電產業的經濟可行性和建造充換電站對電網負荷的影響。包含電動汽車充換電站的源網荷儲系統如圖 5-1 所示。圖 5-1 包含電動汽車充換電站的源網荷儲系統本章首先針對充換電站產業進行經濟可行性分析,通過構建電動商用車充電基礎設施的全生命周期成本-收益核算模型,分析了在不同商業模式下,充換電站的盈利情況。之后通過計算充換電站最大用電負荷對商用車充電負荷與技術可行性進行評估預測。5.1.15.1.1 模
98、型介紹模型介紹為評估充電站和換電站的經濟可行性,本報告構建的電動商用車充電基礎設施的全生命周期成本-收益核算模型如下:12susesureRPPPP(5-1)reepPC(5-2)icopTCC(5-3)59icepinotCCCC(5-4)opsomaneqlotaxelCCCCCCC(5-5)模型中參數含義見表 5-1。表 5-1 模型參數含義R收益T成本Psu1政府建設補貼Psu2政府運營補貼Pse充電站充電服務費Pre設備報廢回收收益Cic充電站建設成本Cep設備購置成本Cin安裝工程成本Cot其他成本COP充電站運營成本Cso充電站土地租金Cman站點管理和調度成本Ceq設備維護成本
99、Clo充電電量損耗成本Ctax納稅成本Cel其他日常運營成本IRR投資回報率電動商用車充電基礎設施的全生命周期成本-收益核算模型由成本核算和收益核算兩部分構成。成本核算部分考慮了電動商用車充電基礎設施建設期和運營期的成本,收益核算部分考慮了電動商用車充電基礎設施建設期、運營期和設備報廢回收的收入。根據全生命周期成本-收益核算模型得到的成本和收益,可計算充換電站的投資回報率:110ntttRTIRR(5-6)其中,n 為項目計算期,本報告設置為 5 年;tRT為第 t 期項60目的凈現金流(元),IRR 為充換電站的投資回報率。5.1.25.1.2 成本分析成本分析本小節通過設置港口和高速兩種場
100、景,分別分析了在港口和高速兩種場景下,快充站和換電站的全生命周期成本。其中港口場景下的充換電站主要為專用站,高速場景下的充換電站主要為公用站。根據中國充換電站情況,假設單個快充站的充電樁功率為 320kW,充電樁數量為 12 個,充電效率為 70%,電站面積 1215m2,充電服務費為 0.4 元/kWh,運營周期為五年;單個換電站擁有電池包數量為12 塊(單個電池包 282kWh),電站面積 200m2,換電服務費為 0.7元/kWh,運營周期為五年。場景設置的充換電站服務對象為 30 輛重型電動牽引車,每輛車的電池容量為 282kWh,日行駛里程 339km,每日需充/換電三次,電池荷電狀
101、態 SOC 為 20%-100%。以港口專用站場景為例,快充站和換電站的成本構成如圖 5-2 所示。61圖 5-2 充換電站的建設期和營運期成本構成根據我國的實際情況,單個快充站建設期成本共 376 萬元,營運期成本共 161.04 萬元/年;單個換電站建設期成本共 1050 萬元,營運期成本共 333.17 萬元/年。充換電站的收入方面,快充站的資本化設備投入按 5%殘值率回收,單個快充站的收入合計 360.32 萬元/年;換電站的資本化設備投入按 5%殘值率回收,動力電池投入按 30%殘值率回收,單個換電站的收入合計 523.77 萬元/年。港口和高速兩種場景下,充換電站的成本分析如下。5
102、.1.25.1.2.1.1 港口專用站場景港口專用站場景假設車樁比為 3:1,由本章構建的模型,計算得到的充換電站的投資回報率與服務車輛的關系如圖 5-3 所示。62圖 5-3 充換電站的投資回報率由圖 5-3 可知,充換電站適用的車輛規模不同,小規模場景下充電站具有更高的投資回報率,車輛規模達到一定水平(服務 27 臺設定車輛)后,換電站投資回報率更高。根據充換電站投資回報率隨車輛規模的變化趨勢,本報告設定的換電站發展目標可使換電站運營商達到較好的盈利水平。港口專用站通常設置在港口入口,目的是方便運輸車隊在排隊進港的同時充換電。且港口專用站主要為鋼廠、水泥廠等大宗商品生產商運輸車隊服務,車輛
103、運輸模式為倒短運輸模式,進行固定場所雙向運輸。即運輸距離約為 150km,日均往返 4-6 次。44重型卡車在封閉倒短物流場景下具有“車-設施”一體化的特征情景,該情景示意圖如圖 5-4 所示。44數據來源:中國充電聯盟、各政府官網、民生證券研究所63圖 5-4“車-設施”一體化情景示意圖從“車-設施”一體化角度分析,充換電站的系統成本如圖 5-5所示。圖 5-5 不同能源供給模式下的成本比較45港口專用站是較成熟的重卡倒短物流充電場景,從車站一體的系統成本的角度考慮,換電站更具優勢。換電站補電效率為快充站 12倍,用戶傾向性更高。此外,受限于場地限制,換電站將更利于在多場景使用。45資料來源
104、:645.1.25.1.2.2.2 高速公用站場景高速公用站場景高速公用站的服務群體較為豐富,車輛運輸模式為干線中長途的單向運輸,車輛運輸距離約為 350km。為滿足長途運輸電力的需求,高速公用站需在高速沿線,按照服務車輛的電池容量及運輸距離綜合考慮設站地點,并通常與服務區加油站結合。目的是在滿足長途運輸電力需求的同時,在司機休息時完成補能。高速公用站為重卡在開放的城際、干線場景服務的示意圖如圖5-6 所示。圖 5-6 高速公用站為重型卡車在開放的城際、干線場景服務根據本章構建的分析模型,高速公用站場景下,隨場站利用率增加,充電站和換電站的投資回報率的變化趨勢如圖 5-7 所示。65圖 5-7
105、 充換電站的投資回報率變化趨勢由圖 5-7 可知,充換電站的投資回報率隨場站利用率的增加呈增加趨勢。其中,充電站的投資回報率在場站利用率大于 13%時,投資回報率大于 0;換電站的投資回報率在場站利用率大于 14%時,即服務車輛一天超出 42 車次后,換電站的投資回報率為正。這說明充電站投資經濟性更好,但受到土地成本影響更大。隨土地限制提高,充電站的投資優勢減弱更明顯。5.1.25.1.2.3.3 換電站補貼的敏感性分析換電站補貼的敏感性分析我國為支持換電站基礎設施建設,針對換電站的建設期和運營期均給予了相應的政府補貼。不同城市給予的補貼金額和補貼方式也有不同,例如上海市對換電站的建設期提供非
106、通用型補貼,換電設施千瓦補貼 15%,上限為 300 元/kW;山東省淄博市提供換電站 400 元/KW的建設補貼;河南省許昌市為充換電設施按 0.1 元/千瓦時的標準給予營運期的補貼等。根據本章構建的模型,充換電站的投資回報率對補貼標準的敏感66性分析如圖 5-8 和圖 5-9 所示。圖 5-8 換電站投資回報率對建設期補貼變換的敏感性分析圖 5-9 換電站投資回報率對運營期補貼變換的敏感性分析圖 5-8 和圖 5-9 中,虛線分別為場站利用率為 20%時,充電站建設期和運營期的投資回報率。由圖可知,當建設補貼為 200 元/kW 時、運營補貼為 0.25 元/kW 時,換電站的投資回報率與
107、充電站投資回報67率相當。兩種補貼額度超出該標準后,獨立場站運營商可獲得良好回報。敏感性分析結果說明,好的補貼設計可有效引導資本進入換電市場,從補電端推動重卡電動化進程,助力實現交通領域“脫碳”。5.1.35.1.3 主要主要結論結論充換電基礎設施的投資回報率的影響因素主要有補貼、土地和擴容等。建設補貼對于促進充換電站盈利十分顯著,部分省市通過補貼換電站建設鼓勵換電模式發展,補貼額普遍超過理論值 200 元/kW。另外,當前換電服務以 2 倍的服務費價格為車主提供數 10 倍效率的補電體驗,為控制電動商用車使用成本,部分省市通過換電站運營補貼鼓勵換電模式發展。土地和擴容因素對充換電基礎設施投資
108、回報率的影響可分別從充電站和換電站、專用站和公用站兩個角度進行總結。充電站和換電站角度,在全部新建充換電場站情景下,充電站的投資回報率受土地資源因素影響更明顯。隨充電站規模增大,其盈利性下降幅度更大;在停車位加油站基礎上改造為充換電場站時,充換電站盈利受土地因素影響較小。擴容因素的影響中,相同服務能力下,由充電站的擴容成本占建設成本的 60%,換電站的擴容成本占建設成本的 21%可知,充電場站盈利性受擴容成本影響大于換電站。實際情況中相同服務能力的充換電站,相較于充電站,換電站對于電網實際擴容壓力較低。專用站和公用站角度,以高速為代表的公用場站相較于在港口等專用站場景下,土地資源更加昂貴、緊缺
109、,用地限制更多。在高速專68用站場景下,場站擴容難度更大,成本更高。隨著進一步發展,潛在的電網擴容壓力更值得注意。5.25.2 商用車充電負荷分析與技術可行性評估預測商用車充電負荷分析與技術可行性評估預測國家能源局綜合司司長梁昌新表示,2023 年預計全國最大電力負荷將超過 13.6 億千瓦,預計 2025 年商用車充換電站最大用電負荷將占今年全國社會最大用電負荷的 1%,2030 年達 4%,2035 年將達到 13%。本小節以北京為例,預測了 2025 年至 2035 年間,城市建設商用車充換電站對電網充電負荷的影響。根據 2021 年北京市電動乘用車保有量46測算47,2021 年北京市
110、乘、商用電動汽車充電站最大用電負荷占全市社會最大用電負荷的 2%。與對全國商用車充換電站最大用電負荷的預期相比,2025 年后商用車充換電基礎設施發展對電網帶來的壓力將逐步凸顯。根據充換電站最大用電負荷的計算公式maxiijijPPNWO(5-7)其中,Pi為第 i 類充電基礎設施功率,Nij為第 j 類商用車場景下,第 i 類充電基礎設施數量,W 為高峰時段同時率,Oij為第 j 類商用車情景下,第 i 類充電基礎設施的充電行為分擔比例。本小節針對服務商用車充換電的高速公用樁、市區公用樁、專用樁和換電站的最大用電負荷進行分析。結合換電行業專家調研,商用車換電站負荷呈現持續穩定的狀態,單站裝機
111、總功率在 3MW 左右?;诒O測的 30 余個商用車專用站 2462021 年北京市電動乘用車保有量 49 萬,電動商用車保有量 4 萬47北京市電動汽車全面電動化中長期發展路線圖及“十四五”時期推廣應用政策研究69周的動態運營數據結果,根據裝機總功率,對各場站監測結果進行加權平均,各時段商用車充電站同時率如圖 5-10 所示,其中高峰時段商用車充電站同時率為 26.5%。圖 5-10 商用車充電站同時率分布圖由式 5-7 計算可得目標年份 2025 年、2030 年和 2035 年的商用車充換電站最大用電負荷分別為 13,357,204kW、57,761,233kW 和182,363,287
112、kW。四種類型的商用車充電基礎設施最大用電負荷的逐年預測結果如圖 5-11 所示。圖 5-11 四類型商用車充電基礎設施最大用電負荷的逐年預測結果由圖 5-11 可知,預計 2035 年峰值負荷約占 2023 年全國最大電力負荷的 13%,公用樁負荷占比逐步提高。V2G、光儲充新技術需要70應用于商用車充電領域,以降低同時率并提高電網能力,應對未來的增長需求。71第六章第六章 政策建議與發展路線圖政策建議與發展路線圖6.16.1 研究研究主要結論與觀點主要結論與觀點研究圍繞中國電動商用車“補電難”問題,從車端視角調研商用車市場發展現狀,進行中國電動商用車的充電需求與問題挖掘;從樁端視角分析政策
113、、產業、運營技術發展現狀與趨勢,開展電動商用車充換電基礎設施需求預測,科學研判我國電動商用車充換電行業未來發展目標,并通過充換電基礎設施成本經濟性與技術可行性評估目標實現的可行性。主要結論如下:一、與乘用車相比,商用車具有“保有量少、行駛強度高、排放量大”的特點,具有巨大的減排潛力,商用車電動化則是減排的關鍵路徑。電動商用車補電也呈現“補電場景差異化、充電決策價格驅動、運營管理保障復雜”的需求特點。二、中國電動商用車充換電基礎設施行業發展呈現三方面特征:(1)政策標準端,缺乏明確指向商用車充換電設施的規劃、補貼或技術標準,現有政策傾向公交、物流等場景,場景覆蓋率不高。(2)市場運營端,商用車補
114、電設施多為配建的專用場站/換電站,少見市區/高速公用場站,場站運營仍缺乏統一的規范。(3)產品技術端,更加注重以安全為前提的技術創新,兆瓦充電、液冷超充等大功率充電技術也多優先應用于商用車充電。三、充換電設施的規模發展受頂層政策標準引導,產品創新驅動,市場參與者共同推動三重動力影響。預測到 2035 年,中國電動商用車充換電設施市場規模將達到 208 萬臺,年均增長 23%;換電站 372萬座,年均增長 41%,公路貨運場景是充換電設施未來發展的重點場景。四、商用車充換電設施市場規?;l展受電網負荷、土地因素電網負荷、土地因素、政府補貼政府補貼等因素的影響。從場站投資角度,快充站經濟性更優,從
115、系統成本考慮,換電站更具時間成本優勢。電網負荷將成為限制高速場景充電設施規?;l展的重要因素,未來電網壓力將成倍提升,預計到 2035 年商用車充電站峰值負荷達當前電網總負荷的 13%,V2G 等新技術在商用車場景的推廣應用在未來將十分重要。736.26.2 中國中國電動商用車電動商用車充電基礎充電基礎設施發展路線圖設施發展路線圖746.36.3 中國中國電動商用車補電設施總體發展政策建議電動商用車補電設施總體發展政策建議(一)完善中國電動商用車充電基礎設施規劃管理類規劃管理類政策建議第一第一,充電網絡規劃充電網絡規劃方面,我國應抓住頂層設計主線,明確商用車充換電針對性政策。確保商用車充電設施
116、網絡覆蓋城市、高速公路、物流園區等關鍵地點。進一步提升公共充電網絡建設數量與質量提升公共充電網絡建設數量與質量,通過新建、改建、擴容等方式化解地域不平衡問題;通過調整快、慢充比例,優化公共充電樁結構,解決建設布局結構不平衡問題。(發改委、交通運輸部、各地方政府)第二第二,重點場景規劃重點場景規劃方面,在高速公路沿線,持續推進公路沿線商用車補電基礎設施建設。逐步制定重點城市、重點區域及全國范圍內關鍵貨運通道快速補能體系建設示范計劃。引進民間資本加入高速商用車充電基礎設施建設行列,加強相關方溝通協調。在公共領域,鼓勵有條件的專用場站開放運營,從補能端推動商用車全面電動化。(交通運輸部、發改委等)第
117、三第三,平臺運營管理平臺運營管理方面,政府與相關部門合作開發電動商用車充電管理平臺,基于國家充電設施監測服務平臺開發商用車充電模塊,進一步提高我國充換電行業數據分析維度和質量,建立健全商用車充電平臺管理細則,形成市場良性競爭環境。(國家能源局、工信部)第四第四,標準體系規劃標準體系規劃方面,逐步完善構建符合市場需求的充電標準體系,提升充電兼容性、充電速度和充電安全性。加緊出臺乘/商用車換電標準體系,增強換電互換性,從標準端助力行業發展。(工信部、能源局等)75(二)完善中國電動商用車充電基礎設施資金補貼類資金補貼類政策建議第一第一,基礎設施建設基礎設施建設方面,提供資金補貼及稅收優惠,持續完善
118、落實商用車充電基礎設施補貼,設立專項資金或撥款計劃,減免相關稅收。(發改委、國家能源局、財政部)第二第二,金融服務支持金融服務支持方面,創新金融支持模式,支持創新綠色貸款等金融支持新模式,從資金端支持新能源汽車充電設施建設。(中國人民銀行等)(三)完善中國電動商用車充電基礎設施價格調控類價格調控類政策建議第一第一,充電費用監管充電費用監管方面,建立健全充電價格管控機制,確保充電服務收費標準合理、公平、透明。(市場監管局)第二第二,分時電價設置分時電價設置方面,完善分時電價機制,鼓勵充電領域全面建立分時電價機制,支持充換電運營商采用虛擬電廠、車網互動等新模式參與電力交易。(發改委、能源局)(四)
119、完善中國電動商用車充電基礎設施支持保障類支持保障類政策建議第一第一,土地規劃土地規劃方面,科學規劃商用車充換電基礎設施布點,并將其納入城市規劃,確保充電站的建設與城市發展相互協調。進一步簡化公路沿線、農村等重點場景充換電站建設土地審批流程,提供用地便利。(住房和城鄉建設部、自然資源部)第二第二,質量保障質量保障方面,建立完善充換電場站測評和老舊樁退出機制,逐步構建高質量充電場站評價標準體系,提升公共充電網絡服務質量;建立健全“僵尸樁”退出機制。(市場監管局等)76第三第三,服務保障服務保障方面,推進建設補能服務生態建設,鼓勵集補能、停車、餐飲、住宿等于一體的綜合能源服務站建設,引導充換電站服務
120、升級。(發改委、市場監管局等)第四第四,技術研發技術研發方面,鼓勵創新充電技術的研發和應用,加快大功率充電、換電等創新補能技術研發和相關標準制定。(科技部、能源局等)77免責聲明免責聲明-若無特別聲明,報告中陳述的觀點僅代表作者個人意見,不代表能源基金會的觀點。能源基金會不保證本報告中信息及數據的準確性,不對任何人使用本報告引起的后果承擔責任。-凡提及某些公司、產品及服務時,并不意味著它們已為能源基金會所認可或推薦,或優于未提及的其他類似公司、產品及服務。Disclaimer-Unless otherwise specified,the views expressed in this repo
121、rt are those of the authors anddo not necessarily represent the views of Energy Foundation China.Energy Foundation Chinadoes not guarantee the accuracy of the information and data included in this report and willnot be responsible for any liabilities resulting from or related to using this report by any thirdparty.-The mention of specific companies,products and services does not imply that they areendorsed or recommended by Energy Foundation China in preference to others of a similarnature that are not mentioned.