清華新聞網(wǎng)8月15日電（通訊員 趙昢 張少君）貨車(chē)是交通領(lǐng)域減污降碳的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但貨車(chē)行駛距離長(zhǎng)、單車(chē)能耗大，新能源車(chē)推廣面臨的挑戰(zhàn)顯著高于乘用車(chē)。此外，貨車(chē)存在城市物流、廠(chǎng)礦運(yùn)輸、長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)葟?fù)雜使用場(chǎng)景，不同場(chǎng)景貨車(chē)使用特征差異顯著?，F(xiàn)有的貨車(chē)電動(dòng)化可行性及效益評(píng)估模擬主要依靠統(tǒng)一的假設(shè)參數(shù)，缺乏對(duì)不同場(chǎng)景、不同車(chē)輛電動(dòng)化真實(shí)效益的深刻認(rèn)識(shí)。
針對(duì)這一問(wèn)題，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院吳燁教授、張少君副教授團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)室（MIT Senseable City Lab）等團(tuán)隊(duì)合作，利用中國(guó)超過(guò)6萬(wàn)輛電動(dòng)貨車(chē)長(zhǎng)達(dá)一年的實(shí)際運(yùn)行、能耗和充電信息，與同期的5.5萬(wàn)余輛柴油貨車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析建模，系統(tǒng)揭示了貨車(chē)電動(dòng)化的可行性及氣候成本效益，定量評(píng)估了不同技術(shù)發(fā)展情景下貨車(chē)車(chē)隊(duì)電動(dòng)化推廣方向及其氣候成本效益。
該研究基于單車(chē)日出行里程分布和車(chē)隊(duì)運(yùn)力需求平衡，提出了“車(chē)隊(duì)電動(dòng)化一比一替代率”和“車(chē)隊(duì)全場(chǎng)景電動(dòng)化替代率”兩個(gè)技術(shù)可行性評(píng)估指標(biāo)。研究以2020年為基準(zhǔn)年的不同貨車(chē)車(chē)隊(duì)電動(dòng)化技術(shù)的可行性和關(guān)鍵制約因素，評(píng)估了分車(chē)隊(duì)電動(dòng)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(duì)目前貨車(chē)電動(dòng)化面臨的主要挑戰(zhàn)，研究考慮了電池能量密度、電池價(jià)格、車(chē)輛電耗和補(bǔ)能設(shè)施等技術(shù)進(jìn)步選項(xiàng)，指出不同車(chē)隊(duì)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(chē)車(chē)隊(duì)全場(chǎng)景電動(dòng)化獲得減成本和減碳的雙贏(yíng)效益。
研究發(fā)現(xiàn)，相比柴油貨車(chē)，電動(dòng)貨車(chē)日行駛里程低是影響目前貨車(chē)電動(dòng)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(chē)外，電動(dòng)貨車(chē)的日出行里程不僅低于同類(lèi)柴油貨車(chē)，同時(shí)也低于其實(shí)際續(xù)航里程（圖1）。低使用率使得目前柴油車(chē)隊(duì)中僅23%的輕型物流車(chē)和30%的重型牽引車(chē)可實(shí)現(xiàn)一比一電動(dòng)化替代。若要滿(mǎn)足車(chē)隊(duì)全場(chǎng)景電動(dòng)化，考慮電動(dòng)貨車(chē)使用強(qiáng)度、載重能力降低，輕型物流車(chē)、重型牽引車(chē)全場(chǎng)景電動(dòng)化分別需要3.8和3.6輛電動(dòng)車(chē)來(lái)替代一輛同類(lèi)型柴油車(chē)（圖2）。
圖1.（a）該研究中電動(dòng)貨車(chē)數(shù)量與使用場(chǎng)景劃分；（b）柴油、電動(dòng)貨車(chē)日行駛里程分布；（c）柴油、電動(dòng)貨車(chē)年出行次數(shù)分布
圖2.（a）輕型物流車(chē)、（b）重型牽引車(chē)電動(dòng)化全場(chǎng)景替代率
研究進(jìn)一步指出，解決技術(shù)可行性是推廣電動(dòng)貨車(chē)需要突破的首要挑戰(zhàn)，需根據(jù)分車(chē)隊(duì)使用場(chǎng)景制定差異化的電動(dòng)貨車(chē)推廣策略（圖3）。對(duì)于以輕型物流車(chē)隊(duì)、重型自卸車(chē)隊(duì)為代表的中短途運(yùn)輸車(chē)隊(duì)，克服里程焦慮、提高電動(dòng)車(chē)隊(duì)使用率是提升其電動(dòng)化可行性的關(guān)鍵。對(duì)于以重型牽引車(chē)隊(duì)為代表的長(zhǎng)途運(yùn)輸車(chē)隊(duì)，需大幅提高電動(dòng)牽引車(chē)的電池容量、通過(guò)改善車(chē)身設(shè)計(jì)降低電耗，完善超快充或換電等基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)全車(chē)隊(duì)電動(dòng)化的替代率降低和總持有成本平價(jià)。此外，隨著中國(guó)電力的快速低碳清潔化，研究指出，大部分貨車(chē)電動(dòng)化都具有相當(dāng)?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(chē)、（b）重型牽引車(chē)全場(chǎng)景電動(dòng)化的氣候和成本效益
相關(guān)研究成果以“基于實(shí)際運(yùn)行大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的貨車(chē)電動(dòng)化的挑戰(zhàn)和機(jī)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(jí)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(jìn)等。研究得到國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、能源基金會(huì)等項(xiàng)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
