2022中国商用车发展数据及新能源发展投资报告
我国商用车电动化发展情况
(一)市场概况
1.整体市场现状
华晨中华酷宝2021年,商用车市场累计销量479.3万辆,仍以传统燃料为主,其中新能源汽车(纯电动、插电式混合动力和燃料电池)销量18.6万辆,占比约3.51%。新能源商用车主要车型有大中客车、大中VAN、小VAN、中重型载货车、轻型载货车和微型载货车等,2021年新能源商用车排名前五的车型共销售5.86万辆,占比31.45%。总体而言,新能源重卡正处于快速发展阶段,其中纯电动占据了绝对的主导地位。新能源轻型载货车、大中VAN以及微型载货车在城市配送及末端物流市场的渗透率依然处于高位,在路权开放及基建加快的背景下,新能源物流车对传统能源汽车有极大的替代性。客车整体市场需求乏力,市场份额下降,但座位客车销售创下近三年最高水平。
2.分车型市场现状
(1)货车
2021年,新能源重卡累计销售超过10000辆,同比上涨299%,占全年新能源商用车销量的比重为5.9%,成为重卡市场中的主要增长点。2021年下半年,在传统燃油重卡市场一片低迷的大环境下,新能源重卡市场却连创新高,月销量纪录接连被刷新。新能源重卡技术路线仍以纯电动为主,2021年纯电动占比92.36%。在国家“双碳”背景下,牵引车以换电模式在矿山、钢厂、电厂、港口等固定线路场景中不断实现商业化(新能源牵引车全年销量增长近700%)。2021年各地财政支出压力较大,新能源环卫车集团订单增长不及预期(环卫车采购在多数城市都是地方财政埋单),环卫车整体市场份额有所下降。
力帆三轮摩托车当前轻型载货车和VAN均广泛应用于运距100~200公里的城市配送市场,2021年新能源轻型货车销量7.73万辆,同比增长1.26倍。
微型载货车主要用于末端物流运输,2021年新能源微型货车销量1.81万辆,同比增长1.97倍。
(2)客车
2021年,整体商用车市场需求乏力,新能源客车受补贴政策退坡影响,全年销量8.34万辆,同比增长5.58%,占整体客车销量的比重为16.52%;2021年新能源城市客车销量4.61万辆,同比下降27.05%,占整体城市客车销量的比重为54.98%。
(二)影响商用车新能源市场发展的因素
1.政策法规
近年来,国家陆续出台了支持新能源汽车发展的多项政策,鼓励和倡导发展新能源汽车。2021年9月,我国首批三个燃料电池汽车示范城市落地,分别由北京市、上海市和广东省佛山市牵头。2021年12月31日,财政部、工信部等四部门联合发布《关于2022年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,要求2022年非公共领域新能源汽车补贴标准在2021年基础上退坡30%,公共领域车辆补贴标准退坡20%,至2023年补贴完全取消。未来补贴全面取消后,“技术+经济性+路权”将成为新能源汽车发展的主要驱动因素。
同时,柴油车限行也将对新能源商用车推广起到促进作用,如深圳、成都等一线城市在环保政策升级的背景下,陆续出台了城市柴油车/货车限行政策,同时对新能源商用车实行差异路权,配套减免停车费、充电费等优惠措施,以及提前淘汰更换新能源产品可享受地方补贴等政策,使用户对新能源产品的接受度大大提升。
2.市场需求
客车的运用场景主要为城市公交和道路运输等,重型载货车则主要应用于矿区倒短运输、厂内倒短运输、港口运输牵引、城市渣土运输等封闭场景或短途物流场景,轻中卡的主要运用场景则为城市运输、支线运输、环卫作业等。新能源汽车集成智能网联、自动驾驶等功能,迎合了市场在节能减排、
高效运输等方面的需求,促进了新能源汽车市场需求的快速增长。
3.基础设施
2021 年,我国充电基础设施增量达93.6万台,其中公共充电桩增量34.0万台,同比上涨89.9%;随车配建充电桩激增,增量达59.7万台,同比上升323.9%(见图1)。截至2021年底,全国充电基础设施保有量达261.7万台,同比增加70.1%,广东、上海、江苏、北京、浙江、山东、湖北、安徽、河南、福建等地区建设的公共充电基础设施占比达71.7%(见图2)。
全国充电电量主要集中在广东、江苏、四川、山西、陕西、河北、河南、浙江、福建、北京等省市,电量流向以公交车和乘用车为主,环卫车、城市物流车、出租车等其他类型车辆占比较小。2021年充电总电量达111.5亿kWh,同比增加58.0%,电动汽车充电电量需求持续快速增长。截至2021年底,已投入运营的重型货车专用换电站超过50座。据主要运营商规划,预计到2025年将建成换电站4000座。
4.综合成本
城市客车新能源化趋势不可逆转,即使取消补贴政策,新能源城市客车TCO仍有较大优势。由于低能耗、低维保费用和政策支持,纯电动车在各种运营场景下TCO成本最优;氢燃料电池车因整车采购成本和能耗成本高昂,短期内竞争优势较弱。
城市客车燃料形式逐渐向多元化发展。随着新能源技术路线的客户认知程度和可靠性的提升,纯电动在部分运营场景优势显著;混动技术的应用,使得在城间长距离场景TCO成本优势显著,但需要解决驱动系统及动力电池的可靠性、耐久性问题;氢燃料电池汽车短期内无法形成竞争优势。
在封闭场景、固定线路场景、城市物流和特殊工况(矿用、码头等)细分场景,重型新能源载货车有一定的竞争力,但是现阶段传统燃油车在综合成本方面依然存在明显优势。随着“三电”成本降低及燃油价格上升,轻型载货车与VAN类纯电动车的综合成本优势将愈加明显。(三)各类商用车电动化趋势判断
随着经济发展、消费升级以及城市规模的扩大,物流行业的运营模式、用车需求也发生着巨大的变化。新能源重型载货车的主要应用场景是矿区倒短运输、厂内倒短运输、港口运输牵引、城市渣土运输,国家出资或补贴建设公共充电桩、换电站等基础设施,可有效促进新能源商用车的应用和制造。新能源轻型、微型载货车的主要应用场景是城市物流,未来随着续航里程的提升,新能源物流车将逐步拓展到干线等远距离运输场景,可实现更高的市场渗透率。
新能源客车产品集中在城市公交和道路运输市场。城市公交的超大容量干线市场需求集中在一、二线城市,其承担着大流量客流运输任务,倾向于使用方便乘客上下的低人口、低地板、大容量、高效率的高端纯电动产品。城郊公交市场,由于行驶线路相对较长,主要在城郊区域运行,但现有充电配套设施和续航里程对该场景的普及有一定制约。
(四)我国商用车电动化发展情景研究
随着产品性能提升、电池价格和关键部件成本下探、路权政策进一步放开等,预期2025年新能源商用车市场规模将进一步扩大。
1.货车电动化情景
短运输里程(200公里以内)、高频次(5~40趟)、低电价(直供电)是纯电动重卡的共性特征,矿区倒短运输、厂内倒短运输、港口运输牵引城市渣土运输则是典型场景。
在纯电动方面,纯电动商用车技术路线相比其他新能源技术路线较领先,是多数商用车企业
优先且重点布局的新能源技术路线;电池、电机等关键部件产业化相对成熟,部分企业已形成模块化、平台化的应用规划;纯电动商用车电池仍将以磷酸铁锂为主,电机以永磁同步为主,车桥以集成式电驱动桥为重点发展方向。受补贴退坡、成本因素影响,当前纯电动商用车应用磷酸铁锂电池趋势明显,电池产业链发展较为成熟;目前车用动力电池以液态锂离子电池为主,2025年前后发展半固态电池,2028年前后发展固态电池。深圳奥迪4s店一览表
在燃料电池方面,燃料电池汽车处于示范推广阶段,数量逐渐增多但整体规模仍然处于较低水平;近年来燃料电池汽车发展重点仍集中在大型客车产品,轻型商用车应用较少,已有企业开始布局重型产
品,如上汽红岩鄂尔多斯基地天隆工厂(备年产3000辆新能源整车生产能力)建成并于2022年1月14日首次投产;当前,低成本氢能供应体系尚未形成,技术壁垒尚未突破,燃料电池技术路线可作为技术储备及示范运营。燃料电池汽车发展正处于以政策驱动为主的示范应用阶段;在政策鼓励的背景下,国内燃料电池汽车在重型半挂牵引车、专用货车及客车两大领域形成示范应用。
在混合动力方面,未来重型柴油车四阶段油耗限值预计加严15%~20%,依托传统技术路线很难达标,部分车型油耗达标需通过混动技术才能实现。国内商用车供应商混动技术多为AMT+并联方案,技术水平较国外相对落后;混动技术路线受制于电池、电机、机电耦合装置成本,开发产品成本较高;建议混动技术路线仅作为技术储备跟踪,同期开展PHEV及增程式技术的布局。
2.客车电动化情景
客车电动化情景主要分为城市公交和公路客运两部分。其中,城市公交具有短运输里程(单程100km以内为主)、高油耗、高频次等特征,是纯电动客车的典型运行情景。公路客运分为通勤客车和长途客车,通勤客车的主要特征是短运输里程(单程50km以内为主),工况需求同城市公交相近,符合纯电动客车的运行情景;长途客车的主要特征是长运输里程(单程200km以上)、低频次,由于400km以上的客运需求已被高铁动车所满足,长途公路客运需求主要集中在400km以内,纯电动长途客车较少。
在纯电动方面,随着政策的支持,城市公交电动化迎来了发展机遇,纯电动城市公交已大批量运营。电机、电池、电控等纯电动城市公交关键零部件技术较为成熟,电机以永磁同步电机为主,也有采用轮毂/轮边电机的;电池以磷酸铁锂电池为主,部分家正尝试固态电池技术;整车模式管理策略、能量管理策略、动力总成优化控制策略等整车控制技术发展良好。受疫情的持续影响,常规燃料成本持续上升,纯电动城市公交全生命周期的成本优势凸显,即使补贴政策持续退坡,城市公交的电动化趋势不变。
在混合动力方面,客车领域已较少使用混合动力产品,仅部分地区受限于山区、坡多等地形,充电桩建设困难,会优先考虑使用混合动力公交。
在燃料电池方面,客车领域的重点应用为城际间长途运输,目前处于示范推广阶段,部分城市已采购燃料电池公交用于示范运营。当前,燃料电池客车仍有众多技术待完善,车辆普遍存在电堆寿命短、能耗高、低温启动性差等缺陷,车辆使用成本远高于纯电动客车和柴油客车。因此,燃料电池在客车领域的大范围推广应用,仍需进一步的技术完善和政策支持。在“双碳”目标的指引下,随着整车品质性能提升、充电加氢配套设施完善、智能网联技术和燃料电池技术的发展,新能源客车的市场规模将进一步提升。同时,无人驾驶客车正处于示范运营阶段,未来有望进一步拓展示范运营场景,加快商业化进度。中大型车销量排行
二商用车电动化发展路径分析
“十四五”期间,伴随动力电池系统成本降低、性能提升,纯电动车辆全生命周期的经济优势逐渐凸显。纯电动商用车推广应用范围广,包括城市渣土车、环卫车,以及港口、码头、矿区、倒短等特定场景,加速新能源车辆更换。随着油耗法规加严,混合动力是油耗达标的技术解决方案之一,在城市、山区工况下节油效果明显。短期内,燃料电池城市示范运营速度
加快,燃料电池技术能量转换效率可超过60%、零排放、加氢时间远少于充电时间、续驶里程长,适用于中长途运输工况。
在技术方面,以纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车为“三纵”,布局整车技术创新链。研发新一代模块化高性能整车平台,攻关纯电动汽车底盘一体化、多能源动力系统集成技术,突破整车智能能量管理控制、轻量化、低摩阻等共性节能技术,提升电池管理、充电连接、结构设计等安全技术水平,提高新能源汽车整车综合性能。
以动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”,构建关键零部件技术供给体系。开展先进模块化动力电池与燃料电池系统技术攻关,探索新一代车用电机驱动系统解决方案,加强智能网联汽车关键零部件及系统开发,突破计算和控制基础平台技术、氢燃料电池汽车应用支撑技术等瓶颈,升级基础关键技术、先进基础工艺、基础核心零部件等。
混合动力中重卡发展趋势和方案
(一)混合动力中重卡发展现状
近几年,随着节能减排、“碳达峰碳中和”等一系列政策的制定和实施,中重卡领域对于新能源动力系统的要求越来越高,纯电动、混合动力和
燃料电池技术不断发展,新应用场景不断出现,需求持续增长,新能源中重
卡市场呈现爆发式增长,具有很大的发展潜力。
1.国内混合动力中重卡市场现状
混合动力是中重卡有效的节能技术解决方案,比较适用于城市、山区、丘陵等复杂工况,在稳定工况的节油效果有限,在自重和环保压力之间,混合动力中重卡能够合理平衡成本和技术。混合动力中重卡近两年才逐步进入市场,2020年销量为20辆,2021年为43辆,以插电式混合动力为主。
2.发展混合动力中重卡的作用和意义
随着电动中重卡不断发展,在电池能量密度、充电技术和充电设施取得突破之前,发展混合动力是有效的技术路线;传统燃油中重卡在起步、加速、超车、爬坡、重载、怠速驾驶场景和工况条件下油耗较高,混合动力可解决发动机在高油耗工况下遇到的问题,从而达到节能减排的目的;我国自2013 年
发布《重型商用车辆燃料消耗量限值》以来,每阶段加严15%,当前已处于第三阶段,混合动力也是传统燃油车达到四阶段油耗标准的重要技术手段之一。
3.国内外混合动力中重卡产品现状
日本和欧洲引领着混合动力汽车技术的发展,北美市场也增长较快。沃
尔沃首辆重型混合动力垃圾卡车在2009年开始量产,最多可节油20%;2018年芬兰西苏展示了输出超900马力的并联混合动力商用车;在2018年德国汉诺威商用车展上,达夫展示了混合动力牵引车,采用柴油发动机+电池电机动力组合的技术路线,自动变速箱和发动机之间没有传统的离合器,主要用于中短途运输;斯堪尼亚2018年推出了城市作业车,清洁燃料发动机+电动辅助,采用的是插电式混合动力。日野在混合动力卡车领域的发展比较成熟,1991年量产第一代混合动力商用车,2010年全球销量超1万辆。2019年日野发布并联式重卡混合动力车型,采用人工智能系统控制,根据车辆载重、道路坡度、发动机状态、道路交通状况、驾驶员驾驶风格和习惯等,判断并采用不同的动力输出模式,与传统燃油车相比,可节省约15%的燃油。美国伊顿公司的混合动力系统为并联式,目前伊顿与戴姆勒、达夫等卡车公司均有合作关系。
国内中重卡混合动力的研究相对较少,早在2009年上海国际车展上,东风商用车推出“天锦”油电混合动力中卡。目前,一汽解放、东风商用车、北汽福田、中国重汽、陕汽集团、联合卡车等多个厂家,
已开始研制混动车型,并应用于城建、矿山、干线运输或者城市物流等场
河北公安交管网景,解放、东风、吉利远程、联合卡车均实现了部分混合动力中重卡车型的销售。
(二)混合动力中重卡技术路线
1.按照动力源连接方式分类
(1)串联式混合动力汽车
串联式混合动力汽车是指车辆驱动力只来源于电动机的混合动力汽车;工作原理是发动机带动发电机发电,电能输送给电动机驱动汽车。串联式混动汽车的驱动力全部来自电动机,适用于城市道路中频繁起步和低速运行的状态。发动机不直接驱动车轮,在整个驱动过程中运转在低油耗的高效工作区域内给蓄电池供电。串联混合动力系统可以减少油耗,其机械结构简单,可使传动系统简化,在公交车和卡车上有广泛的应用。但由于发动机的能量经过两次传递才到达车辆驱动轴,在传递的过程中能量流失多、机械效率
低,需要大功率电机电池,在高速路况下油耗反而偏高。
(2)并联式混合动力汽车
并联式混合动力汽车是指车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力汽车。并联式混合动力汽车大多在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成,当车辆需求转矩较大时,由电机和发动机共同工作为整车提供驱动力,当车辆需求转矩较小时,根据实际情况由电机和发动机单独给整车提供驱动力,适用于行驶工况变化较小的场景。并联混合动力系统低速时可纯电模式驱动,高速时可以使用发动机直接驱动车辆,燃油效率较高;与串联相比,并联结构可采用功率相对较小的驱动电机和电池组,减少汽车的成本和质量。在纯电模式下,噪声低、使用成本低;在混动模式下,起步加速性能出,但是发动机不能保证一直在最佳转速下工作,油耗较大。
(3)混联式混合动力汽车
混联式混合动力汽车是指同时采用串联式一并联式驱动方式的混合动力汽车,发动机输出功率一部分输送给车轮,另一部分输送给发电机。混联式混合动力系统又称动力分流系统,一个电动机仅用于直接驱动车轮;另一个电机具有双重角,当需要极限性能时,直接驱动车轮,当电力不足时,则充当发电机,给电池充电。因此混联式具有两种工作模式,当汽车工况变化剧烈时,采用串联式工作,当汽车在高速路段行驶时,采用并联式工作。混联式混合力汽车具有并联和串联两种结的优点,在不同工况下都有工作效率高、污染气体排放低的特点,但由于结构形式相对复杂、总重相对较大、工作模式多样化、控制系统相对复杂且要求严格,成本较高(见表1)。
2.按照结构分类
(1)插电式混合动力(PHEV)
插电式混合动力汽车既保留了传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也加入了电动车的电池、电机、控制电路,并且电池容量比较大,有充电接口。其优点是当具备充电条件时,可仅使用电池驱动电机行驶;当用作纯电动车时,无须启动发动机,通过充电桩补充电池电量,油耗为零;当电池电量用完时,发动机启动驱动车辆,同时也对蓄电池充电(见图4)。
(2)增程式混合动力(REEV)
增程式混合动力汽车搭载小排量发动机输出动力,用于推动发电机发电,转化成电能后通过电机驱动车辆行驶,相当于在普通的电动车上装载了一台汽油/柴油发电机。其优点是具备了纯电动车的扭矩大、安静等特点,既可外接充电又可发动机充电,但发动机不直接参与驱动,油耗相对较低,噪声也非常小(见图5)。
3.按照混合度分类
(1)微混合型混合动力汽车
微混合型混合动力汽车是以发动机为主要动力源、电机作为辅助动力,具备制动能量回收功
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