新能源環衛車的發展趨勢探討

摘要：相比傳統燃料環衛車，新能源環衛車在駕乘體驗、操作性、節能減排、能量轉換效率等方面有著顯著優點，這無疑是環衛車發展的必然趨勢，也符合我國力爭實現2030年前“碳達峰”和2060年前“碳中和”的長遠目標。然而，目前新能源環衛車的普及仍存在諸多挑戰，如整車成本高昂、智能化水平較低、配套設施不完善、政府補貼政策滯后等。因此在行業內，專用車生產企業必須不斷加大研發投入，切實降低車輛生產成本，推動新能源汽車產業全面發展，打造更適合清潔環境的新型新能源環衛車。

關鍵詞：新能源；“碳中和”；“碳達峰”；環衛車

中圖分類號：U469.7? 收稿日期：2023-02-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.05.002

1 新能源環衛車市場發展分析

公共領域服務車輛新能源化是“十四五”期間應對氣候變化國家戰略的重要一環，而環衛車成為環保領域的重要裝備之一，近年來國家有關部門相繼出臺了一系列相關政策，推動環衛車新能源化發展，進而推動了我國環衛車行業的發展［1］。

2020年底，國務院正式印發的《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》中，提到了遠景公共領域用車全面電動化，燃料電池汽車實現商業化應用。2023年初，工業和信息化部等八部門發布《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》，在全國范圍內啟動公共領域車輛全面電動化先行區試點工作。2023-2025年，試點領域新增及更新車輛中新能源環衛領域力爭達到80%。

環衛車的相關數據（數據參考東吳雙碳環保研究數據表）如圖1～圖3所示。據資料顯示，2022年環衛車累計銷量82 741輛，同比下降18.7%。主要受疫情和經濟下行影響，部分地方財政壓力較大，環衛車購置資金減少，導致銷售數據連續三年下滑，但是2020-2022年新能源環衛裝備逆勢增長持續放量，2022年新能源環衛裝備銷量4 867輛，同比增長22.84%，然而滲透率僅5.94%，距離80%先導區目標滲透率還有10倍以上差距。

依托國家的政策支持力度，新能源環衛車的滲透率大致分為兩個階段：a.穩定的滲透期，即政府采購為主體，滲透率的提升來源于政策驅動，具有優勢渠道的環衛裝備企業收益最大；b.快速的滲透期，即市場經濟為主，企業內主動實施新能源替代，成采購主體，新能源產品力強的環衛裝備企業持續收益最大，新興整車企業出現彎道超車的最佳時機。

2 新能源環衛車產品

2.1 新能源環衛車分類

a.純電動環衛車：以動力蓄電池作為唯一動力來源并用于城市作業的環衛車[2]。純電動環衛車的供電系統由動力電池、電機和電控系統三部分組成。一方面，動力電池及大宗商品的價格趨勢決定了新能源環衛裝備的價格趨勢；另一方面，沒有燃油發動機和多齒比變速箱，純電動環衛車的使用成本遠低于燃油環衛車。

b.氫燃料環衛車：以氫能源為動力源。氫能被譽為21世紀“最潔凈的能量”，它是一個可持續的、潔凈的、高效的、安全的第二能源。氫能的可持續發展是實現“碳達峰、碳中和”的關鍵，也是走向低碳綠色發展的必由之路。與傳統的電動汽車相比，氫動力環衛車加滿氫只需約15 min，并且氫燃料電池發動機具有更高的功率密度和更強的續航能力，能量轉換效率高達60%。

c.插電式混合動力環衛車：運行模式可油可電的環衛車。既有傳統環衛車的發動機、變速箱、傳動系統、油路和油箱等，又有純電動環衛車的動力電池、電機和電控系統以及外接充電口，它將EV和HEV的優點充分結合，既能純電動、低排放行駛，又能利用混合動力模式增加汽車的續航里程。

2.2 新能源環衛車特點

新能源環衛車的優勢明顯，主要體現在應用特點和經濟性上。

a.應用特點：①環衛車的噪音小、排放低；②作業平均時速為30～40 km/h；③相對固定的行駛路線和時間，單車日行駛里程為50～160 km。這些特點使得新能源環衛車更加符合現代化城市環保理念以及其不會受限于當前電動車續航里程的瓶頸，完全可以集中規劃充電設施。

b.經濟性：相比傳統燃料環衛車，使用成本可降低50%～80%。通過收集到的節油率、新增成本、油費節約、新增電費的數據推算出新能源環衛車運營五年時間的使用經濟性，小型、中型、大型純電動環衛車的使用經濟性分別為15.6萬元、50.4萬元、79.7萬元。純電動環衛車的服役時間越長，比傳統燃油車的經濟性更加凸顯[3]。

3 新能源環衛車關鍵技術

3.1 動力電池技術

動力電池是新能源汽車的能量和動力來源，作為新能源汽車的核心部件之一，主要負責儲存電能并將其傳輸給驅動電機，從而轉化成驅動汽車行駛的動能。動力電池成本約占整車成本的40%，其成本下降是進一步提高電動汽車滲透率的關鍵，主流應用的動力電池分別有磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、錳酸鐵鋰電池、鈦酸鋰（負極）電池。哈佛大學的研究人員在材料和電芯層面上進行的實驗中發現固態電池能量密度高達631.1 W·h/kg，固態電池的巨大潛力，將大大減緩續航焦慮[4]。

據資料可知，2021年我國動力電池裝機量154.5 GW·h，其中磷酸鐵鋰電池約7.98 GW·h，三元電池約7.44 GW·h，而新能源專用車磷酸鐵鋰和三元鋰動力電池裝機量分別為1.21 GW·h和0.03 GW·h，從安全性和經濟性角度考慮，未來專用車底盤還是繼續搭載磷酸鐵鋰電池（圖4）。雖然氫燃料環衛車已經問世，整車應用主要依靠政府項目招標、集中區域運營的方式，但是整車售價高昂，加之全國各地加氫站極少，車輛的能源補給不便，全國范圍內的推廣仍需很長的時間，目前主要依托政府補貼的項目進行應用。

在現代化車企中，決定新能源汽車技術水平和質量的主要因素包含動力電池的技術水平和質量。新能源汽車的銷量有賴于產品質量、動力電池能源密集程度、壽命、經濟性、安全保障等[5]。

3.2 全自動化技術

新能源汽車的核心技術不只有動力電池和電機技術，還有其他的新能源汽車技術，如輔助駕駛技術，它是輔助駕駛員進行駕駛的技術，為駕駛員帶來了更加安全、舒適的駕乘體驗。在現代汽車行業中，自動駕駛和車載人工智能技術已是重要的駕駛輔助手段，它們不僅提高了駕車者的安全性，而且改善了汽車的性能。通過利用先進的通信、計算機技術、網絡和控制，自動駕駛技術可以實現對汽車的實時監控和遠程控制[5]（圖5）。

SAE標準將自動駕駛劃分為六個等級。a.L0：非自動化，由人為直接控制車輛行駛。b.L1：輔助駕駛，特定功能自動化，如定速巡航，自動防碰撞。c.L2：半自動駕駛，如自動泊車。d.L3：自動駕駛，特定條件下進行自動駕駛，但仍需駕駛員隨時準備接管行駛的車輛。e.L4：高度自動駕駛，除了特定道路環境外，其余可實現完全自動駕駛。f.L5：全自動駕駛，機器將完全控制當前的工作環境，并不斷學習和改進以適應新的工作條件，從而實現完全無人駕駛[6]。

一方面，環衛服務中城鎮主干道、公園、校園、小區、高速路、國道的清掃、清洗，以及垃圾收轉運等作業都按指定的時間和路線進行作業。另一方面，新能源環衛車內部結構簡單，速度低，易于駕駛和控制等特點，自動駕駛技術完全可以優先在環衛車上進行普及，國內已有多家專用車企業發布了自動駕駛環衛車，這些車輛在示范區域內作業的效果顯著，呈現良好的發展勢頭。

3.3 電機技術

驅動電機部件是新能源汽車行駛必要前提。當下專用車底盤廣泛應用的驅動方式是驅動電機輸出扭矩，傳輸給車輛傳動軸，并由傳動軸反饋給車輪，這是直接替代燃油車發動機和多級變速箱的方式。近年來，電機技術的持續發展，以車輛輕量化、高效節能的推進，如逐步應用的輪轂電機，提高了整車的傳動效率和能耗。

4 結語

對于環衛行業，純電動環衛車噪音小、碳排放少、運營成本低等優勢有目共睹，若將我國現有的60萬輛環衛車全部用純電動車替代，每年可減排二氧化碳超1 300萬t，能為實現“碳達峰”“碳中和”做出重要貢獻，因此以純電動為首的新能源環衛車逐步取代燃油環衛車是大勢所趨[7]。但純電動環衛車還存在生產成本高、充電設施不配套等問題，大量使用純電動環衛車后更換的電池處置問題也需要高度重視，但這并不影響未來幾年純電動環衛車輛的大規模推廣應用。

新能源環衛車是新時代的一種產物，大量投入新能源車輛也將面臨諸多問題，如購車成本高、多數地區的充電配套不完善、退役車輛的電池回收技術等仍需業界高度重視。

參考文獻：

[1]梁冰洪新能源環衛車整車系統與路徑規劃算法研究[D]濟南：齊魯工業大學，2022

[2]QC/T 1087-2017 《純電動城市環衛車技術條件》[S]

[3]李珍新能源環衛車技術發展趨勢[J]建設機械技術與管理，2016（1）：57-59+61

[4]電池行業年度報告2021[Z]

[5]袁博新能源汽車技術發展與趨勢綜述[J]現代商貿工業，2018，39（35）：12-16

[6]姜允侃無人駕駛汽車的發展現狀及展望[J]微型電腦應用，2019，35（5）：60-64

[7]曾光，胡朝輝，徐英芝，等碳中和背景下純電動環衛車輛的應用[J]建設機械技術與管理，2021，34（3）：62-64

作者簡介：

甘育源，男，1994年生，研發經理（二級），研究方向為環衛裝備。