基于對比分析法的純電動冷藏車的經(jīng)濟性分析

周俊1 李文海1 張成領(lǐng)2 孟升1

1. 漢陽專用汽車研究所

2. 濟南汽車檢測中心有限公司發(fā)動機試驗室

運用對比分析法對純電動冷藏車和傳統(tǒng)燃油冷藏車的運行成本和全生命周期成本進行比較，以分析純電動冷藏車的經(jīng)濟性。通過靈敏度分析找出影響純電動冷藏車全生命周期成本的關(guān)鍵因素，經(jīng)過對比分析表明，純電動冷藏車相較于傳統(tǒng)燃油冷藏車而言，其運行成本較低，然而其全生命周期成本卻遠高于傳統(tǒng)冷藏車。文章的分析結(jié)果對純電動冷藏車的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用具有一定指導(dǎo)意義。

世界石油的減少促進了新能源汽車的快速發(fā)展，而且新能源汽車已經(jīng)從純電動乘用車逐步擴展到純電動專用作業(yè)類汽車和純電動貨車，其中包含純電動冷藏車。隨著生活水平的提升，生活節(jié)奏的加快，人們對速凍食品、生鮮食品的需求明顯增加。在眾多的速凍食品全程冷鏈中，城市最后一公里配送成為薄弱物流環(huán)節(jié)，如今“最后一公里”給人們帶來的困難還沒能有效解決，國家又開始加大環(huán)保力度，對傳統(tǒng)燃油車的使用加以監(jiān)督和限制，而純電動冷藏車勢必可以作為冷鏈物流一個重要的運輸工具解決這一難題。在目前國家政策的推動下，純電動汽車不論是在購買費用還是上牌過程中都得到政策的支持，而且使用費用也逐漸降低。近年來，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，電池的價格不斷降低，使用壽命也在不斷延長[1]，另外純電動冷藏車零排放和低噪聲的特點也使其受到廣大消費者的喜愛，這也將明顯增加社會經(jīng)濟效益。

純電動冷藏車的性能特點

純電動冷藏車與傳統(tǒng)燃油冷藏車最大的不同在于不僅車輛行駛的動力源是電能，而且冷藏車廂的制冷機組還要依靠電能，因此在持續(xù)配送及正常工作狀態(tài)下對純電動冷藏車的性能要求很高。筆者選取某純電動冷藏車為例，定義型號為M5040BEV，該車配備容量為511 V/156 Ah的三元鋰電池，電機后置后驅(qū)；采用永磁同步電機，具有高效大扭矩的特點；整車設(shè)計過程中根據(jù)城市工況進行仿真優(yōu)化，充分發(fā)揮電機系統(tǒng)特點，動力輸出平穩(wěn)；零排放，使用成本低。該車設(shè)計性能參數(shù)見表1。

表1 M5040BEV整車設(shè)計性能參數(shù)

純電動冷藏車與傳統(tǒng)燃油冷藏車經(jīng)濟性比較

1. 經(jīng)濟性評價指標的確定

汽車經(jīng)濟性的評價指標眾多，但通常僅局限于同一種類汽車的比較，而本文要對兩種不同能源的汽車進行經(jīng)濟性比較，因此需要建立一個通用的評價體系。由于純電動車與燃油車消耗能源種類不同，因此換算成貨幣費用作為統(tǒng)一的指標進行比較，稱其為“能源費率”，其單位為100元/km。在進行對比試驗時，使其在相同工況下行駛相同的距離，然后再換算成貨幣進行對比，筆者選取某純電動冷藏車，取型號為M5040BEV（后文簡寫：M），選取某傳統(tǒng)傳統(tǒng)冷藏車N5040（后文簡寫：N）進行比較。

2. 經(jīng)濟性評價指標的對比

純電動冷藏車與傳統(tǒng)冷藏車主要差別在于動力系統(tǒng)與能源供應(yīng)方式不同，由于冷藏廂體僅作為專用裝置存在，且選擇可以相同，故不考慮在內(nèi)。電動車的主要成本是動力電池組、電動機和控制系統(tǒng)等，而燃油冷藏車的主要成本是發(fā)動機和變速器，兩車型生命周期行駛里程均按照50萬/km計算。

純電動和燃油兩種車輛全生命周期成本在進行計算時可選用如下公式：全生命周期成本=車輛購置成本+運行成本+維修保養(yǎng)成本+電池成本，M車整車購置成本約27萬元，N車整車購置成本約15萬元，M車耗電量約20 kW·h/100km，電費按均價0.6 元/kW·h計算，N車耗油按12.5 L/100km計算，油價按0#柴油價6.5 元/L計算，兩車型全生命周期行駛里程能量消耗量分別進行計算。M車動力電池的購置成本為3萬元，而電池的使用壽命為4萬km，在全生命周期行駛里程50萬km內(nèi)需要更換12次[2]，根據(jù)相關(guān)國家規(guī)定，車輛使用年限為10年[3]。M車系純電動汽車，動力源僅為電池，沒有發(fā)動機等一系列的動力機械傳動機構(gòu)，因此這方面的故障率會大大降低，因此其維修保養(yǎng)費僅為傳統(tǒng)燃油車的30%左右，N車年均維修保養(yǎng)費按1萬元計算，那么M車年均維修保養(yǎng)費可按3000元計算。二者全生命周期成本比較結(jié)果見表2。

表2 M5040BEV與N5040的全生命周期經(jīng)濟性比較

根據(jù)表2可以看出，由于M5040BEV為純電動汽車，因此沒有燃油消耗，其能源費率僅為N5040的14.8%，從這一點上來看，純電動冷藏車的經(jīng)濟性要遠好于燃油冷藏車。雖然如此，M5040BEV的整車價格和電池成本占了相當(dāng)大的比重，約占全生命周期成本的87.5%，因此這也說明此兩項成本在經(jīng)濟性方面影響非常大，如無法降低，則純電動冷藏車的全生命周期成本并不會優(yōu)于燃油汽車。

經(jīng)濟性影響因素靈敏度分析

1. M5040BEV的經(jīng)濟性靈敏度分析

靈敏度分析是指分析一個系統(tǒng)或模型的狀態(tài)變化對系統(tǒng)參數(shù)變化的敏感程度的方法，還可以利用靈敏度分析確定哪些參數(shù)對系統(tǒng)或者模型的影響程度較大。探究經(jīng)濟性影響因素可以間接通過分析參數(shù)變化率引起的汽車全生命周期成本的變化率來獲得[4]。文章對M的全生命周期成本進行單因素靈敏性分析，分別選取了電價、電池價格、電池壽命以及M的整車購買價格這幾項對經(jīng)濟性影響較大的參數(shù)來進行靈敏度分析，設(shè)定各指標的變化范圍為-10%～+10%，每次的變化幅度為5%，求出在不同的變化幅度下全生命周期成本的變化率，并計算靈敏度系數(shù)β=Δa/Δf。其中，Δa為不確定因素f發(fā)生Δf變化率(即20%)時，評價指標a的相應(yīng)變化率(%)[5]。

式中，a（M5040BEV）為純電動冷藏車M5040BEV的評價指標對應(yīng)靈敏度；Pi為各不確定因素對應(yīng)價格；f為因素變化率。

根據(jù)公式1，計算M5040BEV車型各不確定性因素的靈敏度分析見表3。

表3 M5040BEV的經(jīng)濟性靈敏度分析

通過表3各項數(shù)據(jù)可知，對M5040BEV影響較大的因素有電池購置價格、電池使用壽命和整車購置價格，電費價格影響最小。另外電池使用壽命與因素變化率呈現(xiàn)負相關(guān)，說明電池壽命降低導(dǎo)致M5040BEV全生命周期成本增加，影響力大于整車購置價格，低于電池購置價格。

2. N5040靈敏度分析

同樣，由公式1演變出公式2：

式中，aN5040為冷藏車N5040的評價指標對應(yīng)靈敏度；Pi為各不確定因素對應(yīng)價格；f為因素變化率。

根據(jù)公式2，利用N5040各成本影響因素對全生命周期成本進行靈敏度分析，其影響見表4。

表4 N5040的經(jīng)濟性靈敏度分析

通過表4中因素靈敏度分析可知，整車購置價格變化率對N5040靈敏度系數(shù)為22.86%，表中影響最大的因素是油價為61.90%，甚至高于變化率電池購置價格對M5040BEV成本的影響。

3. 對比分析

綜合上述M5040BEV與N5040兩種不同車型的經(jīng)濟性靈敏度分析，對比分析統(tǒng)計結(jié)果見表5。

表5 各因素靈敏度分析統(tǒng)計表

通過表5中各因素靈敏度分析統(tǒng)計可知，純電動冷藏車M5040BEV的靈敏度因素的大小排序依次是：電池購置價格＞電池使用壽命＞整車購置價格＞電費；傳統(tǒng)燃油冷藏車N5040的靈敏度因素的大小依次是：油價＞整車購置價格。通過縱向比較靈敏度系數(shù)值可知，靈敏度因素從大到小的順序依次為：傳統(tǒng)燃油冷藏車的油價>純電動冷藏車的電池購置價格＞純電動冷藏車的電池使用壽命＞純電動冷藏車的整車購置價格＞燃油冷藏車的整車購置價格＞純電動冷藏車的電費。

結(jié)語

通過對M5040BEV和N5040兩種車型進行的經(jīng)濟性比較結(jié)果來看，在整體運行成本方面，純電動冷藏車遠低于傳統(tǒng)燃油冷藏車，但是全生命周期成本卻是純電動冷藏車遠高于傳統(tǒng)燃油冷藏車，而且影響純電動冷藏車全生命周期成本的主要因素為電池價格、電池壽命和整車價格。因此，在未來的發(fā)展中，必須要努力降低整車生產(chǎn)成本，通過引進先進技術(shù)來降低電池的制造成本并延長電池的使用壽命，才能進一步提高純電動冷藏車的經(jīng)濟性。

如今石油資源的日漸匱乏已經(jīng)導(dǎo)致了燃油價格的居高不下，國家環(huán)保要求逐步加嚴。因此，從長遠的經(jīng)濟性考慮，純電動冷藏車的優(yōu)勢必將越來越明顯，取代傳統(tǒng)燃油冷藏車必將成為大勢所趨。