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大幕开启,新能源重卡风光无限(上篇)

 一点进步 2022-10-17 发布于山东

*转载文章不代表本站观点。

本文来自微信公众号“BCG波士顿咨询”(BCG_Greater_China)作者:BCG波士顿咨询


摘要

全球新能源重卡市场,尤其是纯电动重卡市场未来发展前景可观。中美纯电动重卡行业蓬勃发展,各类玩家积极布局。纯电动重卡在中短期内仍将是新能源重卡的主要技术路线,同时中美重卡运输市场里,短距离运输需求占比较高,新能源重卡尤其是纯电动重卡已能较好地满足需求。从各类政策扶持到配套基础设施的加速推进,纯电动重卡生态体系的完善也为行业整体迈向规模化提供了坚实保障。

发展新能源重卡是大势所趋

全球气候变暖问题日趋严重,传统化石能源日渐枯竭的大背景下,各行业都在探索绿色可持续发展之路。商用车行业也就此达成共识,积极推进新能源车辆的研发和商业化进程,尤其是其中的能耗污染大户——重卡。随着新能源重卡总体拥有成本(TCO)的经济性彰显,各种传统主机厂和新势力积极参与市场竞争,新能源重卡市场前景广阔。

 图源:源于网络
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重卡以柴油为主要燃料,在年行驶里程长、单位油耗高等多重因素叠加之下,重卡具有高油耗、高污染的特征,是当之无愧的污染大户。以中国市场为例,重卡在全国汽车保有量中占比虽然只有约3%[1],但1辆柴油重卡的碳排放量相当于近100辆乘用车[2]。同时,柴油重卡会产生大量氮氧化物和颗粒物,排放量分别达到汽车排放总量85%和65%[3]。为应对全球气候变暖,根据联合国《巴黎协定》的规定,全球平均气温上升幅度需控制在1.5℃以内。《IPCC全球升温1.5℃特别报告》进一步明确,为实现该目标,人为的二氧化碳排放量需要在2030年前减少45% ,到2050年实现零排放水平。中国政府亦就此做出“3060”双碳承诺[4],并出台相关规定,如国家第六阶段机动车污染物排放标准[5]进一步限制燃油车排放,持续出台零排放重型车激励措施,旨在降低重卡污染。因此,发展新能源重卡有助于在全球范围内早日实现碳中和目标,节能减排,实现绿色低碳可持续发展。

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经过全行业多年的不懈努力,包括相关电池成本的下降、电池能量密度的提升以及相关配套设施的完善,新能源重卡的TCO[6]将会持续优化。在中国,预计到2023年,纯电动重卡的TCO将与柴油重卡持平,氢燃料重卡则需要等到2028—2029年才会低于柴油重卡,但仍不如纯电动重卡的TCO表现。长期来看,2030年以后,无论是欧美还是中国市场,各类新能源重卡的成本优势将会显著优于传统柴油重卡。值得注意的是,TCO并非一成不变,其与全球政治经济环境紧密相关,例如国际冲突会进一步加剧柴油的价格上涨,短期内新能源重卡的TCO经济性更优于柴油重卡。

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发展新能源重卡已成为欧美和中国市场的共识。正是看到新能源重卡是未来大势所趋,不仅传统重卡主机厂开始布局推出新能源重卡产品,乘用车主机厂、自动驾驶科技公司等诸多跨赛道的玩家也在积极进入新能源重卡领域。

在中国,相比燃油重卡市场高度集中的竞争格局,新能源重卡,尤其是纯电动重卡市场欣欣向荣的同时也是群雄割据,尚未出现具有绝对领先优势的玩家。随着老牌玩家的转型和新玩家的不断加入,竞争态势胶着。值得注意的是,若干新势力玩家正在或有意计划开发纯电重卡平台,其竞争力不容小觑。

在美国,不仅戴姆勒(Daimler)、帕卡(Paccar) 、沃尔沃(Volvo)等老牌商用车制造商积极推出纯电动重卡产品,Nikola、特斯拉(Tesla)等新势力玩家亦纷纷开始推进重卡产品的生产落地。所谓众人拾柴火焰高,市场参与者的多样化将会进一步推动新能源重卡行业的规模化发展。

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零排放重卡在中国的渗透率将迅速提升。2021年中国新能源重卡销售虽然突破万辆,但渗透率仍不足1%;而2022年上半年销量已接近去年全年[7],预计下半年还将保持高速增长。根据BCG预测,2030年中国销售的中型及重型卡车中,20%为零排放卡车(即纯电动与氢燃料卡车,其中电动卡车为主,约占三分之二;氢燃料卡车占三分之一),2035年该渗透率将会进一步上升为40%[8]。

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纯电动重卡迈入高速发展期

纯电动重卡正迈入高速发展期,未来前景可期。从全球市场来看,一系列纯电动重卡旗舰产品预计自2022年下半年开始进入量产阶段,即将开启纯电动重卡规模化运营;中国市场上,2021年和2022上半年销售的新能源重卡中,九成以上是纯电动重卡,燃料电池占比仍然较低。

我们认为纯电动重卡在中短期内仍将是新能源重卡的主要技术路线,主要因为:

  • 相对于氢燃料电池重卡,中短期内纯电动重卡的技术更加成熟、配套更为完善。
  • 动力电池的成本下降和技术进步将快速改善纯电动重卡的运营经济性。
  • 随着产品续航的提升,结合换电和快充的部署,纯电动重卡续航瓶颈正在被逐渐解决,纯电动重卡场景覆盖能力将逐渐拓展。
  • 据统计,中国和美国的重卡运输场景均以短距离为主,尤其是美国市场常见的甩挂接驳方式下,其单趟运输距离会比中国点到点的运输距离更短,因此当前纯电重卡的续航里程已经能基本满足大部分的运输场景。

相较于氢燃料电池,

中短期内纯电动技术更为成熟

新能源重卡的主流技术路线有两种:纯电动卡车(BEV)依靠充电电池组驱动,无辅助动力源;氢燃料电池卡车(FCEV)依靠氢燃料电池驱动,通过空气中的氧气与自带的压缩氢气反应发电,结合电池为电机提供动力输出。混合动力由于仍需要内燃机,不是零碳排的技术路线,更多作为一种过渡技术方案,故本文不做重点讨论。

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从技术特点和发展成熟度来说,纯电动重卡与氢燃料电池重卡各有优势和局限:氢燃料重卡理论上可支持更长的续航和更高的载重,但当前的氢燃料电池技术仍不够成熟,燃料电池寿命尚不足以支撑整车生命周期的使用,且配套的制备、储运、加注产业链仍处于发展早期,导致车辆整体的购置和使用成本高昂。纯电动重卡的优势在于锂电产业链和配套设施更为成熟,安全性、稳定性和循环性更优,且配合换电和快充的部署解决补能问题,能一定程度上克服纯电系统在运载能力和续航里程上的固有限制,推广应用的难度更低。综上,我们认为纯电动重卡在中短期内仍将是新能源重卡最普及的技术路线。

动力电池的成本下降和技术进步

是纯电动重卡快速发展的重要推力

随着新能源乘用车需求的拉动,动力电池出货量急剧增长,电池成本在过去十年来下降了近九成。虽然近期锂电池原材料价格的上涨和电动车需求的持续增加推动了电池价格的短期回升,但长期来看,电池成本持续下降的趋势是确定的,预计至2035年仍有三分之二的降本空间[9]。电池成本的下降可以改善纯电动重卡的TCO,使纯电动重卡的运营经济性在中短期内达到比燃油重卡更优的水平。

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与动力电池的发展类似,随着新能源和智能汽车产业规模的扩张,规模化量产叠加技术进步带来成本下降的剧情将在上游关键硬件上重演,推动整个产业链日臻成熟。

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纯电动重卡的续航已能

覆盖中美大量运营场景的要求

中国重卡的运营场景并不局限于干线长途运输,实际上相当多样,其中纯电动重卡的续航可覆盖的场景占比可观。据交通运输部公路科学研究院统计,2020年我国货运车辆单车日均行驶里程为305公里[10]。BCG调研发现,如果将中国重卡的运营场景根据单程行驶距离切分为长距离(单程500公里以上)、中距离(单程200—500公里)和短距离(单程200公里以内),其中真正用于跨省长距离运输的重卡占比较低,而绝大多数重卡用于中距离的运输和短距离的接驳。

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在美国,重卡的运营场景也体现出与中国重卡类似的距离分布特征。根据2018年美国交通运输部的统计[11],当年由各类卡车运输的货物中,超过半数货物由100英里(约160公里)以内的短距离运输完成,其次是250英里以上(约400公里)的长距离和100—250英里(约160—400公里)的中距离运输。美国商务部另一项根据载重量划分车辆数及里程分布的统计也表明[12],不仅是绝大多数轻卡和中卡,大部分重卡(即额定载重量在11.8吨以上) 也主要用于100英里以内的运输。此外,由于美国重卡大多采用甩挂接驳的运输方式,相比中国的点到点运输,其单趟运输距离会更短。因此,纯电动重卡目前的续航里程基本已能满足大部分美国重卡运输的场景。

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得益于电池技术的进步和革新,纯电动重卡的续航不再是不可逾越的障碍——在续航里程上,当前已上市的纯电动重卡的平均续航里程接近300公里[13],已经可以基本满足单次续航里程200公里以内的运营场景,尤其是港口、矿区、半封闭园区等短距离场景。全球即将交付的几款旗舰纯电动重卡更是将冲击500公里以上续航里程,有望实现对中长距离运输的覆盖。比如,已经开始交付的Nikola TRE BEV携带753kWh的电池包,可达到350英里续航(约560公里)[14]。而Tesla Semi也宣称将提供300英里(约480公里)和500英里(约800公里)两种续航里程版本,且随着换电和快充的部署,纯电动重卡面临的场景限制在减少,应用范围得到了进一步拓展,例如Tesla Semi的目标是通过Tesla Semi Chargers在30分钟内充电至70%[15]。纯电动重卡很快将不再仅仅停留于小规模试点,而是逐渐成为实际运营工况下可行、经济的选择。

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纯电动重卡行业的生态体系

日臻完善

纯电动重卡的规模化、商业化落地不仅需要主机厂的参与,也需要生态体系各类伙伴的支持,包括以电池厂商为代表的各类上游供应商、充/换电站基建商/运营商、下游重卡车队客户、后市场服务提供方等;随着一系列支持性政策的出台及落地,纯电动重卡行业的生态也在逐渐健全,行业前景值得期待。

目前阶段,中国纯电动重卡的渗透率不足1%,原因涉及产业链的方方面面,如续航里程焦虑、购置成本限制、配套设施不足等。不止是新能源商用车领域,新能源乘用车的发展也经历了较长时间的市场教育、政策补贴、购置成本的下降,实现了十年间销量近300倍的增长,从2012年销量不到万台,发展到2021年全年销量近300万台[16],这与不断完善的新能源乘用车生态体系密不可分。

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纯电动重卡若要进一步实现规模化发展和全面商业化落地,也需要行业上下游多方共同努力,生态体系的搭建尤为重要。

首先,从上游来看,包括各类矿产资源提供商和Tier-1供应商(如三电系统、其他零部件供应商)。其中电池厂商是否能够在提升能量密度、使用寿命和安全性的基础上进一步降低电池价格,对于提升下游客户的购买意愿尤为关键。

其次,能源企业、充/换电站服务运营商在整个纯电动重卡生态体系中也扮演着颇为关键的角色。无论是充电还是换电模式,都是为了在纯电动重卡日常运营中将续航里程焦虑降低到最小。随着电网配套、财政支持和技术标准等方面的陆续跟进,纯电动重卡的充/换电站建设亦随之铺开,对于重卡主机厂和终端用户而言都有极大的信心提振作用。

同时,相比传统柴油重卡,现阶段纯电动重卡的购置成本仍相对较高,因此除了销售给车队客户的模式,提供电池租赁/回收、二手车交易等多元化的服务选项,完善后服务市场也有助于加速推进纯电动重卡行业的商业化进程。

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中国各级政府也在多个方面鼓励纯电动重卡行业的发展,包括购置补贴、开放路权等。以开放路权为例,已有多地对重卡的通行路权实行差别化管理,对新能源重卡采取放宽通行的交通措施,燃油重卡限行的路段与时段对于新能源重卡没有限制。

美国亦实施多重举措支持纯电动重卡发展。多个层级的政府提供购置补贴,各州政府还通过电费减免和驾驶便利等多种配套补贴降低纯电动重卡的使用成本,持续推动发展清洁能源经济。

从配套基础设施建设来看,国家层面已推出各种指导意见,鼓励发展建设充电站和换电站。截至2022年,全国重卡换电站保有量仅百余座[17],覆盖范围和密度有限,未来有很大的增长潜力。根据2021年底工信部的最新规定,全国总计选择11个试点城市开展新能源汽车换电模式应用试点工作,其中3个为重卡特色城市,预计推广换电车辆10万辆以上,换电站1,000座以上。

在大环境利好的时代背景下,众多能源方也积极响应,参与到换电站的建设中,包括绿电企业、石油企业、换电站运营服务商、整车企业、动力电池企业等。如国家电投、协鑫能科、中石化等领先能源方均已出台2025年换电站建设的明确规划。作为主机厂的三一重卡则是选择自行成立换电公司,于2021年底推出换电站,适配三一旗下的诸多重卡车型。下一步,各方应持续推进换电标准化进程,加速换电模式在更大范围内的推广与全面铺开。

[1] 公安部,中国汽车流通协会。

[2]Innovation Center for Energy and Transportation,能源与交通创新中心。

[3] 中华人民共和国生态环境部。

[4] 力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。

[5]  包括《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》和《重型柴油车污染物排放限制值及测算方法(中国第六阶段)》。

[6] 主要包括车辆成本、动力系统成本、能源消耗成本、人力成本等。

[7] 以上险量计。

[8] BCG,《全球绿色卡车转型风起云涌,商业运输何以为战?》(2022年5月)。

[9] 彭博新能源财经 (BloombergNEF)。

[10] 中国交通运输部公路科学研究院,《基于大数据的中国公路货运行业运行分析报告(2020)》。

[11]U.S. Department of Transportation, Freight Analysis Framework Version 4.5.1.

[12]U.S. Department of Commerce, Bureau of the Census, 2002 Vehicle Inventory and Use Survey, Microdata

[13]BloombergNEF,EVO Report 2022,

 https://about./electric-vehicle-outlook/。

[14] https:///tre-bev。

[15] https://www./semi。

[16] 中国汽车工业协会。

[17] 中国工程机械工业协会。

关于作者

许刚博士是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球资深合伙人,BCG工业品专项中国区负责人。

於晨是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人。

葛磊是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人。

王海旭是波士顿咨询公司(BCG)合伙人。

戴云汉是波士顿咨询公司(BCG)项目经理。

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