清華新聞網(wǎng)8月15日電（通訊員 趙昢 張少君）貨車是交通領(lǐng)域減污降碳的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但貨車行駛距離長、單車能耗大，新能源車推廣面臨的挑戰(zhàn)顯著高于乘用車。此外，貨車存在城市物流、廠礦運輸、長途運輸?shù)葟?fù)雜使用場景，不同場景貨車使用特征差異顯著。現(xiàn)有的貨車電動化可行性及效益評估模擬主要依靠統(tǒng)一的假設(shè)參數(shù)，缺乏對不同場景、不同車輛電動化真實效益的深刻認識。
針對這一問題，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院吳燁教授、張少君副教授團隊與北京理工大學(xué)王震坡教授課題組、麻省理工學(xué)院感知城市實驗室（MIT Senseable City Lab）等團隊合作，利用中國超過6萬輛電動貨車長達一年的實際運行、能耗和充電信息，與同期的5.5萬余輛柴油貨車遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)進行對比分析建模，系統(tǒng)揭示了貨車電動化的可行性及氣候成本效益，定量評估了不同技術(shù)發(fā)展情景下貨車車隊電動化推廣方向及其氣候成本效益。
該研究基于單車日出行里程分布和車隊運力需求平衡，提出了“車隊電動化一比一替代率”和“車隊全場景電動化替代率”兩個技術(shù)可行性評估指標。研究以2020年為基準年的不同貨車車隊電動化技術(shù)的可行性和關(guān)鍵制約因素，評估了分車隊電動化的總持有成本和全生命周期碳排放的變化特征。在此基礎(chǔ)上，針對目前貨車電動化面臨的主要挑戰(zhàn)，研究考慮了電池能量密度、電池價格、車輛電耗和補能設(shè)施等技術(shù)進步選項，指出不同車隊需要差異化的技術(shù)發(fā)展方向，揭示優(yōu)化的差異化策略能夠使絕大部分貨車車隊全場景電動化獲得減成本和減碳的雙贏效益。
研究發(fā)現(xiàn)，相比柴油貨車，電動貨車日行駛里程低是影響目前貨車電動化獲得全生命周期氣候和成本效益的重要原因。除重型牽引車外，電動貨車的日出行里程不僅低于同類柴油貨車，同時也低于其實際續(xù)航里程（圖1）。低使用率使得目前柴油車隊中僅23%的輕型物流車和30%的重型牽引車可實現(xiàn)一比一電動化替代。若要滿足車隊全場景電動化，考慮電動貨車使用強度、載重能力降低，輕型物流車、重型牽引車全場景電動化分別需要3.8和3.6輛電動車來替代一輛同類型柴油車（圖2）。
圖1.（a）該研究中電動貨車數(shù)量與使用場景劃分；（b）柴油、電動貨車日行駛里程分布；（c）柴油、電動貨車年出行次數(shù)分布
圖2.（a）輕型物流車、（b）重型牽引車電動化全場景替代率
研究進一步指出，解決技術(shù)可行性是推廣電動貨車需要突破的首要挑戰(zhàn)，需根據(jù)分車隊使用場景制定差異化的電動貨車推廣策略（圖3）。對于以輕型物流車隊、重型自卸車隊為代表的中短途運輸車隊，克服里程焦慮、提高電動車隊使用率是提升其電動化可行性的關(guān)鍵。對于以重型牽引車隊為代表的長途運輸車隊，需大幅提高電動牽引車的電池容量、通過改善車身設(shè)計降低電耗，完善超快充或換電等基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)全車隊電動化的替代率降低和總持有成本平價。此外，隨著中國電力的快速低碳清潔化，研究指出，大部分貨車電動化都具有相當?shù)娜芷贑O2減排效益。
圖3. 2030年不同技術(shù)能源情景下（a）輕型物流車、（b）重型牽引車全場景電動化的氣候和成本效益
相關(guān)研究成果以“基于實際運行大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的貨車電動化的挑戰(zhàn)和機遇”（Challenges and opportunities in truck electrification unveiled by big operational data）為題，于8月12日發(fā)表在《自然·能源》（Nature Energy）上。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院2019級博士生趙昢和張少君為論文共同第一作者，吳燁、張少君與王震坡為論文通訊作者。論文重要合作者包括麻省理工學(xué)院教授卡洛·拉蒂（Carlo Ratti）、博士保羅·桑蒂（Paolo Santi），北京理工大學(xué)副教授張照生、劉鵬，副研究員劉進等。研究得到國家重點發(fā)展研究計劃、國家自然科學(xué)基金、能源基金會等項目的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41560-024-01602-x
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
