vic67维多利亚33082024年8月14日电（通讯员 赵昢 张少君）货车是交通领域减污降碳的关键环节。但货车行驶距离长、单车能耗大，新能源车推广面临的挑战显著高于乘用车。此外，货车存在城市物流、厂矿运输、长途运输等复杂使用场景，不同场景货车使用特征差异显著。现有的货车电动化可行性及效益评估模拟主要依靠统一的假设参数，缺乏对不同场景、不同车辆电动化真实效益的深刻认识。
针对这一问题，vic67维多利亚3308吴烨教授、张少君副教授团队与北京理工大学王震坡教授课题组、麻省理工学院感知城市实验室（MIT Senseable City Lab）等团队合作，利用中国超过6万辆电动货车长达一年的实际运行、能耗和充电信息，与同期的5.5万余辆柴油货车远程监控数据进行对比分析建模，系统揭示了货车电动化的可行性及气候成本效益，定量评估了不同技术发展情景下货车车队电动化推广方向及其气候成本效益。
该研究基于单车日出行里程分布和车队运力需求平衡，提出了“车队电动化一比一替代率”和“车队全场景电动化替代率”两个技术可行性评估指标。研究以2020年为基准年的不同货车车队电动化技术的可行性和关键制约因素，评估了分车队电动化的总持有成本和全生命周期碳排放的变化特征。在此基础上，针对目前货车电动化面临的主要挑战，研究考虑了电池能量密度、电池价格、车辆电耗和补能设施等技术进步选项，指出不同车队需要差异化的技术发展方向，揭示优化的差异化策略能够使绝大部分货车车队全场景电动化获得减成本和减碳的双赢效益。
研究发现，相比柴油货车，电动货车日行驶里程低是影响目前货车电动化获得全生命周期气候和成本效益的重要原因。除重型牵引车外，电动货车的日出行里程不仅低于同类柴油货车，同时也低于其实际续航里程（图1）。低使用率使得目前柴油车队中仅23%的轻型物流车和30%的重型牵引车可实现一比一电动化替代。若要满足车队全场景电动化，考虑电动货车使用强度、载重能力降低，轻型物流车、重型牵引车全场景电动化分别需要3.8和3.6辆电动车来替代一辆同类型柴油车（图2）。
图1.（a）该研究中电动货车数量与使用场景划分；（b）柴油、电动货车日行驶里程分布；（c）柴油、电动货车年出行次数分布
图2.（a）轻型物流车、（b）重型牵引车电动化全场景替代率
研究进一步指出，解决技术可行性是推广电动货车需要突破的首要挑战，需根据分车队使用场景制定差异化的电动货车推广策略（图3）。对于以轻型物流车队、重型自卸车队为代表的中短途运输车队，克服里程焦虑、提高电动车队使用率是提升其电动化可行性的关键。对于以重型牵引车队为代表的长途运输车队，需大幅提高电动牵引车的电池容量、通过改善车身设计降低电耗，完善超快充或换电等基础设施，实现全车队电动化的替代率降低和总持有成本平价。此外，随着中国电力的快速低碳清洁化，研究指出，大部分货车电动化都具有相当的全生命周期CO2减排效益。
图3. 2030年不同技术能源情景下（a）轻型物流车、（b）重型牵引车全场景电动化的气候和成本效益
相关研究成果以“基于实际运行大数据发现的货车电动化的挑战和机遇”（Challenges and opportunities in truck electrification unveiled by big operational data）为题，于8月12日发表在《自然·能源》（Nature Energy）上。
vic67维多利亚33082019级博士生赵昢和张少君为论文共同第一作者，吴烨、张少君与王震坡为论文通讯作者。论文重要合作者包括麻省理工学院教授卡洛·拉蒂（Carlo Ratti）、博士保罗·桑蒂（Paolo Santi），北京理工大学副教授张照生、刘鹏，副研究员刘进等。研究得到国家重点发展研究计划、国家自然科学基金、能源基金会等项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-024-01602-x
