“低碳交通”知享会
2024年09月19日
第二部分:绿色货运的路径探索:全球零碳货运走廊战略与实践
ITDP 新型交通项目主管 邓涵
(P1)关于零碳货运走廊,我们需要回答两个问题:为什么要选择货运走廊,以及什么是零碳货运走廊。首先,从所有货运方式中我们可以看到,65%以上的碳排放来源于道路运输。因此,如果没有抓住道路运输的减碳,就等于没有抓住整个交通领域减碳的关键。此外,一项在中国进行的研究更清晰地表明,尽管货车在中国的汽车总量中仅占9%,但其温室气体排放量却高达53%。这一数据进一步凸显了道路运输在交通减碳工作中的重要性。因此,我们的道路运输工作尤为关键,零碳货运走廊的提出正是为了应对这一挑战。
(P2)我们可以想象一下未来绿色货运的最终形态,道路运输是关键,它可以通过两种方法进行减碳:一是结构化调整,即通过多式联运转向铁路、水路等更清洁的交通方式;二是针对仍保留在道路货运的部分,通过能源结构优化实现脱碳转型。
在道路层面上,绿色货运的最终形态是我们目之所及的城市或城区中的货车都是零排放车。然而,要达到这一最终目标,我们需要一步步地推进。首先可能是局部的某个街区,然后延伸到一条走廊,再形成一个网络,进而覆盖一个区域,最后整个区域带动其相应的城市基础设施进行重新构建。
(P3)为什么选择走廊作为研究目标?因为走廊是道路货运绿色转型的一个最小单元。为什么说它是最小单元呢?
走廊其实基本包括了一个运输场景,即从A点到B点的运输过程,以及所需的零碳转型补能设施。例如,当道路运输转向新能源时,需要补氢、充电或换电等设施。因此,走廊是道路货运零碳转型的最小单元。
目前,大部分的试点都集中在走廊上。而一条走廊上不仅仅包括一种运输场景,还可能包括多种运输场景,每种场景都有其独特的运输特性。例如,钢铁、水泥、煤炭等货物的运输具有高频短倒的属性,出行距离相对较短。因此,不同的货物运输场景需要不同的处理方式和策略。
在走廊中分布着不同类型的综合补能站,包括补氢、换电、超充等多种方式。其中,较大的点是大型综合型补能站,密度较低,;而分布更密的点则是中小型综合补能站,可能只包括一两种补能方式,如超充或换电,其密度更高。零碳货运走廊的范围包括主流运输场景、零碳货运走廊区域,以及相关的路段和补能设施。此外,政府还提供了政策支持,如开放路权、差异化收费等。然而,目前大部分走廊还无法覆盖所有的运输场景并实现零碳化,试点主要集中在主流场景或一两种单一场景上。因此,我们选择走廊作为道路货运零碳转型的最小单元进行研究,是因为它能够涵盖一个完整的运输过程及其所需的补能设施,是实现绿色货运的关键步骤。
(P4)走廊同时也是货运零碳转型切入的最佳先行场景。就像人工智能在交通上,自动驾驶是其最佳切入场景一样,走廊也是货运零碳转型的一个重要场景。
中科院团队在分析中国货物流量时发现,货物流量最终呈现网络型分布,其中颜色较深的区域,也就是走廊,是流量更大的货运通道。无论是城市群还是其他区域,货物流量都是按照网络和走廊的形式去分布的。在走廊中,货运量比较集中,同时排放量也占比较大。
我们引用了一个绿色和平机构对快递行业全过程碳排放的估算。从中可以看到,在运输过程中,干线场景或走廊场景的碳排放远大于室内运输和同城运输的碳排放。
因此,走廊具有两个重要特点:一是运输活动集中,二是碳排放占比较大。这也是我们研究零碳货运走廊的原因。通过选择走廊作为切入点,可以更有效地推进货运零碳转型,实现绿色货运的目标。
(P5)我们团队初步总结了这张图,展示了全球的零碳货运走廊战略与实践。传统公路货运为实现零碳转型所采取的两个主要方向:一是结构化调整,通过多式联运转向铁路、水路等更清洁的交通方式;二是能源结构调整,采用新能源方式。随着技术的发展和形式的变化,这几种方式各有优缺点,接下来我们将详细介绍。
在全球范围内,推动零碳货运走廊战略与试点的地区主要有三个:中国、美国和欧盟。这三个大区域都有自己的国家级战略。中国在这方面处于领先地位,推行了多个试点,包括燃料电池汽车示范(包括5大城市群、41个城市)、交通强国试点以及公共领域车辆全面电气化试点等。美国今年也发布了国家级零碳走廊战略,欧盟则颁布了跨欧洲运输网络的补能规划方案。在能源结构优化方面,目前最热门的四种能源方式分别是换电、氢能、超充和动态充电。从全球范围来看,国外更倾向于发展超充和氢能,而中国在换电方面率先取得了进展,同时超充、动态充电和氢能也在同步推进。这是对全球零碳货运走廊战略与实践的一个整体概括。由于篇幅有限,还有许多突出的试点走廊未能一一标注,这里只是展示了其中一部分。
(P6)接下来从国家战略层面来看零碳货运转型的相关政策。当然,零碳货运转型涉及能源、交通、环保、产业、财政等众多政策支持,这里主要强调实施方面的政策。首先,中央五部委(财政部、工信部、科技部、发改委、能源局)在2020年发布了一个关于开展燃料电池汽车示范应用的通知。这个通知的一个重要转变是从以往的燃料电池汽车购置补贴调整为支持燃料电池汽车示范应用的生态链建设,旨在通过规模化应用来降低成本。2021年,五部委批复了五个城市圈(京津冀、上海、广东、郑州、河滨,共涉及41个示范城市)进行示范。截至去年8月份,燃料电池汽车累计数量已达约20,000辆,其中50%为重型汽车。在全国范围内,已建成400多座加氢站,其中200多座已投入运营,这些加氢站尝试覆盖城市物流运输以及工程等多个场景。
第二个政策是交通部在今年2月份原则上批复了国家电力投资集团开展重卡换电站网络建设的通知。该通知提到了要完成万达开唐山的三中一横以及上海凉山港集疏运中心的换电重卡示范应用,并计划建成甘肃、内蒙、山西、河北的一个千公里重卡换电走廊,同时在全国推广不少于20,000辆换电重卡。
第三个政策是工信部等八个部门联合提出的关于公共领域车辆全面电动化先行区域试点的通知。其中,关于货运特别是重卡货运的示范包括宁波、唐山、鄂尔多斯等地。这些政策都在切实推动地方的零碳货运试点以及转型。
(P7)美国方面,其国家级战略聚焦于零碳货运走廊。这一战略与当前的清洁货运主题紧密相关。在此之前,美国已发布了一系列相关政策和规划,包括国家整体目标和美国国家交通蓝图,其主推充电和氢能,为后续的实施阶段奠定了基础。
该零碳货运走廊战略主要分为四个阶段:首先,至2024年,美国将根据货运量需求,建立关键枢纽。这些枢纽将成为零碳货运网络的重要节点。其次,美国将基于这些关键枢纽,连接主要货运走廊。这将有助于形成初步的零碳货运网络。第三阶段,美国将扩大走廊网络,进一步增加零碳货运的覆盖范围。最后,至2040年之前,美国计划实现全国的零碳货运走廊联网,形成一个完整、高效的零碳货运体系。这一系列举措体现了美国从国家层面对清洁货运的积极推进。
(P8)欧洲方面,也发布了一个跨欧洲运输网络的补能规划方案。该方案在整个欧洲的网络中规定了补能的最低要求,包括单个方向每60公里和100公里间隔的充电站的功率、密度等具体指标。
为了支持这一规划方案的实施,欧洲还配以了一系列相关政策。其中包括重型车辆二氧化碳排放标准等,旨在推动道路货运的零碳转型,即向更加环保、高效的运输方式转变。
(P9)接下来,我将详细分享之前提到的四个类型的走廊,包括它们的概念、形态以及具体推进情况。首先是换电走廊。中国在换电走廊方面取得了较多进展。一个特别值得关注的案例是我们的合作伙伴——鸿盛集团所推进的换电重卡走廊。与常见的国家规划、国家战略或地方政府牵头不同,这个案例是由企业主动牵头推进的。鸿盛集团也与中化集团以及当地的榆林城投进行了合作。他们计划建设400多公里长的换电走廊,并预计在2027年前建设约140座新能源补给站,以实现70%以上的清洁运力。为了支持这一项目,鸿盛集团也投入了大量资金用于换电站的建设。他们成立的首个换电站就是一个小保当新能源补给站,这标志着他们在换电走廊建设方面迈出了坚实的一步。
(P10)企业之所以主动牵头推进换电走廊建设,主要是出于经济性的考虑。通过对比换电重卡与燃油重卡的经济性,企业发现换电重卡更具优势。首先,从五年的拥有成本(TCO)来看,虽然换电重卡与燃油重卡的车身采购成本几乎相同,但换电重卡采用车电分离的模式,企业可以单买车身,电池则进行租用。这样,电池的费用就被算到了补能成本中,从而降低了车身的购置成本。其次,换电重卡在运维方面也具有优势。由于它少了发动机等零部件,保养费用相对较低。同时,在补能方面,换电重卡相比燃油车能节省约30%的能源成本。综合下来,换电重卡在五年的拥有成本中,相比燃油车能节省约50万元。此外,换电重卡还具备高效运营的优势。由于换电过程只需五分钟,对于高频短导的场景,如煤炭运输等,换电重卡能每天比充电重卡多运营五到六个小时,多拉一到两趟,从而每年增加约46万元的运营收益。相比燃油车,换电重卡还能节省一定的运维成本。因此,企业出于经济性的考虑,选择主动牵头推进换电走廊建设。这一举措不仅有助于企业降低运营成本、提高运营效率,还能推动清洁货运的发展,实现环保和经济的双赢。
(P12)接下来分享其他城市在换电方面的实践,唐山是一个标杆性的城市。唐山早在2021年就已经被归为换电模式的一个试点城市。至今为止,它已经建成了大约300多座充换电站,并拥有10,000多辆电动重卡,这个数量相当庞大,占全国总量的六分之一,使唐山成为换电重卡领域的标杆性城市。
在这一过程中,政府给予了大力支持,发布了相应的规划和方案。这些规划包括整体性的新能源体系发展规划,旨在推动新能源产业的发展。同时,由于唐山对钢铁、煤炭的运量需求巨大,政府还发布了关于钢铁企业或大区环保方面的硬性要求。从省级和市级层面,政府都积极推动新能源重卡的发展,一方面通过环保要求推动,另一方面通过新能源发展规划和经济性优势拉动。在双重推动下,唐山成功地实现了新能源重卡的广泛应用,成为了一个新能源重卡标杆性的城市。
(P13)除了在城市内部广泛应用换电重卡外,中国还在积极探索和推进换电重卡在干线运输方面的应用。
例如,“万达开”换电线网络就是在川渝地区的达州、万州、开州等地建设的一条服务于矿山、电厂、商用混凝土园区等高频重载换电场景的网络。这是中国首条尝试跨省级的换电重卡干线网络,全长400多公里,为换电重卡在干线运输方面的应用提供了有益的尝试和探索。此外,基于高速公路的换电重卡通道也在积极建设中。例如,四川的成渝高速公路换电重卡项目和福建的宁德到厦门换电重卡项目等,这些项目旨在利用高速公路的便利性和连通性,为换电重卡在干线运输方面提供更加便捷和高效的补能服务。
这些实践不仅展示了换电重卡在干线运输方面的巨大潜力,也为中国新能源汽车产业的发展注入了新的动力。通过不断探索和创新,我们相信换电重卡在未来的发展中将会发挥更加重要的作用,为我国的环保事业和经济发展做出更大的贡献。
(P14)深圳今年提出了一个构建重卡换电服务网络的试点工作方案,旨在在整个城市甚至更广泛的层面推广换电重卡。该方案分为两个阶段进行。第一阶段主要关注城市内部的港口、拖车及疏运港等运输场景,计划推广50,000辆换电重卡。通过在这些关键场景中应用换电重卡,深圳希望能够提升运输效率并减少排放。第二阶段则进一步扩大范围,将湾区环线和高速公路网络纳入其中,计划推广10万辆换电重卡。为了实现这一目标,深圳将配套一系列上下游产业链的任务。首先,深圳将打造换电标准体系,以确保换电重卡的互换性和通用性。其次,推广换电重卡车辆,并在城市内部和周边地区建设换电补能站。同时,深圳还将协同组建电池银行,负责管理和维护换电重卡的电池。这种车电分离的商业模式将有助于降低购车成本,并促进电池的循环利用。最后,深圳希望引进一批具有核心竞争力的换电重卡设备企业或主机厂等,以壮大换电产业。这将有助于提升深圳在新能源汽车领域的竞争力,并推动相关产业的发展。
(P15)目前,国外在新能源汽车领域仍然更偏好于推广充电超充技术和提升车辆性能。在换电方面,国外仍处于试验阶段,尚未开展大规模的换电走廊示范项目。然而,一些城市如旧金山,以及日本、韩国和新西兰等地,已经开始进行小型的换电场景或换电走廊的示范。
特别是新西兰,已经引进了一批来自中国的换电重卡,这标志着中国的换电重卡模式正在逐步向海外推广。这一举措不仅展示了中国新能源汽车产业的实力,也为全球新能源汽车领域带来了新的发展机遇。
如果中国的换电重卡模式能够在新西兰等地取得成功,那么这将为中国的新能源汽车产业进一步向海外扩展提供有力支持。同时,这也将推动全球新能源汽车领域的技术创新和产业升级,为实现全球碳中和目标做出更大贡献。
(P16)关于超充走廊,中国的超充网络已经在部分地区逐步实现。目前,各大车企也在积极推广相关技术,例如华为推出了600千瓦的液冷超充产品。同时,广西也在推动换电重卡的超级网络建设。然而,就国内而言,这些项目仍然处于试点阶段,相对较少。随着电动车价格的下降以及超充技术的不断提升,换电方式也成为了未来的一种趋势。特别是在重型货车领域,换电模式展现出了巨大的潜力,也是未来发展的一个重要方向。
(P17)在国外,超充技术是主流的载体,许多项目由主机厂牵头,如戴姆勒等企业,它们会联合跨州及周边的其他合作伙伴共同提供服务。这些项目通常也是先从一个试点开始,然后连接相应的合作伙伴,再逐步推广形成一整条超充走廊。
(P18)关于氢能走廊,目前确实面临成本较高的问题,大部分项目还未体现出经济性,仍需依赖政府的补贴。这里主要展示一下广东的氢能走廊。
(P19)广湛氢能高速示范项目与刚才分享的榆林案例有所不同,它是政府主导的试点项目。该项目主要服务于广东省内的冷链运输,包括水产品、生鲜肉类和蔬果等,干线长度为435公里。
在政府主导的过程中,可明显感受到政府的多方面支持。首先,发改委作为牵头部门,负责推动相关工作的开展。其次,当地政府在建设推广运营方面提供了诸多便利,包括便利通行政策和示范运营等,这些工作由交通运输厅、公安厅等部门共同推进。此外,政府还从财政方面给予了大力支持,并强化了金融支持。同时,能源方面也得到了中石化和华南氢能等产业联盟的加入,共同推进加氢站建设或燃料电池维护体系的发展。最后,政府还成立了项目监管体系,以确保项目的顺利进行。
(P20)电气化公路是目前仍在探索阶段的一项技术,最早由西门子在瑞典、德国以及美国等地推动一些示范性项目。这项技术的特点是在货车上安装受电弓,同时在沿线网络上建设固定的充电桩,类似于老式电动汽车的充电方式。电气化公路主要适用于大中物流运输领域,特别是货物运输线路固定、电力供应充足的地区和场景。然而,其造价也相当高昂,大约在每公里1800万至3700万元之间。在中国,中车、三一集团与清华大学正在共同推进电气化公路技术的发展。2023年3月,他们初步建成了一条示范段,即我国首条电气化公路示范线。此外,该技术还在向其他地区,包括新疆和榆林等地推广。
(P21)日本也在积极推动一项创新技术,旨在应对老龄化带来的劳动力短缺和不断增长的网络购物需求。他们的初步设想是建设一条自动化的物流公路,该公路将包含一条自动传送带。具体来说,地下部分将用于运输大型货物,而地上部分则用于运输小型货物。
(P22)在分享完零货货运走廊的全球战略与实践后,我们ITDP也在全国各地推进零碳货运走廊项目,旨在回答如何打造可持续发展的零碳货运走廊。在接触众多案例和一线合作伙伴的过程中,我们发现整个货运走廊涉及多个利益相关方,每个利益相关方都有自己的需求和困境。
政府希望规划走廊、出台零碳政策,以达成双碳目标和环保要求,但难以保障政策实施后有足够的车辆在上面运行以及走廊的可持续发展。货主企业因产业链上下游的零碳转型需求,包括出口碳税等要求,需要零碳运力,但市面上缺乏足够的零碳运力。运输企业发现新能源货车更具经济性,且不受环保政策和路权约束,但购买后若缺乏充足货源和补能设施,则无法维持可持续发展和承担启动资金压力。能源生产和供应商想新建新能源补给站,提供补能服务以实现盈利,但无法保障有足够的新能源货车去补能,以维持市场运营和盈利。造车企业想研发新技术降本增效、规模化生产,但无法保障市场有足够的购买力。金融机构想增加贷款业绩,研发新的保险或绿色金融产品,但缺乏足够的融资贷款市场来满足新的金融产品。
因此,在推进货运走廊落地的过程中,我们发现各个利益相关方都有一定的需求和困境,但这些需求和困境将来可以互补。可以形成一个合力,打造成一个货运走廊生态联盟,实现多赢。通过整合各方资源,形成互补优势,共同推动货运走廊的可持续发展。
(P23)ITDP提出了构建一个零碳货运走廊的可持续发展联盟。这个联盟更侧重于建设整个货运走廊及其生态系统的建设。主要包括三个方面:
第一个方面(绿色)是绿色转型的零碳车队。这是最重要的部分,旨在推动运输企业购买和使用新能源车。为了支持这一转型,有一系列相关企业参与,包括造车企业、关键零部件制造商提供车辆,货主企业提供货物,以及回收企业负责电池回收和二手车出售等,以解除运输企业的后顾之忧。此外,还包括电池厂商等。
第二个方面(红色)是零碳排放的基础设施及能源供应网络。这包括道路建设、综合补能站的新建与改扩建,以及零碳基础设施的运营,如服务区和综合补能站的管理。能源的生产和供应商也参与其中,提供多种新能源补能服务,如氢能、换电、充电、超充等,并通过电网、风光发电等方式供电。其中,换电服务还涉及电池银行等新的商业模式。
第三个方面(黄色)是促进零碳转型的强大区域能力。这主要依赖于政府的综合协调机制,集中金融层面的支持,如财政金融部门提供绿色金融产品,支持绿色交通发展。同时,建设部门、交通部门以及公安部门等提供政策扶持,包括建设审批、通行便利政策等。能源方面的审批支持也来自发改、建设等部门。
我们机构致力于组成这个联盟,以需求为导向,根据不同场景和政府或企业主导的情况,进行多样化的实施和协作,共同分担运输企业的转型成本,最终实现整个走廊的可持续发展。后续,我们机构还将进行经济性分析、走廊选择以及政府政策效益分析等方面的研究,有机会在下次分享会上进一步分享。
问答环节
问题1: 换电卡车与充电卡车的前景如何?两者在零碳货运走廊中如何共存?
回答:目前,换电和充电在特定场景下都具有一定的经济性。换电在部分场景中因其高效性而受欢迎,特别是那些需要高频次、短距离运输的场景,如大宗物流、煤矿、钢铁运输等,换电具备相当大的经济性。而充电,尤其是随着快充和超充技术的不断发展,充电时间越来越短,电池电量越来越大,价格也越来越亲民,未来有可能成为以超充为主的充电方式。然而,换电和充电并不是相互排斥的。换电网络已经布局了很多,服务于特定的运输场景。即使在未来超充车辆增多的情况下,换电站仍然有其存在的价值。换电站一般存有七块到十几块的电池,相当于一个大容量的储能装置。在超充对电网负荷较大的情况下,换电站可以在特定场景为超充充电桩提供电能支持。
因此,换电卡车和充电卡车在零碳货运走廊中可以共存。它们各自在特定的场景下发挥优势,共同推动零碳货运的发展。
问题2: 氢能卡车和电力卡车这两种形式未来的前景如何?目前很多地方已经有了氢能卡车的试点,未来场景怎样?
回答:这个问题涉及到多种技术模式的选择。目前,各种技术都在不断提升,超出了我们原本的想象和能力范围。具体选择哪一种技术,还需要根据当地的货运特性进行经济性和环境性的分析。
关于氢能卡车,其很大的一块挑战是成本问题。如果能解决成本问题,比如降低制氢、运氢、储氢等成本,那么氢能将成为具有相当大潜力的新型能源,甚至被誉为终极能源。现在国家也在大力推进氢能的发展,希望通过规模化推广来降低整体成本。我们可以看到,一些地方如唐山,原本是以换电和充电为主的示范区域,但现在也逐渐出现了氢能重卡。而且,氢能重卡的价格也在不断下降。如果配合上加氢站的布局和氢源的近距离或低成本运输,氢能重卡在某些场景下甚至可以与电动车竞争。当然,在未来,我们期望多种技术模式能够共同发展。氢能可能更适用于跑长线运输,而换电和充电则更适用于跑短线运输。这样,多种技术模式可以相互补充,共同推动零碳货运的发展。
问题3: 对中小型货运企业来说,零碳货运的成本负担如何?是否有相应的政策支持?
回答:关于中小型货运企业的转型,其难度确实相当大。购买一辆零碳货运车辆的成本,包括车身和电池,通常在30到60万之间。对于多辆货车的购置,成本更是高昂。加上当前经济下行的压力,中小型企业往往没有足够的资金去保障这一转型。
不过,目前已有相关政策提供支持。从国家层面来看,近年来推出了以旧换新的政策。如果企业淘汰并更新符合要求的车辆,每辆车能平均获得八到十万左右的补贴。这是为了帮助中小型企业更好地完成转型。此外,绿色金融也是一大助力。一些金融机构与换电重卡产业链合作,推出了车电分离的模式。企业可以只购买车身,节省一半的购置成本,而电池则交给专业的电池银行去运营和维护。这样不仅可以提高电池的使用寿命,还能让中小型企业更轻松地完成零碳货运的转型。我们也在积极与金融机构联系,在陕西、广东等地推广这种绿色金融的产品,让更多的中小型企业能够更好、更轻松地进行零碳货运的转型。