關于牽引車不同技術路線的TCO對比分析及預測

摘要： 近年來，國際油價高企、基建放緩與運輸需求下滑，疊加國家“雙碳”政策的實施，促使商用車物流運輸行業面臨新舊動能轉換、運力過剩及運價下行的多重挑戰。在此背景下，車輛的全生命周期成本（TCO）成為用戶購車時的重要考量因素。本文聚焦于牽引車，構建了涵蓋購置、使用、維護、殘值及環境成本的全面T C O 分析模型，對燃油、燃氣、電動、氫燃料及甲醇等不同能源形式的牽引車進行經濟性量化對比。此研究旨在為物流企業提供科學依據，助力其優化技術路線選擇與運營策略，實現成本節約與綠色發展。

關鍵詞：牽引車；技術路線；TCO 分析

中圖分類號：U462 DOI ：10.20042/j.cnki.1009-4903.2024.03.001

0 引言

低碳化已成為全球汽車產業長期關注的關鍵技術方向之一。當前，各國整車企業正積極采取多元化策略，加速推進不同技術路線的發展與進步，這些技術路線涵蓋了燃油、燃氣、電動、燃料電池以及甲醇等多種類型。

傳統燃油車的優勢在于購車成本低、加油設施普及，缺點在于排放污染大、燃油價格受國際油價影響波動較大；燃氣車以天然氣為清潔燃料，優勢在于排放污染較少、運營成本較低，缺點在于加氣站覆蓋率低、售價普遍高于燃油車；電動車優勢在于零排放、噪聲低、運營費用低，缺點在于購車成本高、充電設施不足、續航里程受限、不適合長途運輸等；氫燃料車的優勢在于零排放、長續航里程、燃料可再生，缺點在于基礎設施不完備、氫氣能源成本高、安全性要求高；甲醇則具備與傳統油車相似的性質，能夠利用現有加油站進行儲存和輸送，且對車輛結構的改造較為容易，加之燃料費用約為汽油的50%且能效高、CO2 及PM2.5 排放少，正受到世界各國的廣泛關注與投入[4]。不過，甲醇的毒性和腐蝕性可能降低發動機耐久性，且其熱值較低、啟動性差，可能限制了在極端環境下的應用。

鑒于各類牽引車均擁有獨特的優缺點，本文將從客戶用車的全生命周期成本（ TCO） 角度出發，深入分析并評價燃油、燃氣、電動、氫燃料及甲醇牽引車在經濟性方面的表現，以期為物流企業和用戶提供科學的決策依據。

1 TCO 分析模型

TCO（Total Cost of Ownership） 即車輛的全生命周期成本，是指產品從用戶購買、使用維護到最終產品報廢這一過程中所發生的成本總額，幫助用戶了解車輛的整體支出，從而選擇最佳的運輸車型和增值服務。TCO 成本（Ct） 主要由5 部分組成：購置成本（Cb）、使用成本（Cu）、維護成本（Cm）、車輛殘值（Cs）和環境成本（Ce）[1]。計算方法見公式（1） ：

Ct=Cb+Cu+Cm-Cs+（Ce） （1 ）

式中，TCO 成本（Ct） 為汽車在全生命周期所發生的總成本；購置成本（Cp） 為消費者在初期購買車輛時的支出費用， 包括購車費用、購置稅、上牌費用等；使用成本（Cu） 為車輛在全生命使用周期內的所有能源使用費用、保險費用及車船稅；維護成本（Cm） 為車輛的維修、保養費用；車輛殘值（Cs） 為車輛開滿一定期限后， 用戶對車輛進行轉賣處置的折舊費用；環境成本（Ce） 包括限行、補能時效、便利性等影響車輛使用效率的因素。在本次TCO 分析中，暫不考慮環境成本（Ce） 的影響。

2 不同技術路線成本及關鍵參數預測分析

根據《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》結合當前市場行情的深入分析，本文繪制了搭載不同動力系統車輛的核心部件當前價格及其在2030-2035 年的趨勢預計，如表1 所示 。

3 不同路線TCO 成本分析

在對比燃油、燃氣、電動、氫燃料、甲醇這5 款不同動力形式的牽引車時，本次計算選取了市場主流的6×4 牽引車型作為分析對象。

3.1 購置成本

在評估5 款車型的購置成本時，我們主要參考了當前市場行情中的車輛價格。值得注意的是，電動車、氫燃料車和甲醇車作為新能源汽車，通常享有來自政府的政策扶持，包括不同程度的購車補貼和免征購置稅等優惠政策。由于各地政策存在差異，且政府補貼的具體金額和條件可能隨時間變化，因此在本分析中暫時不考慮政府補貼的具體影響。電動車、氫燃料車和甲醇車均按免征購置稅計算。車輛上牌費及雜費、車輛運營證一般由4S 店代辦，普遍價格為1 000元左右。具體購置成本分析見表2。

3.2 使用成本

鑒于不同車型的車價差異，其保險費用亦有所不同。本分析未納入新能源汽車享受的車船稅免征政策優惠。車型全生命周期行駛里程為100 萬km，年均行駛里程為20 萬km，其中高速公路行駛占比高達90%。考慮到全國各地高速公路收費標準略有差異，本分析采用基本費率2.4 元/km 作為計重收費標準。

各動力能源計算單價均按照市場水平。此外，燃油車在行駛過程中還需額外消耗尿素液，以滿足國Ⅵ排放標準。人員工資在不同情境下相對固定，所以本分析未將其納入計算范圍。不同技術路線牽引車使用成本分析見表3。

3.3 維護成本

車輛的維護成本涵蓋了定期保養與日常使用中的維修費用，其中輪胎更換費用占據顯著比例。針對本文所選的6×4 牽引車型，主車配備10 個輪胎，掛車配備12 個輪胎，輪胎壽命設定為20 萬km，即每年需更換一次，底盤輪胎單價1 200 元/ 個，掛車輪胎單價800 元/ 個，因此年輪胎更換費用為2.16 萬元，全生命周期（5 年100萬km）內輪胎更換總費用為10.8萬元。

除了輪胎更換這一共同費用外，不同動力源車型在日常維護上各有其特定成本和注意事項：

燃油車和燃氣車需定期更換發動機機油及濾芯，變速器、緩速器、驅動橋等部位的潤滑油或齒輪油，并需對后處理系統、進氣系統、空調系統進行清潔及濾芯更換，以確保燃料清潔度和尾氣排放達標。此外，燃油車還需對尿素系統進行清洗，并更換尿素泵濾芯。

電動車具有零排放和低噪聲的優勢，其維護成本相對較低。由于電動車結構簡單，無發動機總成，因此可以節省與發動機相關的維護費用。電動車僅需定期更換電池電機冷卻液、變速器及驅動橋等潤滑油，并需更換打氣泵油過濾和打氣泵空氣濾清器。

氫燃料車同樣具備零排放和高效能特點，但其維護成本相對較高。鑒于氫氣的高溫高壓特性，需定期檢查發動機外殼及電纜以確保安全。同時，氫氣的純度和去離子導電率對發動機運行至關重要，需定期檢查去離子導電率并更換燃料電池系統的去離子器及冷卻液。

甲醇車日常維護保養項目與傳統燃油燃氣車相似，但考慮到甲醇對汽車部件可能產生的腐蝕影響，需采取特別處理措施（ 如防腐蝕措施），這可能會增加特定的維護成本。

維修保養費用因車型、品牌、使用條件等因素而異，無統一固定數據。經估算，電動車的年維修保養費用設定為2 000元，而其余4 款車型（ 燃油車、燃氣車、氫燃料車、甲醇車）的年維修費用統一設定為5 000 元。具體維護成本分析見表4。

3.4 車輛殘值

車輛殘值是指車輛在使用一段時期后， 將其轉賣處置的折舊價格， 該價格取決于車輛轉賣時的狀態， 包括性能表現、可靠性程度以及日常維護的保養情況等多個方面。本文選取的牽引車在完成5 年行駛100 萬km 后， 可以認為車輛殘值較低。車輛殘值以5% 計算。具體車輛殘值分析見表5。

3.5 環境成本

包括限行、充能時間和使用便利性等影響車輛使用效率的因素，在本次TCO 分析中，暫不考慮環境成本的影響。

綜上，不同動力形式牽引車按照全生命周期5 年100 萬km 的TCO 成本見表6。

4 新能源車型未來TCO 成本預測

隨著環保意識的日益增強和清潔能源技術的飛速發展，電動車、氫燃料車及甲醇車作為未來交通工具的重要方向，正受到前所未有的關注。隨著電動車技術的不斷成熟與產量的大幅提升，規模化效應顯現，加之電池成本的快速下降，電動車的生產制造成本將持續降低。同時，充電設施的廣泛普及也將進一步降低電動牽引車客戶的購買與使用成本。不過值得注意的是，續航里程依然是影響電動車普及應用的關鍵因素，需要業界持續努力進行技術創新與優化。

隨著氫燃料技術的不斷進步，預計在2030 年，氫燃料基礎設施將得顯著完善，氫燃料加氫站點的建設將更加普及。2030 ～2035 年，被視為商用車燃料電池系統全面達到產業化要求的關鍵時期。在此階段，通過不懈努力，燃料電池系統的額定功率、質量功率密度、系統效率及環境適應性將得到進一步提升，目標是將燃料電池系統成本降低至600 元/kW[2]。

在車載儲氫系統方面，當前主要采用高壓氣態儲氫技術，儲氫瓶多為Ⅲ型，以35 MPa 高壓容器儲氫為主流應用方案。值得注意的是，70 MPa 儲氫技術已取得重大突破，國內多家企業已推出氫氣瓶產品，但在關鍵材料（ 如碳纖維等氣瓶生產材料） 及零部件（ 如瓶口閥、減壓閥、氫濃度傳感器等） 方面，仍較大程度依賴進口。預計將在2030 ～2035 年實現Ⅳ型瓶的批量生產，并推動液氫溫區瓶口閥的國產化進程，力爭將系統成本控制在氫氣2 000 元/kg（ 以儲氫能力計） 以內。

對于燃料電池商用車而言，預計在2030～2035 年，其整車成本有望控制在50 萬元以內。就氫氣運輸而言，當前主要依賴20 MPa 長管拖車進行。短期內（3～5 年），計劃通過增加長管拖車數量或提升運輸氫氣的瓶組壓力（ 降低20% 的公路運輸費用） 來優化成本。長遠來看，隨著氫氣輸配管道的建設，預計氫氣的運輸成本將降低80%以上。因此，到2030～2035 年，氫氣單價有望達到25 元/kg，這將極大降低客戶的用車成本。

我國甲醇當前生產工藝以煤制（ 灰醇） 為主，綠醇相對較少，在碳達峰碳中和目標推動下，綠醇迎來發展風口。目前，全球范圍內雖已有許多港口和碼頭建立了甲醇存儲、分銷基礎設施[6]，但綠色甲醇價格依舊高昂，導致其在貿易市場上的體量相對較小，與傳統灰醇在價格上相比尚不具備競爭力。我們假設到2030 年，甲醇車使用灰醇的成本將與當前價格持平，并基于此進行TCO 成本的計算。2030 年不同技術路線TCO 成本預測見表7。

從圖2 可以看出，目前氫燃料車的TCO 成本相較于燃油車、燃氣車、電動車以及甲醇車而言較高，而電動車與燃氣車TCO 成本相當，經濟性最優。展望至2030 年前后，隨著技術進步和規模效應的顯現，電堆和氫氣的價格預計將會有所下降。這一趨勢將使得氫燃料車的TCO 成本逐漸接近傳統燃油車的水平。而對于純電動汽車而言，隨著電池技術的不斷成熟和規模化生產帶來的成本降低，電機等關鍵部件的價格也將進一步下降。這些因素共同作用，將使得純電動汽車的全生命周期成本進一步降低，從而進一步擴大其在經濟性上的優勢。

5 結論

本文通過建立牽引車全生命周期成本分析模型，綜合考慮了購置、使用、維護以及殘值等多項成本，對燃油、燃氣、電動、氫燃料及甲醇5 種技術路線車型進行了量化對比分析。當前，得益于電費成本低和電池技術的進步，電動車經濟性最優，而受氫氣成本高和基礎設施建設滯后影響，氫燃料車的應用推廣還有很長的路要走。

展望至2030 年前后，電動車的經濟性優勢預計將得到進一步鞏固，但續航里程或成為其在特定場景下，尤其是長途標載市場中推廣的關鍵瓶頸。與此同時，隨著制氫技術的不斷突破和氫氣基礎設施的逐步完善，氫燃料車的經濟性有望進一步提升。其快速補能的優勢能夠有效緩解續航里程的焦慮，加之雙碳目標的強力推動，氫燃料車有望迎來重大的發展機遇。

此外，傳統能源車輛盡管面臨著新能源車的競爭壓力，但憑借其能耗的持續降低和在某些場景下的性能優勢，仍將在一定范圍內并存發展。而甲醇車，作為一種新興的清潔能源車型，其環保特性和發展潛力同樣值得關注，未來或將在特定領域發揮重要作用。

參考文獻

[1] 盧兵兵，黃真. 基于TCO 分析氫氣價格對燃料電池重卡經濟性的影響［J］.上海汽車，2021（09）：15-21.

[2]中國汽車工程學會主編.節能與新能源汽車技術路線圖2.［0 M］.北京：機械工業出版社，2020.12.

[3] 朱成，劉頔，騰欣余，等.新能源汽車綜合經濟性對比分析及預測研究[J].汽車工程，2023，45（02）：333-340.

[4]白秀軍.甲醇汽車的應用技術及發展趨勢分析[J].汽車實用技術，2021，46（13） ：19-22.

[5]白秀娟，劉春梅，蘭維娟，等.甲醇能源的發展與應用現狀[J].能源與節能，2020（01）：54-55+67.