新能源重卡换电在试点城市的发展路径研究

2024-02-27支青鹿郭娟丽燕升飞

中国工程咨询 2024年2期

文/支青鹿郭娟丽燕升飞

一、中国新能源重卡行业发展研究

（一）研究背景

1.国家政策驱动是换电重卡获得快速发展的第一要素

2021年以来，新能源重卡迎来井喷式的发展，随之换电模式也进入行业视野，换电重卡成为国家重点培育对象。工信部联合相关部门多次出台政策，加快推进重卡的电动化。2021年工信部发布《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，将唐山、包头、宜宾列为重卡特色类城市。2022年初，国家发展和改革委员会、国家能源局等十部门印发《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》，明确国家对提升新能源汽车充电基础设施服务保障能力的目标，促进新能源汽车充电更加规范化、便利化。2023年初，工信部等八部门发布《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》，重点推动公共区域车辆全面电动化，推动特定场景的车辆电动化转型。

2.地方加大对新能源重卡和换电站补贴政策支持力度

除了国家层面的新能源汽车购置补贴和购置税减免政策外，2022年四川、广西、内蒙、重庆等地均出台了与换电重卡或重卡换电站补贴相关的地方政策。四川直接对换电重卡给予额外每度电300 元的购置补贴；重庆、山东、内蒙古、北京、上海等地对投入运营的换电站给予一次性建设补助；广东、广西则落实前期已建成换电站的补贴支持。除补贴外，还有部分省份出台了路权开放、渗透率强制要求等政策，如雄安新区明确出台政策要求到2025年底新能源重卡数量达到3500辆，占比达到所有重卡保有量的60%。截至2022年，全国已有20 多个省市参与推广重卡换电，经过各地近两年的运营，已经积累了一定的实战经验，这将有利于提升各地进一步推广换电重卡的信心。

3.换电标准陆续出台解决了制约换电模式发展的最大问题

2022年4月，江苏出台《江苏省新能源汽车充（换）电设施建设运营管理办法》，率先打破全国换电设施规划、建设、运营、监管、通用等无标准无法规难题。2022年7月，包头市出台了《电动中重型卡车共享换电站建设及换电车辆技术规范》，成为全国第一个纯电动重卡换电地方标准。随着行业标准统一，换电重卡适用范围将大大提升，进一步带动行业发展。

（二）发展意义

1.有效推动交通领域减排降碳

传统重型卡车能耗高、污染大，是交通领域的碳排放大户。统计显示，截至2022年底，全国重卡汽车保有量仅为交通运输车辆的3%，但CO2排放量占比却高达47%，能源消耗量占到交通领域总能耗的51%，PM2.5 排放量占70%。未来几年，全球能源安全不确定性依然存在，我国原油对外依存度持续高位。因此，发展新能源重卡对落实国家“双碳”政策、确保能源安全等方面具有重要的战略意义，特别是纯电动重卡作为“零排放”车辆在环保上具有多重效用。

2.打破传统充电模式的制约瓶颈

采用传统的充电模式，单次需要一个半小时到两个小时，一天需充电多次，纯电动重卡的运营效率大打折扣。采用换电模式，用户只需一次性支付或租赁不含车体的电池即可补充汽车电能，换电只需3 到5 分钟即可实现正常驾驶，换电模式比充电模式可节约98% 的时间，有效解决纯电动重卡充电速度慢、驾驶里程短的问题。

3.有效满足特殊场景的运输需求

重卡通常运用在港口、矿山、钢厂、城市渣土等短途运输市场中，在这种封闭场景中，普通燃油重卡车辆常处于怠速或低速状态，油耗高、尾气排放量大。而换电重卡一方面能够有效降低运输成本，另一方面能够实现能源的快速补给，有效解决封闭场景下的续航里程问题，符合短高快的封闭应用场景，具有重大的推广意义。

（三）市场分析

2020年以来，在重卡整体销量下滑的环境下，新能源重卡销量逆势增高，渗透率不断提升。从2020年的2600 辆增长至2022年的2.52 万辆，增长近10倍，渗透率从2020年的0.15%提升至3.74%，新能源重卡呈现出迅猛的发展势头（见图1）。

图1 我国近年来新能源重卡销量

目前新能源重卡的动力类型以纯电动为主，2022年纯电重卡占新能源重卡销量比例约90%。从新能源重卡的动力类型来看，2022年纯电重卡累计零售总量约2.235 万辆，占比88.7%；氢燃料电池重卡累计零售总量约2444辆，占比9.7%；混合动力等其他新能源重卡占比不足2%（见图2）。纯电重卡补能分为换电和充电两种方式，换电占比已超过50%。2022年换电重卡上牌销量达12386 辆，占纯电重卡销量比例约55%。

图2 新能源重卡按动力类型分类的销量占比

（四）我国换电重卡面临的问题

1.电池和换电站缺乏行业统一标准

电池标准不统一是制约换电重卡发展的最大难题，换电重卡的车型主要分为自卸车、牵引车、搅拌车等，需要匹配不同的电池型号，而各车型间有多家企业生产的不同电池型号，目前这些型号之间尚无法通用。换电站建设运营同样缺乏统一的行业标准。

2.车辆总质量限值要求限制市场需求

换电重卡在单车装载容积上会受到尺寸技术以及整车装备重量等方面的约束，现行标准规定了重卡最大总质量限值，因换电重卡电池自重在2 吨以上，导致单车运载能力较燃油重卡减少2 吨，降低了换电重卡的运输经济性和竞争优势，成为影响换电重卡大批量推广使用的制约因素之一。

3.换电站面临选址困难的问题

当前，有关换电站的土地、建设审批等相关政策法规尚不完善。自建换电站的选址主要集中在港口、矿山等区域，主要面临土地资源紧张，主管部门不清晰，审批难，无法可依等问题。公用换电站的建设主要是为了盈利，选址建设涉及土地资源、环境污染、电力增容等诸多现实问题，需要政府主管部门审批、环保部门认同、国家电网许可，统一协调难度较大。

4.换电站面临经营盈亏的问题

由于换电模式仍处于初级的探索阶段，还未大规模商业化，换电站的盈利模式仍不明朗。单站的利用率是换电站盈利的关键，根据有关测算，当单站利用率达到40% 时，才会有盈利。因此换电站的利用率及盈亏极大地影响换电站的建设。

二、包头市新能源重卡换电发展研究

（一）发展现状

包头市作为全国重卡特色类城市，拥有北奔重汽集团等龙头企业，成功研制了国内第一批换电重卡。在应用场景上，包头及周边地区能源丰富，不乏矿山、厂区等适合纯电动重卡运营的场景，可以满足运营所需。

2020年12月，包头市启动新能源汽车换电网生态一体化项目建设，长安新能源包头智慧换电站投入运营，计划3年内在全市推广约4 万辆新能源汽车，建成以包头为核心、辐射内蒙古自治区全区的集动力电池租赁、存储、转运、梯次利用、循环利用与服务为一体的新型动力电池循环产业园。

（二）典型场景建设

依托G7 西部陆港和G7 易流数字平台，打造电煤“散改集+新能源”运输模式。将燃油重卡“煤矿—电厂”的一段式运输改为三段式：第一段为煤矿端运输，煤炭以标准化集装箱形式，由换电重卡运送至鄂尔多斯集运站；第二段为干线运输，由鄂尔多斯集运站运送至包头G7 西部陆港，两地之间超过700 台换电重卡通过甩箱运输实现循环装卸、即停即走，显著减少了煤矿坑口和电厂门前排队装卸时间，有效缓解了燃油重卡扎堆集中、怠速尾气长时间排放等现象；第三段为电厂端运输，通过换电重卡将G7 西部陆港的电煤集装箱运送至华电包头分公司等电厂。

依托包钢钢联物流公司，搭建包钢集团短道运输场景。通过建设包钢清洁运输车联网平台，配合智能车载终端，对厂区260台新能源重卡进行集中管理、智能调配。特别是包钢炼铁作业区与乌拉特前旗厂区间往返95公里的运输距离，与单块电池100-120 公里的续航里程高度匹配，通过换电站快速补能，司机运输效率可由原有2 趟/ 天提升至4-5 趟/ 天，大幅提升了车辆使用效率。

（三）发展成就

1.研发创新不断提升

包头市推动G7 物联公司联合北奔集团、启源芯动力、苏州绿控、上海交大内蒙古研究院等单位共同成立了内蒙古智慧物流碳中和技术创新研究院，通过整合产学研多方资源，深度谋划“智慧物流+ 绿色交通”融合发展新业态，为包头市汽车生产企业和物流运输企业提供运力挖掘、换电重卡场景搭建、政策理论分析等服务。

2.标准制定实现关键突破

包头市推动北奔集团牵头，联合行业头部企业，制定了《电动中重卡共享换电站建设及换电车辆技术规范》，在重卡换电接口和通讯、换电站建设、标准化运营管理等方面进行了规范，该文件2023年初已由内蒙古自治区标准化协会以团体标准名义正式发布，是内蒙古自治区第一个重卡换电标准。

三、试点城市重卡换电发展路径

（一）强化换电站建设保障

1.给予换电站建设用地保障

编制国土空间规划、控制性详细规划时统筹考虑换电站用地，保障重卡车辆换电设施建设用地需求; 鼓励换电运营企业与加油加气站合建换电站，将合建换电站的建设要求纳入土地供应条件，同时将换电站用地纳入公用设施营业网点用地范围。

2.简化换电站项目报备流程

对独立占地的集中式充换电站建设项目在办理备案手续、用地手续、建设工程规划许可证和施工许可证时一站式办理；换电站附属设施可与换电站建设一并报批。

3.做好换电站验收工作

参照国家及省级换电基础设施建设验收标准，明确对换电站选址、供电系统、换电站用充电机、换电站电池更换系统、换电站监控系统等重要系统的验收要求，采取文件验收+场站现场验收等恰当方式，对新建、扩建或改建的新能源汽车换电站组织专项验收。

4.换电站供电管理纳入配电网专项规划

将换电站供电纳入配电网专项规划，加强配套电网建设改造，合理预留高压、大功率换电保障能力，保证供电容量满足需求且具有包容性，同时对换电设施配套电网建设用地、廊道空间等资源予以保障。

5.给予新能源换电重卡通行便利

对新能源换电重卡提供绿色通行便利支持，优先办理通行证；除主城区外，在Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅰ级重污染天气应急响应时不限行；在示范期内，收费卡口等区域探索差异性收费试点，享受优惠政策。

（二）延展产业链条，优化产业生态

1.鼓励开展动力电池梯次回收利用

吸引具有规模化梯次回收利用能力的“白名单”企业布点试点城市，安排一定规模资金作为退役动力电池利用产业发展的引导资金，重点用于动力电池梯次回收利用示范性项目建设和要素支持。研究制定动力电池梯次回收利用补贴方案。

2.谋划引入“电池银行”

积极对接行业主管部门，结合试点城市建设实际需求，联合换电市场主体谋划引入“电池银行”；充分挖掘社会资本潜力，探索通过省市财政、政府产投基金、国企入股等形式,给予电池银行必要支持并明确资本结构; 商业银行基于“电池银行”市场主体初期投资额，提供一定额度的金融授信，给予专属贷款利率优惠。

3.优化换电车辆在流通环节的管理制度

在换电车辆年检、二手车流通、车辆报废等环节，针对换电车辆一致性检查，符合国家新能源汽车监测与动力电池回收利用综合溯源平台核查要求即可，不追求必须符合整车公告电池序列号，允许换电车辆在使用过程中灵活配置电池容量；允许换电车辆年检过程中对车身和电池安全性进行分离检查；换电车型报废后，允许将不含电池的车身进行单独报废处理。

4.完善运营环境，探索换电基础设施参与电网互动

鼓励换电运营企业和电力企业建立紧密战略合作关系，研究换电基础设施参与电网调节的互动方案；引导换电基础设施与电力系统协调发展，推动换电站参与电力市场化交易，实现换电站与电网高效互动。

（三）加强研发创新和技术推广，健全地方标准体系

1.鼓励政企学研开展换电技术联合攻关

充分发挥试点城市科技、教育、企业等资源优势，依托科研院所、重点企业、检测机构构建一个促进全产业链发展的创新合作平台。在关键技术、产品多样化、应用场景搭建等方面开展联合攻关，促进换电安全预警、智能充放电（V2G）、整车轻量化等共性技术取得突破性进展。重点围绕新能源换电整车集成、动力电池与箱体锁止装置、换电连接器、换电设备等领域持续提升自主研发水平与测试验证能力。

2.积极探索建立重卡换电标准体系

鼓励有关科研机构和优势企业在动力电池、换电设备、换电站建设与运营等领域，结合试点城市换电场景，积极开展换电标准体系建设，强化标准引领。

（四）加强换电运营监测管理

1.统筹重卡换电运营信息管理

依托现有平台和骨干企业，建立新能源汽车换电模式政府监管平台，强化各部门对新能源汽车换电模式的监管作用，保证所有的换电车辆、动力电池、换电站均接入平台，制定换电运营企业监管办法等，充分利用大数据技术加强换电行业的管理、监测、预警。

2.强化重卡换电站运营安全监管

明确重卡换电安全责任主体，按照“所有权经营权归谁，安全责任就归谁”的原则落实各方安全责任。加强换电站运营安全事前、事中、事后监管，要求换电运营公司每月开展换电设施安全自查工作，相关监管责任部门制定事故预警和紧急处置应急预案，人民政府承担起主体监管责任，执法部门严格依照法律法规对涉嫌违法违规行为进行查处。