電動重卡市場發展現狀及趨勢分析

宋輝 張敬貴 王子燁 盧明哲 董旭陽

（北汽福田汽車股份有限公司，北京 102206）

主題詞：電動重型載貨汽車 發展現狀 對比分析 成本優勢 持續發展

1 電動重卡市場發展現狀

在多重利好因素的刺激下，2020年重型載貨汽車（指總質量25 t 以上的卡車）市場總銷量最終定格在162.3萬輛，刷新了重型載貨汽車年銷量紀錄，比2019年（117.4萬輛）上漲38%，凈增長近45萬輛[1]。

隨著我國對于環保問題的逐漸重視，新能源汽車行業發布較多利好政策，為我國新能源重型載貨汽車的研發和應用提供了較好的政策支撐。2017年，我國電動載貨汽車年銷量為6.2萬多輛，占卡車總銷量比重不到2%。其中以電動輕型載貨汽車為主，電動重型載貨汽車占比不足1%[2]。2018年以前，我國新能源重型載貨汽車市場發展緩慢，每年產銷規模不足1 000輛[3]。

隨著我國新能源汽車技術水平提升、電池成本降低、商業模式不斷創新，再加上國家加快推進柴油貨車污染治理工作，推動了新能源重型載貨汽車的研發和推廣。

2019年受“深圳藍”可持續行動計劃影響，新能源重型載貨汽車市場集中爆發，當年產銷超過5 000輛，深圳合計投入3 000 臺電動自卸車；其中比亞迪在深圳全年銷售2 000 臺電動自卸車，開沃在深圳拿下1 000 臺電動自卸車訂單。按照車型來看，當前市場上的電動重型載貨汽車以純電動自卸車居多，純電動牽引車只占很小比重。2019年銷量數據顯示，純電動重型載貨汽車自卸車全年銷量超過2 600 輛，牽引車僅130輛[4]。2020年受疫情影以及新能源補貼下降的因素導致新能源重卡整體市場下滑，全年新能源物流重卡共計銷售1 638 臺。市場結構趨于正常需求趨勢，新能源牽引車細分市場同比爆發式增長。

2 電動重型載貨汽車技術發展現狀

動力電池是新能源汽車的核心，消費者對整車最看重的4個關鍵要素（價格、續航、充電時間和安全性）均跟動力電池有關。在補貼政策的刺激下，動力電池基本朝著高能量密度、長續駛里程方向發展，能量密度平均每年提升10 W·h/kg，電池價格平均每年下降15%[5]。電動汽車對動力鋰電池的要求極高，其必須同時具有高的比能量和能量密度，高的比功率和功率密度，快速充電和深度放電的能力，以及使用壽命長、自放電率小和充電效率高、安全性好，且成本低、免維修、對環境無污染和可回收的一系列技術要求。

目前汽車行業采用鋰離子液態電池為主，中長期發展到固態電池、空氣電池、鋰硫電池。當前最熱的電池研發方向是固態電池，主流技術路線是全固態，理論能量密度800 W·h/kg，現有試驗樣品已達到400 W·h/kg。主流企業（如豐田、CATL）已紛紛投入固態電池研發，其理論壽命是目前鋰離子電池壽命的2～3倍，能量密度是目前鋰離子電池壽命的2倍。受限于工藝不成熟，目前產品的能量密度達到400 W·h/kg、放電倍率不到1 C，功率和壽命有待提高，預計在2022年之后小規模投產[7]。

驅動電機按照大類可以分為永磁同步電機和交流異步電機，目前新能源汽車驅動電機主流的是永磁同步電機，占裝機量的90%以上。通過對磁、電、熱耦合優化以及超導、非晶高導低損材料的應用，可有效提高電機功率密度，降低成本，電機效率目前最高可達95%，功率密度可達3.8～4.0 kW/kg[8]。對于新能源汽車驅動電機而言，電機的效率、功率密度和可靠性是用戶選擇時較大的考量。

電機電控占新能源汽車總成本的10%左右，電動牽引車的當前價格約8 萬元/套。由于行業處于激烈的同質化競爭中，并且補貼退坡的價格壓力從整車廠傳遞至電機電控供應商，預計電機電控的價格仍有一定的下降空間。

電機控制器通過電力電子技術對輸出電流、電壓和頻率進行控制，進而控制新能源汽車驅動電機的轉速和轉矩。與工業變頻器相比，電機控制器只有直流-交流的逆變部分，并且由于只需要考慮汽車啟停、市區和高速等有限的工況，但是對惡劣環境和高載波頻率的要求高于普通變頻器。IGBT 是電機控制器中的核心部件，起到功率變換的作用，占電機控制器的成本接近一半，目前主要均為進口[9]。

總體來說國內驅動電機產品與海外品牌處于同等水平，并且國內在電機生產成本上具備一定的優勢，電機控制器國產品牌在功率密度上和海外標桿產品仍有一定的差距，如與驅動電機匹配過程中對電機高效區間的擴大、噪聲與振動的抑制方面仍有提升空間，但差距也在逐步縮減。

目前市售電動重型載貨汽車主要集中在6×4 牽引車（總質量49 t）和8×4自卸/攪拌車（總質量31 t）車型。主流6×4電動牽引車有福田、華菱、比亞迪、北奔等品牌，電池普遍是磷酸鐵鋰類型，集中在寧德時代和比亞迪品牌，電池電量≥280 kW·h，續駛里程集中在200 km左右，見表1。

表1 典型電動牽引車參數

3 充電設施建設情況

中國新能源汽車市場是全球第一大新能源汽車市場，市場份額連續4 年超過50%。作為電動汽車的配套設施，充電樁在整個電動汽車普及、市場推廣過程中起到了不可或缺的作用。

從充電設備的類型上來看，交流充電樁和直流充電樁是現階段市場中最主要的2種類型，見表2。

過了幾天，老福又去醫院看母親。母親一本正經地說：“記得我上次跟你說的隔壁那個老羅嗎？她叫羅素青，昨天出院了，聽我說你是當警察的，還小有名氣，叫我無論如何把你請到她家去，說是她知道有人要害死她。你就抽時間去一趟吧？醫生覺得她雖然是小病大養，但精神緊張，對身體不好，你就幫著寬慰她一下吧。她沒結過婚，一個人挺可憐的。”

表2 不同類型充電樁對比

充電基礎設施市場經過初期政策的扶持，逐漸向好，規模在不斷擴大。由于早期規劃局限性，造成了短期規模增長大于需求，從而產生階段性快速增長、技術標準不統一，未對行業創造一個良好開局[10]。2015 年至2019 年我國充電樁保有量從6.6 萬臺增加到121.9 萬臺，2020 年新能源汽車充電樁正式被納入國家七大新基建，這將帶來充電樁建設新一輪提速。

按照用戶場景，充電樁可分為公共充電樁和私人充電樁，但是對于商用車來說，并沒有私人充電樁的概念，而是用戶、運營商或第3方投資建設的專屬充電樁，多為直流快充，用于運營車輛專用充電。

對于電動重型載貨汽車，普遍存在載重高、功耗高和運距長的特點，因此需要大電量動力電池滿足使用功率和續航要求。采用傳統的充電模式，一天需充電多次，每次需要1.5～2 h，大大降低純電動重型載貨汽車的運營效率。

換電模式基于解決電動用戶充電痛點而生，有效的解決了純電動重型載貨汽車在實際應用中存在的充電速度慢、續駛里程短、初期購車成本高的問題。換電模式用戶只需一次性支付或租賃不含電池的車體，大幅減少初期投入，直擊電動重型載貨汽車價格高昂的痛點[11]；換電重型載貨汽車搭載快速換電系統，換電時間只要3～5 min，滿足高頻工況運輸需求；將動力電池購置成本均攤到每一次能源補給的過程中，類似傳統加油模式，貼合用戶使用感受，真正實現用多少電花多少錢。換電、充電重卡優劣勢對比見表3。

表3 換電、充電重卡優劣勢對比

換電重型載貨汽車采用車電分離方式運營，不含電池的無動力車身可單獨銷售，以6×4 牽引車為例，換電重型載貨汽車無動力車身相比燃油車5年總成本可降低9.5%，具體測算見表4。

表4 6×4燃油牽引及換電牽引5年成本對比

換電重型載貨汽車如果采用租用電池及換電站的模式，可按照“換電服務費”方式結算，基礎電費按照換電站實際購價結算，服務體驗與傳統加油無差別，換電重型載貨汽車能耗費用=基礎電費+電池租金+換電服務費，其中電池租金按60 個月分攤測算，換電重卡使用成本節約33.3%，經濟性測算如表5。

表5 6×4牽引車傳統油車及換電車使用成本對比

4 存在的問題

電動重型載貨汽車相比傳統重型載貨汽車目前仍然存在3方面的問題。

4.1 電動重型載貨汽車整備質量明顯高于燃油重型載貨汽車

電動車的核心部件動力電池，目前由于電池技術的限制，電池的能量密度是有限的，提高電動車的續駛里程只能采用匹配更大電量的方式。雖然現階段電池的能量密度逐步提升，但純電動重型載貨汽車的續駛里程仍然受到電池容量的制約，且電池組本身的質量大小對于有限重要求的重型載貨汽車來說是致命的。目前6×4 電動牽引車普遍匹配280 kW·h 左右的電量，整備質量集中在11～12 t左右，相比傳統油車9 t 左右的整備質量，高出約25 %，續駛里程集中在200 km左右，經濟效益相比傳統重型載貨汽車有很大差距。電動重型載貨汽車降重是目前行業內一個比較重要的課題，各廠商都在為輕量化的目標做著各種嘗試，但目前效果不太顯著。

4.2 電動重型載貨汽車的初始購置成本遠高于燃油重型載貨汽車

由于純電動重型載貨汽車正處于研發使用的初始階段，市場沒有形成規模，成本目前仍然很高。動力電池的成本大約占電動重型載貨汽車整車成本的30%左右，目前電池成本約1元/（W·h）左右，相比傳統重卡的價格仍有很大差距。以比亞迪純電動自卸車為例，比亞迪純電動自卸車補貼前價格為100 萬元左右，比同類柴油車型（40 萬左右）價格明顯高出許多。值得慶幸地是動力電池的市場價格近幾年的年降幅度大約10%～15%，動力電池的技術在不斷迭代升級，電動車市場規模也在不斷增長，新能源重型載貨汽車的成本未來與傳統重型載貨汽車的成本差距會進一步降低。

4.3 電動重型載貨汽車的續駛相比傳統重型載貨汽車差距大

重型載貨汽車多運行在高速路上，在高速公路的服務區修建重型載貨汽車充電區仍困難重重，充電樁的建設用地也是一個必須面對的大難題。目前純電動重型載貨汽車的續駛里程普遍集中在300 km以內，且大功率充電設施不完善，不能滿足中長途運輸需求。多用于行駛范圍固定、行駛時間固定的領域，如港口、礦山等場地用車和固定線路運行，且需要運營用戶或者第3方投資建設專用充電設施，充電時間成本高，且需一天多次充電，嚴重影響重型載貨汽車的運營效率。目前華菱、北奔和福田創造性的引入換電模式，解決了電動重型載貨汽車用戶充電痛點，但是換電站前期投/入大，回本周期長，需要良好的運營條件才能體現經濟效益，比如長年運距、高油電差和規模效應等[12]。

5 未來發展趨勢

發展新能源汽車產業已上升為國家戰略，新能源汽車市場規模迅速擴大，產業發展已經到達從導入期向成長期過渡的關鍵階段，未來國家將通過路權、補貼、油耗限制、積分管理的一系列政策組合引導和推動新能源產業的發展。

由于電動載貨汽車沒有排放，即使在高污染天氣也可以正常運營，或在傳統車沒有路權的區域可以正常運營。因此基于環保政策要求，純電動重型載貨汽車在高排放場景如礦山、鋼鐵廠等領域，市場需求會不斷呈現，市場銷量未來會穩步增長。

此外，在礦山等場景下，通過實際運營經濟性測算，運輸活動強度越高，純電動重型載貨汽車相對同規格燃油車經濟性優勢越明顯，3 年之內TCO 可平衡。經濟性優勢未來會激發高強度、高成本運輸市場需求再一次爆發。