我國商用車低碳化發展環境研究與技術路徑分析

邱 彬，彭海麗

（1.清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室，北京 100084；2.工業和信息化部裝備工業發展中心，北京 100846）

公安部和生態環境部發布的數據顯示，2020年我國商用車占汽車總保有量的12%左右，但NO 和PM兩大污染物排放量占比均高達80%以上；溫室氣體排放方面，商用車排放量占道路運輸的77%，其中重型車占比將近47%，具有污染物和碳排放量高的特點，因此，商用車是汽車產業減污降碳的關鍵。我國提出“碳達峰，碳中和”（下文簡稱“雙碳”）目標后，人們對于商用車低碳零碳的發展格外關注，商用車實現完全零排放的難度比乘用車大很多。2021年9月17日，在海南召開的世界新能源汽車大會上，全國政協副主席、中國科協主席、世界新能源汽車大會主席萬鋼在發布的《2021世界新能源汽車大會共識》中強調，各企業需加大商用車相關新能源技術的研發投入，積極探索適合不同應用場景的新能源汽車，特別是氫能燃料電池汽車等多樣化新能源技術方案，加快推進商用車低碳化轉型。顯然，積極的商用車排污降碳政策環境，良好的市場發展態勢，以及中國化的商用車低碳發展路徑都對我國商用車低碳化和零碳化愈加重要，且對商用車行業意義重大，這不僅能夠推動商用車向低碳化發展，還將加快行業轉型升級的步伐，助推商用車各類技術快速發展。本文重點介紹我國商用車低碳化發展政策和市場的現狀及趨勢，以及對商用車低碳化路徑作出分析，提出“雙碳”目標下，商用車節能減排與低碳化發展建議，以供商用車行業借鑒和參考，助推商用車行業的低碳化發展。

1 商用車低碳化發展現狀與趨勢

1.1 發展現狀

近幾年，我國商用車市場規模呈現大幅增長，全球占比超過四分之一。2018～2020年，我國商用車市場整體呈上升趨勢；2020年，商用車總體產量561.4萬輛，同比增長5.2%。2021年，市場規模仍保持穩中有升的趨勢，1～8月商用車累計生產439.4萬輛，同比保持20.5%的增長。從全球占比看，根據國際汽車制造商協會（Organisation Internationaledes Constructeursd’Automobiles，OICA）發布的數據顯示，2012～2020年，全球商用車產量整體呈先增后減的趨勢；2018年，商用車市場規模達到峰值2513.69萬輛，此后連續兩年出現同比下滑；2020年，受“新冠疫情”影響，全球商用車產量大幅下滑，全年共生產2 178.7萬輛，而我國商用車占全球商用車的比重呈上升趨勢，2020年的產量占比高達25.8%。2014～2021年商用車產量及同比走勢，如圖1所示。

圖1 2014～2021年商用車產量及同比走勢

貨車是商用車市場的主要增長點。我國商用車市場以載貨類汽車為主，占比90%以上。2021年1～8月，貨車產量為328.2萬輛，同比增速達76.8%，占比75%。與此同時，受宏觀經濟環境以及消費者出行習慣等影響，2021年，公路客運量和公交客運量有所下滑，客車市場已進入“存量競爭”階段，1～8月我國客車累計產量為7萬輛，同比增長13.9%，占比僅2%。而從全球發展趨勢看，我國貨車市場自2007年超過日本后，已連續14年蟬聯全球第一；客車市場自2003年以來產量一直居世界首位，是世界上客車的主要生產大國。2021年商用車各車輛類型產量分布，如圖2所示。

圖2 2021年商用車各車輛類型產量分布

新能源商用車總體規模上升，但與新能源乘用車相比，其發展相對緩慢。2021年1～8月，新能源乘用車滲透率達12.8%，而同期新能源商用車的市場滲透率僅為2.3%，為2015年以來最低。其中，新能源貨車（含專用車）產量在2017年迎來快速增長，受補貼退坡影響，2017年以后的新能源貨車占比下降明顯。新能源客車銷量規模持續下滑，原因一是“新冠疫情”降低了公共交通出行的需求，從而影響了新能源客車的購置需求；原因二是當前一、二線城市公交電動化基本完成，三、四線城市市場潛力尚未完全釋放，市場增量空間有限。2015～2021年新能源商用車產量走勢及新能源占比趨勢，如圖3所示。

圖3 2015～2021年新能源商用車產量走勢及新能源占比趨勢

重型貨車發展態勢良好，但電動化程度相對較低。2021年上半年，各地基建工程投資陸續啟動，國內多數企業及重點工程建設不斷推進，包括牽引車、混凝土攪拌車、自卸車等工程類貨車和重型貨車產量保持正增長，隨著7月全國范圍全面實施重型柴油車國六排放標準，產量出現短期下降。累計看，2021年1～8月，重型貨車完成生產130萬輛，占商用車比重30%。分燃料種類看，我國重型貨車整體上以燃油車為主，電動化滲透率僅為0.36%。2020年1月～2021年8月我國重型貨車產量及占比情況，如圖4所示。

圖4 2020年1月～2021年8月我國重型貨車產量及占比情況

新能源商用車應用場景較集中，技術路線以純電為主。從應用場景看，我國新增城市公交客車電動化比例超過90%，基本實現電動化轉型，重型貨車場景開始布局。從技術類型看，新能源商用車仍以純電動技術路線為主，主要應用于公交客車和城市物流車等場景，燃料電池技術路線進入示范推廣階段，主要應用于公交客車場景，同時在環衛、長途干線等市場應用不斷擴展。2021年1～8月不同類型新能源商用車占比，如圖5所示。

圖5 2021年1～8月不同類型新能源商用車占比

換電技術以及燃料電池的發展受到行業的關注。2020年，我國在產的商用車換電車型僅為5個，產量為128輛；而到2021年8月換電車型增至29個，產量提升至1 426輛，增幅超過10倍，且這些換電車輛均為12 t以上的重型貨車。類似的，2020年，燃料電池貨車車型7個，2021年1～8月貨車車型也增長超過21個。

由圖6和表1可知，商用車能效提升相對緩慢。2020年，輕型商用車平均油耗為7.61 L/（100 km），同比下降3.6%；2020年，重型商用車平均油耗為31.34 L/（100 km），同比增幅4.7%。從表1細分車型來看，貨車、半掛牽引車和專用車的平均油耗幾乎沒有變化。

表1 各傳統燃油車型油耗變化趨勢單位：L/（100 km）

圖6 2015～2020年商用車平均油耗

1.2 發展趨勢

目前，我國商用車市場向規范化、標準化、專業化不斷推進，同時電動化、低碳化、信息化以及智能化發展又帶來新的市場機會。疊加宏觀經濟、政策環境以及市場主體將同步發力，促進商用車市場穩定可持續發展。同時，在政策、法規、標準的引導下，產品格局不斷調整完善，以公交、城市物流、市政產品為代表的新能源產品快速替代傳統燃油車產品。

一方面，經濟恢復性增長將有力支撐商用車市場的發展。2021年是“新冠疫情”后經濟加快恢復發展的特殊年份，推動經濟持續恢復、構建新發展格局來應對外部不確定性仍是宏觀主線。作為“十四五”時期的開局元年和中國共產黨建黨100周年，2021年宏觀經濟發展的總基調仍是穩中求進，挖掘內需潛力，有效擴大居民消費能力，合理發揮投資帶動作用，有力支撐商用車市場發展。

另一方面，多項政策形成合力，促進商用車增換購需求釋放。2021年，宏觀政策繼續保持連續性、穩定性和可持續性，積極的財政政策和穩健的貨幣政策，將繼續保持對經濟恢復的必要支持力度。此外，諸如促消費、推進新能源汽車產業發展等扶持政策仍將推動商用車產業發展。行業政策方面，推動節能減排、健全法規標準、構建道路運輸管控長效機制，強化汽車行業事中事后監管，在規范產業發展的同時，進一步促進企業優化產品布局，調整產品結構，促進商用車加快更新迭代。同時，區域性老舊柴油貨車淘汰更新政策延續、高排放車輛路權限制、“大噸小標”等超載治理推進，“國六”排放標準全面實施，將進一步形成政策合力，優化存量結構，釋放市場增換購需求。

2 我國商用車低碳化發展政策環境

2.1 財稅優惠類政策

2.1.1 商用車購置補貼

我國節能與新能源商用車補貼政策與新能源乘用車統一管理，區別補助。2009年1月，財政部與科技部聯合發布了《關于開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作通知》，在13個城市正式啟動，標志著我國汽車的新能源化邁上了一個新臺階。2010年5月和7月，試點城市增至25個，并將其中6個城市作為私人領域試點城市。2013年9月，在前期試點工作的基礎上，四部委聯合發布了《關于繼續開展新能源汽車推廣應用工作的通知》，進一步擴大了試點城市的數量與范圍，新能源汽車試點城市增至88個。自2016年始，新能源汽車推廣不再設置示范城市，開始在全國范圍內全面推廣。

補貼推廣范圍在不斷擴大的同時，補貼門檻也根據行業技術水平不斷加嚴，從開始的根據最大電功率比和節油率進行補貼，提升為根據車長和電容量進行分級補貼，目前考核指標已發展為能量密度、快充倍率、節油率水平、單位載質量能量消耗量、噸百公里電耗等，同時補貼金額逐步退坡。制定政策時也考慮了企業在補助資金退坡的條件下存在著一定的壓力，增加了預撥項目，2020年的補貼政策對公共領域用車進行重點鼓勵，明確了補貼年份推遲到2022年。

2.1.2 商用車運營補貼

運營補貼主要是政府對運營企業經營過程中產生過高成本時，對超過合理成本部分給予的補貼。目前，國內主要是節能與新能源公交汽車和物流汽車享有運營補貼。

我國新能源商用車的推廣政策中，體現了“公交優先”的思路。國家和地方的政策制定都以公交車為政策試驗起始點，再逐步修訂和普及政策。2015年5月11日，四部委聯合發布了《關于完善城市公交車成品油價格補助政策，加快新能源汽車推廣應用的通知》，并制定了《新能源公交車推廣應用考核辦法（試行）》，辦法里詳細制定了公交車成品油價格補助政策和節能與新能源公交車運營補助標準，地方政府均按照此政策管理運營補貼。

中國受互聯網經濟的影響，2018年6月13日，深圳率先出臺新能源物流車資助補貼政策——《深圳市現代物流業發展專項資金管理辦法》，且將資助范圍擴大到純電動物流車。

2.1.3 商用車稅收政策

稅收政策是政府推廣節能與新能源汽車的重要激勵措施之一。政府目前主要針對生產和消費環節進行多項稅收激勵政策，對節能與新能源汽車車船稅采取減征、免征的措施，對新能源汽車購置稅實施免征政策，有效地推動了節能與新能源汽車的應用。

2.2 節能減排標準類

為推動節能減排，我國商用車按照油耗限值標準進行油耗管理，通過油耗限值促使整車企業減少燃油消耗量。2004年，我國開始陸續發布乘用車、輕型汽車的燃料消耗量限值和試驗方法標準。2007年發布輕型商用車燃料消耗量第1階段限值，GB 20997—2007是中國第1個控制輕型商用車燃料消耗量的強制性國家標準，第2階段比第1階段下降10.8%，2015年發布第3階段限值，降速是10%～15%。2012年完成QC/T924—2011《重型商用車燃料消耗量限值》的制定，標志著中國汽車燃料消耗量標準法規體系基本建立。自2012年7月1日起，新申報《公告》的重型商用車輛產品（不包括專用作業類、全輪驅動類產品、自卸汽車、城市客車）的工況法油耗值，應符合該限值要求，不符合的產品不得列入《公告》。

除油耗限值對技術路線的影響外，汽車行業排放要求將更加嚴格。我國的汽車尾氣排放法起步較晚，按照“國一”、“國二”、“國三”、“國四”、“國五”等不同階段進行階段性推進。我國在2019年7月1日開始實施重型燃氣車“國六”標準，2020年7月1日開始實施輕型汽車與重型城市汽車的“國六”標準，2021年7月1日開始實施重型柴油車“國六”排放標準，標志著我國汽車標準全面進入“國六”階段。與“國五”標準相比，重型汽車“國六”標準的相關要求及限值進一步加嚴，NO 和PM限值分別降低77%和67%，以此推進車企升級改革，加速商用車節能技術的發展和推廣，促進我國商用車節能減排技術盡快向世界先進節能減排技術看齊。

商用車碳排放控制政策與法規歷經十多年的發展與創新，建立了較完善的碳排放控制法規與政策體系，有效地推動了商用車碳排放控制進程，促進了商用車車企的升級與改革，加速了商用車各種碳排放控制技術的蓬勃發展，從而形成多技術路徑協同低碳化發展的格局，比如通過商用車電動化、傳統燃油的進一步高效化、零碳清潔燃料內燃機等多條路徑推動商用車的低碳化發展。

3 商用車低碳化發展技術路徑分析

3.1 商用車典型動力分析

現行的商用車主要動力類型為：傳統燃油、混合動力、天然氣、純電動、燃料電池等，各動力類型商用車在實際使用過程中存在一定的優勢，也存在一定的挑戰。

3.1.1 傳統燃油汽車

傳統燃油車從車輛生產到報廢等各方面已形成了成熟的體系，在現今的政策環境下，其主要面對的問題是節能減排與降碳。鑒于碳排放控制壓力以及全球汽車新能源化的挑戰，汽車行業努力創新傳統內燃機技術使其達到節能減排降碳的目標。短期可以通過節能減排技術，諸如優化發動機的噴油與缸內燃燒、優化進氣歧管改善進氣效率、減少熱損失、換擋提示、高效空調、制動能量回收、高效后處理、輕量化、碳捕集等手段達到節能減排降碳的目的；中期通過全面的電控化以及先進混合動力驅動技術達到節能減排降碳的目的；長期采用零碳清潔燃料發動機的車輛可以實現零排放和卓越的能源效率。但是，節能減排技術存在突破性困難，且研發周期較長，以及平衡投入與產出等的挑戰。此外，零碳內燃機技術面臨著零碳燃料的生產、運輸等全產業鏈培育，以及成本高居不下的挑戰。

3.1.2 天然氣汽車

天然氣汽車具有清潔、安全、節約成本等特點，目前我國已探明的天然氣儲量非常豐富，且我國天然氣汽車技術逐漸成熟，相關的政策與基礎配套設施較完善。因此，在大規模應用純電動汽車和零碳燃料發動機汽車前，天然氣是較優的替代能源，且能在一定的程度上與純電動汽車和零碳燃料內燃機汽車形成互補。

3.1.3 純電動汽車

相對于傳統燃油車輛，純電動汽車在使用端為零排放，其整體結構較簡單、傳動效率高、噪聲低，適合在全國范圍內推廣使用。但純電動汽車也有不可忽視的劣勢，如客戶的里程焦慮、購車成本高、二手車難出售、檢測與維修成本高、安全體系不成熟、電池壽命相較于內燃機不具備優勢（如充電樁相關基礎配套設施不成熟、商用車充電時間長）。目前，歐盟用產品生命周期評價法（Life Cycle Assessment，LCA）來評價汽車生命周期碳排放。吉利汽車研究院龔俊川等通過LCA法，對傳統燃油車及純電動車的全生命周期碳排放進行核算后得出全球增溫潛勢。結果表明，純電動汽車使用端零碳排放，其全球增溫潛勢低于傳統燃油車；在原材料獲取端、生產端、報廢端方面，純電動汽車的全球增溫潛勢高于傳統燃油車。

針對純電動汽車綜合性能（包括續駛里程、啟動時間、空調性能、安全性與可靠性等）的研究，北京理工大學孫逢春等，針對不同因素（如溫度、海拔等）對純電動汽車綜合性能的影響做了大量研究。研究表明，純電動汽車的綜合性能對環境溫度較敏感，其低溫綜合性能明顯下降。通過大量實踐進一步證明，純電動汽車在低溫環境下的綜合性能未達預期。

3.1.4 氫燃料電池汽車

氫燃料是最清潔的能源，氫燃料電池汽車使用端完全零排放，同時還兼顧純電動汽車的優點，但是氫燃料電池汽車面臨著制氫與儲氫的成本高、購車成本高、安全體系不成熟、以及相關基礎配套設施與產業鏈不成熟等挑戰。氫燃料電池汽車的普及還有很長的一段路要走，IANNUZZI等采用LCA法測算氫燃料電池客車和傳統燃油客車全生命周期的碳排放，結果表明，氫燃料電池車輛在碳排放方面具有絕對優勢，當使用清潔能源制氫時，其碳排放可以降低70%。氫氣的運輸成本在200 km內是最經濟的，超過200 km的運輸成本劇增，從而進一步增加氫燃料電池汽車的使用成本。因此，氫燃料電池汽車短時間內無法達到成本低廉、可再生能源制氫及完善的加氫站等目標，其大規模普及和應用存在困難。

3.1.5 混合動力電動汽車

混合動力電動汽車主要分為插電式和非插電式兩種。插電式混合動力汽車兼有傳統燃油汽車和純電動汽車的優點，即保障了續駛里程，加之現在的插電式混合動力汽車技術能力與相關政策要求，其純電續駛里程均可大于50 km，使其在市區的通勤可以完全達到零排放，即使長途運輸也可做到節能減排降碳。但是，也存在購車成本增加以及整車控制策略復雜等問題。

綜上所述，商用車現已形成多技術協同發展的格局，各技術蓬勃發展，傳統燃油商用車各技術體系較成熟，但存在碳排控的壓力，需加速相關碳排控技術的研發。我國天然氣儲存豐富、技術成熟、天然氣商用車排放低，是較優的替代能源，但也需加速相關碳捕集技術研發。純電動汽車具備使用端零排放、效率高、低噪聲等優勢，但是需進一步優化其低溫使用性能、降低客戶的里程焦慮等。氫燃料電池汽車受制于技術壁壘和高成本，其應用普及還有很長的一段路要走，需進一步加快相關技術的突破，使其盡快得到普及應用。混合動力商用車兼具燃油汽車和純電動汽車的優勢，也面臨成本控制與控制策略復雜的挑戰，需進一步控制其成本并優化其控制策略。

3.2 商用車領域低碳化的路徑

3.2.1 優化交通結構，聚焦商用車短途運輸服務

持續穩步地淘汰老舊商用車，促進智慧交通發展、加速推進公轉鐵和公轉水，進一步優化交通運輸結構。隨著交通運輸結構的持續優化，商用車產品使用場景將減少，商用車客貨運輸市場應持續向短途運輸服務聚焦，同時出臺相關政策法規解決最后一公里運輸問題，以達到優化交通結構的目標。

3.2.2 持續推進傳統內燃機商用車節能減排降碳

從今后很長一段時間來看，商用車的主要動力源仍為內燃機，內燃機本身的節能減排與高效的后處理器將是其碳排放控制的關鍵，因此，需進一步加快下一階段的排放標準、油耗標準、二氧化碳的相關法規的制定，促進相關技術、產品的研發和投入使用，多措并舉地減少傳統內燃機的碳排放量，爭取早日實現傳統內燃機商用車零排放的目標。

3.2.3 持續穩步推進商用車新能源化

商用車的電動化以及零碳內燃機是其未來的發展方向，由于商用車實際使用場景的限制，以及缺少相關政策的支持，致使商用車的新能源化進展緩慢，未達預期。因此，需要更多的相關政策來支持商用車新能源化的發展，鼓勵與支持相關技術的研發與投入，以及加快相關產業的培育，尤其加快推動公共交通以及短途運輸（港口、城市物流）等一些特殊場景商用車的新能源化。例如，鼓勵建設綠色零碳工程，推動商用車新能源化發展，以及新用能需求優先使用零碳能源。

3.2.4 加快商用車新能源化的相關基礎配套設施的建設

推進商用車的新能源化及其相關基礎配套設施建設是其關鍵的一環，現階段，新能源商用車充電設施使用緊張的現象仍然存在，由于涉及到城市規劃、電網改造、投資運作模式等方面，所以與新能源商用車相關的基礎設施配套不完善。例如，新能源商用車充電難，既造成了使用端的不方便，也阻礙其進一步的推廣發展。隨著新能源商用車保有量的增加，其基礎設施配套不完善的問題將被進一步放大，需要加快相關充電、換電基礎配套設施的規劃與建設，并快速推出與之配套的政策法規。

汽車電動化使電網存在超負荷和供電不足的風險。由于電網的智能化不足與儲能技術發展的滯后，并且我國大部分電力來源于煤電，所以國家“3060”的戰略將促進煤電大規模被清潔電力替代，而清潔電力的不穩定性又增加了電網電力供應的波動性與持續性。同時，由于電動汽車大量地接入充電，將對電網放電的穩定性產生影響。應加快相關政策的制定，加速電網的智能化與數字化，加速研發更先進的儲能系統，引導新能源汽車有序充電，助力電網“削峰填谷”，降低清潔電力的不穩定性，助推商用車低碳化發展。

綜上所述，為節能減排降碳助推實現“碳達峰、碳中和”的戰略目標，商用車低碳化發展將采用多路協同發展的方式，持續優化交通結構，加速發展智慧交通。新能源商用車領域，加速相關基礎配套設施建設，純電動集中在輕、微型商用車領域，燃料電池重點在中、重型商用車場景應用，優先在市內公共交通、團體租賃、專用作業領域等特殊使用場景方面實現突破，純電動和氫燃料無疑是汽車使用環節實現零排放的最佳技術路線，混合動力技術路線可應用于各種場景，以及提升傳統燃油車節能水平、降低碳排放。純電動汽車未來會向高能量密度、低成本、長壽命等方向發展；氫燃料汽車現階段受技術、基礎設施及成本的影響，短期仍以示范運營為主；混合動力汽車在續駛里程和燃油經濟性方面具有優勢，未來有較大發展空間。

4 結論

（1）我國商用車的排放法規、油耗法規和財稅政策均促進了其在節能與新能源應用方面的發展，但效果未達預期，其中新能源商用車的銷量隨補貼退坡而降低，體現出對政策的高度依賴。

（2）我國商用車總體看仍以燃油車為主，新能源進程較緩，但在一些細分領域新能源得到了大力發展，如公共交通、城市物流及港口運輸等。

（3）我國商用車將采用能源多元化實現低碳發展，且根據其不同的應用場景選擇合適的燃料和動力形式。

5 建議

（1）針對不同場景時間節點，推進商用車電動化。相較乘用車來說，商用車的電動化推進有明顯的優勢和劣勢。優勢是政府采購，一些領域電動化推進較快，劣勢是應用場景的多樣性，決定了無法一刀切，比乘用車的推進更加復雜，分場景定技術多元化推進。持續鼓勵公共領域車輛推進電動化，重點關注具備電動化快速發展潛力但實際推廣較慢的車類，對使用強度高、電動化難度大的重點車型，持續論證技術和路線的可行性。

（2）加快制定出臺第4階段商用車限值標準，促進低碳技術的發展。節能降耗仍是低碳發展的重要路徑。加快制定出臺第4階段商用車限制標準，探索建立企業平均油耗管理，逐步建立節能考核機制，推出先進節能技術鼓勵措施，加快推進商用車節能發展。

（3）保持技術中立，協調推進節能汽車、混合動力汽車、電動汽車（充電與換電）、燃料電池汽車等技術的發展。在傳統燃油車領域，持續穩步地支持與鼓勵節能減排技術的研發；在純電動汽車領域，采用大功率快充、換電等能源補給方式會很大程度地解決電動商用車里程焦慮，需在財稅、規劃、路權、基礎設施方面給予創新商業模式支持。氫燃料電池重型商用車具有能量轉化效率高、氫氣補給時間段且無任何污染物及碳排放等優勢。推進氫燃料電池商用車的示范推廣應用，同時加強試點示范運行監督管理，逐步放大示范效應。

（4）探索推薦商用車低碳化發展的積分管理機制。積分管理制度在乘用車領域運行效果較好，對降低油耗、促進新能源汽車發展的作用明顯，可研究逐步將其引入商用車領域，優先在較為成熟、規范的商用車產品領域試點，引導其低碳化發展。也可結合乘用車推廣經驗，通過市場化發展機制，使供給端與應用端相互促進，形成促進商用車低碳化發展的組合拳。

（5）加快新能源汽車相關基礎配套設施的建設。例如，充電站以及相關換電站等基礎配套設施的建設，氫能相關產業的培育，加速電網的數字化與智能化以及儲能技術的發展，都將進一步促進新能源汽車的發展，推進商用車的節能減排與低碳化發展。