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《商用车碳中和技术路线图1.0》发布,预计2030年新能源商用车将成为主流

2023-10-30 21:38 来源: 中国汽车报网 作者: 马鑫

摘要:2030年前,我国商用车以传统内燃机节能低碳路线为主,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

10月25日,在第30届中国汽车工程学会年会暨展览会(SAECCE 2023)开幕式上,中国汽车工程学会会士、商用车碳中和协同创新平台专家委员会主任李开国作为代表发布了《商用车碳中和技术路线图1.0》(以下简称“路线图”)。据了解,路线图的研究工作从2022年5月开始启动,历时近一年半在73家单位、300多位专家的支持下最终编制完成。

商用车使用场景复杂 减碳压力骤增

商用车领域是落实汽车和交通领域碳减排目标的关键一环。我国每年汽车运行产生的碳排放量超过9亿吨,在交通碳排放中占比超过85%。而商用车保有量虽仅占汽车整体的12%,在碳排放量中的占比却超过55%。根据预测,到2060年,商用车保有量将从目前的3100万辆左右持续增长至4000万~5200万辆。在这样的背景下,商用车减碳压力骤增。

受路况特征、货物种类、运输距离、法规治理、地形差异等因素影响,商用车使用场景极其复杂,目前企业在研细分场景超200个;与此同时,不同场景的运输工况及用户购车诉求存在差异,减碳技术路径及其需求不尽相同。商用车行业目前对实现碳中和的技术路径尚不清晰,存在纯电动、燃料电池、零碳燃料内燃机等多种技术路线。其中纯电动、燃料电池等新能源技术虽已初步实现应用,但渗透率不足10%;在保有量大、运输强度高的中长途场景中暂未实现技术与市场的突破;此外,零碳内燃机技术和零碳燃料供给尚处于技术探索阶段。

此次发布的路线图评估了包含内燃机(包括柴油内燃机、天然气内燃机、氢内燃机等)、混合动力、纯电动、燃料电池在内的4类共计14条技术路线;按照重卡、中卡、轻微卡、大中型客车的车型类别结合功能用途和细分场景,形成了26个典型场景(覆盖了目前商用车整体市场销量的96%)作为研究边界。

传统内燃机脱碳是主线 新能源商用车逐步渗透

路线图对商用车减碳关键技术路径进行了基本判断。首先,内燃机节能低碳仍是近中期重要的技术方向。未来20年内,传统能源内燃机依然是商用车的重要技术路线,效率提升与HEV(混动)技术应用是内燃机主要发展方向。据预测,批产柴油机热效率将在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步趋向于柴油机水平。预计2025年后HEV技术开始普及,结合热效率提升,到2030年能耗有望较2021年降低25%~30%,中长期可实现35%以上的降幅。

其次,零碳燃料技术创新将进一步挖掘内燃机的脱碳潜力。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。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,且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展仍面临关键技术待攻克、全生命周期成本高、基础设施不完善等问题。

第三,技术迭代升级是拓展BEV(纯电)商用车应用场景的前提。纯电动是商用车实现零碳转型的主要技术路线之一,目前主要应用于车引车短驳、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,在续驶里程、补能效率及电池寿命方面暂末达到中长途场景的运输需求。中长期来看,续驶里程增加、补能效率提升、使用寿命延长是BEV技术发展的主要趋势,将助力其应用场景由中短途向中长途领域的拓展,渗透率也将不断提升。

第四,燃料电池系统技术提升和氢能供给协同是推进氢燃料汽车大规模发展的关键。目前,氢燃料电池商用车以示范城市群的推广为主,面临关键核心技术待提升、全生命周期成本高、氢能供给网络不完善等发展痛点。未来,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。

根据路线图的预测,2030年前,我国商用车以传统内燃机节能低碳路线为主,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,零碳燃料内燃机赋能区域发展,传统燃料内燃机少量存在的发展格局。从技术发展路径来看,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年突破15%,以充电技术路线为主;至2030年、2040年,渗透率分别提升至30%、75%左右,换电、氢燃料电池技术路线在适用场景实现规模化应用。

责任编辑:苏城

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