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北汽福田 | 电动重卡市场发展现状及趋势分析
2021-12-08 17:08:01· 来源：电动学堂 作者：宋辉等
文章来源：北汽福田汽车股份有限公司1电动重卡市场发展现状在多重利好因素的刺激下，2020年重型载货汽车（指总质量25t以上的卡车）市场总销量最终定格在162.3万
文章来源：北汽福田汽车股份有限公司
1电动重卡市场发展现状
在多重利好因素的刺激下，2020年重型载货汽车（指总质量25t以上的卡车）市场总销量最终定格在162.3万辆，刷新了重型载货汽车年销量纪录，比2019年（117.4万辆）上涨38%，净增长近45万辆。
随着我国对于环保问题的逐渐重视，新能源汽车行业发布较多利好政策，为我国新能源重型载货汽车的研发和应用提供了较好的政策支撑。2017年，我国电动载货汽车年销量为6.2万多辆，占卡车总销量比重不到2%。其中以电动轻型载货汽车为主，电动重型载货汽车占比不足1%。2018年以前，我国新能源重型载货汽车市场发展缓慢，每年产销规模不足1000辆。
随着我国新能源汽车技术水平提升、电池成本降低、商业模式不断创新，再加上国家加快推进柴油货车污染治理工作，推动了新能源重型载货汽车的研发和推广。
2019年受“深圳蓝”可持续行动计划影响，新能源重型载货汽车市场集中爆发，当年产销超过5000辆，深圳合计投入3000台电动自卸车；其中比亚迪在深圳全年销售2000台电动自卸车，开沃在深圳拿下1000台电动自卸车订单。按照车型来看，当前市场上的电动重型载货汽车以纯电动自卸车居多，纯电动牵引车只占很小比重。2019年销量数据显示，纯电动重型载货汽车自卸车全年销量超过2600辆，牵引车仅130辆[4]。2020年受疫情影以及新能源补贴下降的因素导致新能源重卡整体市场下滑，全年新能源物流重卡共计销售1638台。市场结构趋于正常需求趋势，新能源牵引车细分市场同比爆发式增长。
2电动重型载货汽车技术发展现状
动力电池是新能源汽车的核心，消费者对整车最看重的4个关键要素（价格、续航、充电时间和安全性）均跟动力电池有关。在补贴政策的刺激下，动力电池基本朝着高能量密度、长续驶里程方向发展，能量密度平均每年提升10W·h/kg，电池价格平均每年下降15%。电动汽车对动力锂电池的要求极高，其必须同时具有高的比能量和能量密度，高的比功率和功率密度，快速充电和深度放电的能力，以及使用寿命长、自放电率小和充电效率高、安全性好，且成本低、免维修、对环境无污染和可回收的一系列技术要求。
目前，在国内市场上的新能源汽车主要采用磷酸铁锂电池和三元锂电池。商用车行业动力电池主要以磷酸铁锂为主，首先磷酸铁锂电池与三元锂离子电池相比安全稳定性更高；其次磷酸铁锂电池不像三元锂电池含有钴、锰等成本较高的金属元素，成本有很大优势[5]；最后磷酸铁锂电池有较好的循环稳定性能。但其理论能量密度大概在160W·h/kg，目前几乎到达了能量密度的天花板。近年动力电池价格持续下降，年降幅度达到15%~20%；以宁德时代年报数据估算，2018年动力电池出货均价为1150元/kW·h，同比下降18.2%；动力电池单价较2014年累计下降60.3%。预计售价未来3年年均降幅10%左右，2021年达到700~750元/kW·h甚至更低。
目前汽车行业采用锂离子液态电池为主，中长期发展到固态电池、空气电池、锂硫电池。当前最热的电池研发方向是固态电池，主流技术路线是全固态，理论能量密度800W·h/kg，现有试验样品已达到400W·h/kg。主流企业（如丰田、CATL）已纷纷投入固态电池研发，其理论寿命是目前锂离子电池寿命的2~3倍，能量密度是目前锂离子电池寿命的2倍。受限于工艺不成熟，目前产品的能量密度达到400W·h/kg、放电倍率不到1C，功率和寿命有待提高，预计在2022年之后小规模投产。
驱动电机按照大类可以分为永磁同步电机和交流异步电机，目前新能源汽车驱动电机主流的是永磁同步电机，占装机量的90%以上。通过对磁、电、热耦合优化以及超导、非晶高导低损材料的应用，可有效提高电机功率密度，降低成本，电机效率目前最高可达95%，功率密度可达3.8~4.0kW/kg。对于新能源汽车驱动电机而言，电机的效率、功率密度和可靠性是用户选择时较大的考量。
电机电控占新能源汽车总成本的10%左右，电动牵引车的当前价格约8万元/套。由于行业处于激烈的同质化竞争中，并且补贴退坡的价格压力从整车厂传递至电机电控供应商，预计电机电控的价格仍有一定的下降空间。
电机控制器通过电力电子技术对输出电流、电压和频率进行控制，进而控制新能源汽车驱动电机的转速和转矩。与工业变频器相比，电机控制器只有直流-交流的逆变部分，并且由于只需要考虑汽车启停、市区和高速等有限的工况，但是对恶劣环境和高载波频率的要求高于普通变频器。IGBT是电机控制器中的核心部件，起到功率变换的作用，占电机控制器的成本接近一半，目前主要均为进口。
总体来说国内驱动电机产品与海外品牌处于同等水平，并且国内在电机生产成本上具备一定的优势，电机控制器国产品牌在功率密度上和海外标杆产品仍有一定的差距，如与驱动电机匹配过程中对电机高效区间的扩大、噪声与振动的抑制方面仍有提升空间，但差距也在逐步缩减。
目前市售电动重型载货汽车主要集中在6×4牵引车（总质量49t）和8×4自卸/搅拌车（总质量31t）车型。主流6×4电动牵引车有福田、华菱、比亚迪、北奔等品牌，电池普遍是磷酸铁锂类型，集中在宁德时代和比亚迪品牌，电池电量≥280kW·h，续驶里程集中在200km左右，见表1。
3充电设施建设情况
中国新能源汽车市场是全球第一大新能源汽车市场，市场份额连续4年超过50%。作为电动汽车的配套设施，充电桩在整个电动汽车普及、市场推广过程中起到了不可或缺的作用。
从充电设备的类型上来看，交流充电桩和直流充电桩是现阶段市场中最主要的2种类型，见表2。
充电基础设施市场经过初期政策的扶持，逐渐向好，规模在不断扩大。由于早期规划局限性，造成了短期规模增长大于需求，从而产生阶段性快速增长、技术标准不统一，未对行业创造一个良好开局[10]。2015年至2019年我国充电桩保有量从6.6万台增加到121.9万台，2020年新能源汽车充电桩正式被纳入国家七大新基建，这将带来充电桩建设新一轮提速。
按照用户场景，充电桩可分为公共充电桩和私人充电桩，但是对于商用车来说，并没有私人充电桩的概念，而是用户、运营商或第3方投资建设的专属充电桩，多为直流快充，用于运营车辆专用充电。
对于电动重型载货汽车，普遍存在载重高、功耗高和运距长的特点，因此需要大电量动力电池满足使用功率和续航要求。采用传统的充电模式，一天需充电多次，每次需要1.5~2h，大大降低纯电动重型载货汽车的运营效率。
换电模式基于解决电动用户充电痛点而生，有效的解决了纯电动重型载货汽车在实际应用中存在的充电速度慢、续驶里程短、初期购车成本高的问题。换电模式用户只需一次性支付或租赁不含电池的车体，大幅减少初期投入，直击电动重型载货汽车价格高昂的痛点[11]；换电重型载货汽车搭载快速换电系统，换电时间只要3~5min，满足高频工况运输需求；将动力电池购置成本均摊到每一次能源补给的过程中，类似传统加油模式，贴合用户使用感受，真正实现用多少电花多少钱。换电、充电重卡优劣势对比见表3。
换电重型载货汽车采用车电分离方式运营，不含电池的无动力车身可单独销售，以6×4牵引车为例，换电重型载货汽车无动力车身相比燃油车5年总成本可降低9.5%，具体测算见表4。
换电重型载货汽车如果采用租用电池及换电站的模式，可按照“换电服务费”方式结算，基础电费按照换电站实际购价结算，服务体验与传统加油无差别，换电重型载货汽车能耗费用=基础电费+电池租金+换电服务费，其中电池租金按60个月分摊测算，换电重卡使用成本节约33.3%，经济性测算如表5。
4存在的问题
电动重型载货汽车相比传统重型载货汽车目前仍然存在3方面的问题。
4.1电动重型载货汽车整备质量明显高于燃油重型载货汽车
电动车的核心部件动力电池，目前由于电池技术的限制，电池的能量密度是有限的，提高电动车的续驶里程只能采用匹配更大电量的方式。虽然现阶段电池的能量密度逐步提升，但纯电动重型载货汽车的续驶里程仍然受到电池容量的制约，且电池组本身的质量大小对于有限重要求的重型载货汽车来说是致命的。目前6×4电动牵引车普遍匹配280kW·h左右的电量，整备质量集中在11~12t左右，相比传统油车9t左右的整备质量，高出约25%，续驶里程集中在200km左右，经济效益相比传统重型载货汽车有很大差距。电动重型载货汽车降重是目前行业内一个比较重要的课题，各厂商都在为轻量化的目标做着各种尝试，但目前效果不太显著。
4.2电动重型载货汽车的初始购置成本远高于燃油重型载货汽车
由于纯电动重型载货汽车正处于研发使用的初始阶段，市场没有形成规模，成本目前仍然很高。动力电池的成本大约占电动重型载货汽车整车成本的30%左右，目前电池成本约1元（/W·h）左右，相比传统重卡的价格仍有很大差距。以比亚迪纯电动自卸车为例，比亚迪纯电动自卸车补贴前价格为100万元左右，比同类柴油车型（40万左右）价格明显高出许多。值得庆幸地是动力电池的市场价格近几年的年降幅度大约10%~15%，动力电池的技术在不断迭代升级，电动车市场规模也在不断增长，新能源重型载货汽车的成本未来与传统重型载货汽车的成本差距会进一步降低。
4.3电动重型载货汽车的续驶相比传统重型载货汽车差距大
重型载货汽车多运行在高速路上，在高速公路的服务区修建重型载货汽车充电区仍困难重重，充电桩的建设用地也是一个必须面对的大难题。目前纯电动重型载货汽车的续驶里程普遍集中在300km以内，且大功率充电设施不完善，不能满足中长途运输需求。多用于行驶范围固定、行驶时间固定的领域，如港口、矿山等场地用车和固定线路运行，且需要运营用户或者第3方投资建设专用充电设施，充电时间成本高，且需一天多次充电，严重影响重型载货汽车的运营效率。目前华菱、北奔和福田创造性的引入换电模式，解决了电动重型载货汽车用户充电痛点，但是换电站前期投/入大，回本周期长，需要良好的运营条件才能体现经济效益，比如长年运距、高油电差和规模效应等。
5未来发展趋势
发展新能源汽车产业已上升为国家战略，新能源汽车市场规模迅速扩大，产业发展已经到达从导入期向成长期过渡的关键阶段，未来国家将通过路权、补贴、油耗限制、积分管理的一系列政策组合引导和推动新能源产业的发展。
由于电动载货汽车没有排放，即使在高污染天气也可以正常运营，或在传统车没有路权的区域可以正常运营。因此基于环保政策要求，纯电动重型载货汽车在高排放场景如矿山、钢铁厂等领域，市场需求会不断呈现，市场销量未来会稳步增长。
此外，在矿山等场景下，通过实际运营经济性测算，运输活动强度越高，纯电动重型载货汽车相对同规格燃油车经济性优势越明显，3年之内TCO可平衡。经济性优势未来会激发高强度、高成本运输市场需求再一次爆发。
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