电动商用车正加速发展

作者：Walter Rentzsch 博士、Giovanni Schelfi 和 Wilfried Aulbur 博士

应对温室气体排放的必要性不容置疑，限制气温上升对地球和经济造成的负面影响也同样迫切。交通运输业占美国温室气体排放量的29%。中型和重型车辆占交通运输业的23%，商用车行业的参与者深知，他们必须成为推动行业脱碳解决方案的一部分。

电动汽车技术稳步发展，电池价格不断下降，更多专用平台涌入市场，车辆整体性能（例如续航里程）也得到提升。这些进步是在相对较短的时间内取得的。柴油发动机的发展历程已有约130年，而汽车行业大规模研发电池和纯电动汽车的历史还不到10年。

然而，随着商用车行业的发展方向逐渐明朗，二阶和三阶挑战也随之出现。

与柴油车相比，电动汽车的购置价格仍然过高，这对那些总拥有成本为正的应用场景产生了负面影响。运营限制使得目前电动汽车可部署的路线数量有限，或者需要比柴油车更多的电动汽车才能将货物从A点运送到B点。此外，充电时间仍然很长，这降低了资产利用率，并对现有的驾驶员薪酬模式提出了挑战。

调整运营策略

车队运营模式需要调整，并需要新的能力。停车位等基础设施限制了电气化方案的选择。车辆和基础设施的资金需求巨大，给车队的财务状况带来了压力，尤其是那些车辆较少的车队。与公用事业公司合作充满挑战，基础设施安装的周期通常是行业资产购置周期的数倍。

这些挑战，加上当前围绕电动汽车的激烈讨论，导致车队在考虑从柴油动力转向电动动力时，对技术风险的感知程度更高。在某种程度上，许多车队感到进退两难：一方面是尚不成熟的技术和商业模式，另一方面是监管和公众舆论的压力。

尤其值得注意的是，车队讨论的重点已经从车辆可用性（或者至少有所减少）转移到基础设施和电网可用性上。

为了更好地理解这种情况，并希望从中获得一些相关的启示和见解，我们决定模拟美国 3 级至 8 级商用车辆车队 100% 电气化的情况。

本研究旨在确定为支持中重型商用车车队100%实现纯电动汽车（BEV）普及，所需车辆充电基础设施、配电网基础设施以及发电和输电基础设施的总投资额。需要明确的是，本分析并非对纯电动汽车普及率随时间推移的发展趋势进行情景预测，而是基于合理的保守假设，尝试确定从燃油车向电动车过渡所需的投资额。

三个充电站

我们的模型区分三种基本充电地点类型：现场充电、本地沿途充电和长途车辆高速公路沿途充电。

现场充电涵盖车队自有场所的私人充电桩以及专为车队客户提供的共享充电站。本地途中充电适用于高里程的本地应用，并提供公共直流快速充电 (DCFC) 充电桩——这与现场充电混合使用的 2 级、3 级充电桩以及少数情况下使用的 DCFC 充电桩形成对比。高速公路途中充电则使用 DCFC 充电桩以及 2 级/3 级充电桩，用于为停放的卡车进行夜间充电。

为了进行本地充电网络模拟，我们利用了美国国家可再生能源图书馆 (NREL) 的车队远程信息处理数据，以确定 3 级至 8 级车辆在白天（不包括长途运输）的运行情况。里程分布和工况周期决定了夜间在车辆段充电和沿途“补电”充电的需求分配。基于这些信息，我们确定了需要在车辆段和沿途地点安装的充电基础设施。我们计算了每类车辆的平均负荷曲线，并结合各重量级别车辆的区域分布，从而能够模拟县级充电桩的安装情况和负荷曲线。

对于长途货车，我们分析了高速公路沿线加油站的现有分布情况，根据各路线的货车交通量确定了每个加油站需要充电的长途货车数量，并区分了快速充电和过夜充电的需求。这反过来又指导了各加油站的充电基础设施投资。此外，我们还生成了汇总的平均负荷曲线，从而能够模拟县级层面的充电桩安装和负荷曲线。

价格是……

假设6级至8级卡车的可用续航里程为250英里，本地路边充电采用500千瓦直流快速充电桩，高速公路充电采用1千瓦直流快速充电桩，我们的模型显示，充电桩、站点基础设施和公用设施服务方面的投资需求高达6200亿美元。其中，2级和3级现场充电桩的投资额占绝大部分，达5000亿美元。路边充电投资则几乎平均分配在本地500千瓦充电桩和高速公路1兆瓦充电桩上（分别为690亿美元和570亿美元）。

本地充电成本主要受重型车辆的影响，这些车辆需要在车库所在地进行3级甚至直流快速充电。按每辆车计算，重型车辆所需的充电基础设施投资为14.5万美元，而中型车辆则为5.4万美元。…