基于对比分析法的纯电动冷藏车的经济性分析

周俊1 李文海1 张成领2 孟升1

1. 汉阳专用汽车研究所

2. 济南汽车检测中心有限公司发动机试验室

运用对比分析法对纯电动冷藏车和传统燃油冷藏车的运行成本和全生命周期成本进行比较，以分析纯电动冷藏车的经济性。通过灵敏度分析找出影响纯电动冷藏车全生命周期成本的关键因素，经过对比分析表明，纯电动冷藏车相较于传统燃油冷藏车而言，其运行成本较低，然而其全生命周期成本却远高于传统冷藏车。文章的分析结果对纯电动冷藏车的研究开发和推广应用具有一定指导意义。

世界石油的减少促进了新能源汽车的快速发展，而且新能源汽车已经从纯电动乘用车逐步扩展到纯电动专用作业类汽车和纯电动货车，其中包含纯电动冷藏车。随着生活水平的提升，生活节奏的加快，人们对速冻食品、生鲜食品的需求明显增加。在众多的速冻食品全程冷链中，城市最后一公里配送成为薄弱物流环节，如今“最后一公里”给人们带来的困难还没能有效解决，国家又开始加大环保力度，对传统燃油车的使用加以监督和限制，而纯电动冷藏车势必可以作为冷链物流一个重要的运输工具解决这一难题。在目前国家政策的推动下，纯电动汽车不论是在购买费用还是上牌过程中都得到政策的支持，而且使用费用也逐渐降低。近年来，随着电池技术的发展，电池的价格不断降低，使用寿命也在不断延长[1]，另外纯电动冷藏车零排放和低噪声的特点也使其受到广大消费者的喜爱，这也将明显增加社会经济效益。

纯电动冷藏车的性能特点

纯电动冷藏车与传统燃油冷藏车最大的不同在于不仅车辆行驶的动力源是电能，而且冷藏车厢的制冷机组还要依靠电能，因此在持续配送及正常工作状态下对纯电动冷藏车的性能要求很高。笔者选取某纯电动冷藏车为例，定义型号为M5040BEV，该车配备容量为511 V/156 Ah的三元锂电池，电机后置后驱；采用永磁同步电机，具有高效大扭矩的特点；整车设计过程中根据城市工况进行仿真优化，充分发挥电机系统特点，动力输出平稳；零排放，使用成本低。该车设计性能参数见表1。

表1 M5040BEV整车设计性能参数

纯电动冷藏车与传统燃油冷藏车经济性比较

1. 经济性评价指标的确定

汽车经济性的评价指标众多，但通常仅局限于同一种类汽车的比较，而本文要对两种不同能源的汽车进行经济性比较，因此需要建立一个通用的评价体系。由于纯电动车与燃油车消耗能源种类不同，因此换算成货币费用作为统一的指标进行比较，称其为“能源费率”，其单位为100元/km。在进行对比试验时，使其在相同工况下行驶相同的距离，然后再换算成货币进行对比，笔者选取某纯电动冷藏车，取型号为M5040BEV（后文简写：M），选取某传统传统冷藏车N5040（后文简写：N）进行比较。

2. 经济性评价指标的对比

纯电动冷藏车与传统冷藏车主要差别在于动力系统与能源供应方式不同，由于冷藏厢体仅作为专用装置存在，且选择可以相同，故不考虑在内。电动车的主要成本是动力电池组、电动机和控制系统等，而燃油冷藏车的主要成本是发动机和变速器，两车型生命周期行驶里程均按照50万/km计算。

纯电动和燃油两种车辆全生命周期成本在进行计算时可选用如下公式：全生命周期成本=车辆购置成本+运行成本+维修保养成本+电池成本，M车整车购置成本约27万元，N车整车购置成本约15万元，M车耗电量约20 kW·h/100km，电费按均价0.6 元/kW·h计算，N车耗油按12.5 L/100km计算，油价按0#柴油价6.5 元/L计算，两车型全生命周期行驶里程能量消耗量分别进行计算。M车动力电池的购置成本为3万元，而电池的使用寿命为4万km，在全生命周期行驶里程50万km内需要更换12次[2]，根据相关国家规定，车辆使用年限为10年[3]。M车系纯电动汽车，动力源仅为电池，没有发动机等一系列的动力机械传动机构，因此这方面的故障率会大大降低，因此其维修保养费仅为传统燃油车的30%左右，N车年均维修保养费按1万元计算，那么M车年均维修保养费可按3000元计算。二者全生命周期成本比较结果见表2。

表2 M5040BEV与N5040的全生命周期经济性比较

根据表2可以看出，由于M5040BEV为纯电动汽车，因此没有燃油消耗，其能源费率仅为N5040的14.8%，从这一点上来看，纯电动冷藏车的经济性要远好于燃油冷藏车。虽然如此，M5040BEV的整车价格和电池成本占了相当大的比重，约占全生命周期成本的87.5%，因此这也说明此两项成本在经济性方面影响非常大，如无法降低，则纯电动冷藏车的全生命周期成本并不会优于燃油汽车。

经济性影响因素灵敏度分析

1. M5040BEV的经济性灵敏度分析

灵敏度分析是指分析一个系统或模型的状态变化对系统参数变化的敏感程度的方法，还可以利用灵敏度分析确定哪些参数对系统或者模型的影响程度较大。探究经济性影响因素可以间接通过分析参数变化率引起的汽车全生命周期成本的变化率来获得[4]。文章对M的全生命周期成本进行单因素灵敏性分析，分别选取了电价、电池价格、电池寿命以及M的整车购买价格这几项对经济性影响较大的参数来进行灵敏度分析，设定各指标的变化范围为-10%～+10%，每次的变化幅度为5%，求出在不同的变化幅度下全生命周期成本的变化率，并计算灵敏度系数β=Δa/Δf。其中，Δa为不确定因素f发生Δf变化率(即20%)时，评价指标a的相应变化率(%)[5]。

式中，a（M5040BEV）为纯电动冷藏车M5040BEV的评价指标对应灵敏度；Pi为各不确定因素对应价格；f为因素变化率。

根据公式1，计算M5040BEV车型各不确定性因素的灵敏度分析见表3。

表3 M5040BEV的经济性灵敏度分析

通过表3各项数据可知，对M5040BEV影响较大的因素有电池购置价格、电池使用寿命和整车购置价格，电费价格影响最小。另外电池使用寿命与因素变化率呈现负相关，说明电池寿命降低导致M5040BEV全生命周期成本增加，影响力大于整车购置价格，低于电池购置价格。

2. N5040灵敏度分析

同样，由公式1演变出公式2：

式中，aN5040为冷藏车N5040的评价指标对应灵敏度；Pi为各不确定因素对应价格；f为因素变化率。

根据公式2，利用N5040各成本影响因素对全生命周期成本进行灵敏度分析，其影响见表4。

表4 N5040的经济性灵敏度分析

通过表4中因素灵敏度分析可知，整车购置价格变化率对N5040灵敏度系数为22.86%，表中影响最大的因素是油价为61.90%，甚至高于变化率电池购置价格对M5040BEV成本的影响。

3. 对比分析

综合上述M5040BEV与N5040两种不同车型的经济性灵敏度分析，对比分析统计结果见表5。

表5 各因素灵敏度分析统计表

通过表5中各因素灵敏度分析统计可知，纯电动冷藏车M5040BEV的灵敏度因素的大小排序依次是：电池购置价格＞电池使用寿命＞整车购置价格＞电费；传统燃油冷藏车N5040的灵敏度因素的大小依次是：油价＞整车购置价格。通过纵向比较灵敏度系数值可知，灵敏度因素从大到小的顺序依次为：传统燃油冷藏车的油价>纯电动冷藏车的电池购置价格＞纯电动冷藏车的电池使用寿命＞纯电动冷藏车的整车购置价格＞燃油冷藏车的整车购置价格＞纯电动冷藏车的电费。

结语

通过对M5040BEV和N5040两种车型进行的经济性比较结果来看，在整体运行成本方面，纯电动冷藏车远低于传统燃油冷藏车，但是全生命周期成本却是纯电动冷藏车远高于传统燃油冷藏车，而且影响纯电动冷藏车全生命周期成本的主要因素为电池价格、电池寿命和整车价格。因此，在未来的发展中，必须要努力降低整车生产成本，通过引进先进技术来降低电池的制造成本并延长电池的使用寿命，才能进一步提高纯电动冷藏车的经济性。

如今石油资源的日渐匮乏已经导致了燃油价格的居高不下，国家环保要求逐步加严。因此，从长远的经济性考虑，纯电动冷藏车的优势必将越来越明显，取代传统燃油冷藏车必将成为大势所趋。