我国商用车低碳化发展环境研究与技术路径分析

邱 彬，彭海丽

（1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084；2.工业和信息化部装备工业发展中心，北京 100846）

公安部和生态环境部发布的数据显示，2020年我国商用车占汽车总保有量的12%左右，但NO 和PM两大污染物排放量占比均高达80%以上；温室气体排放方面，商用车排放量占道路运输的77%，其中重型车占比将近47%，具有污染物和碳排放量高的特点，因此，商用车是汽车产业减污降碳的关键。我国提出“碳达峰，碳中和”（下文简称“双碳”）目标后，人们对于商用车低碳零碳的发展格外关注，商用车实现完全零排放的难度比乘用车大很多。2021年9月17日，在海南召开的世界新能源汽车大会上，全国政协副主席、中国科协主席、世界新能源汽车大会主席万钢在发布的《2021世界新能源汽车大会共识》中强调，各企业需加大商用车相关新能源技术的研发投入，积极探索适合不同应用场景的新能源汽车，特别是氢能燃料电池汽车等多样化新能源技术方案，加快推进商用车低碳化转型。显然，积极的商用车排污降碳政策环境，良好的市场发展态势，以及中国化的商用车低碳发展路径都对我国商用车低碳化和零碳化愈加重要，且对商用车行业意义重大，这不仅能够推动商用车向低碳化发展，还将加快行业转型升级的步伐，助推商用车各类技术快速发展。本文重点介绍我国商用车低碳化发展政策和市场的现状及趋势，以及对商用车低碳化路径作出分析，提出“双碳”目标下，商用车节能减排与低碳化发展建议，以供商用车行业借鉴和参考，助推商用车行业的低碳化发展。

1 商用车低碳化发展现状与趋势

1.1 发展现状

近几年，我国商用车市场规模呈现大幅增长，全球占比超过四分之一。2018～2020年，我国商用车市场整体呈上升趋势；2020年，商用车总体产量561.4万辆，同比增长5.2%。2021年，市场规模仍保持稳中有升的趋势，1～8月商用车累计生产439.4万辆，同比保持20.5%的增长。从全球占比看，根据国际汽车制造商协会（Organisation Internationaledes Constructeursd’Automobiles，OICA）发布的数据显示，2012～2020年，全球商用车产量整体呈先增后减的趋势；2018年，商用车市场规模达到峰值2513.69万辆，此后连续两年出现同比下滑；2020年，受“新冠疫情”影响，全球商用车产量大幅下滑，全年共生产2 178.7万辆，而我国商用车占全球商用车的比重呈上升趋势，2020年的产量占比高达25.8%。2014～2021年商用车产量及同比走势，如图1所示。

图1 2014～2021年商用车产量及同比走势

货车是商用车市场的主要增长点。我国商用车市场以载货类汽车为主，占比90%以上。2021年1～8月，货车产量为328.2万辆，同比增速达76.8%，占比75%。与此同时，受宏观经济环境以及消费者出行习惯等影响，2021年，公路客运量和公交客运量有所下滑，客车市场已进入“存量竞争”阶段，1～8月我国客车累计产量为7万辆，同比增长13.9%，占比仅2%。而从全球发展趋势看，我国货车市场自2007年超过日本后，已连续14年蝉联全球第一；客车市场自2003年以来产量一直居世界首位，是世界上客车的主要生产大国。2021年商用车各车辆类型产量分布，如图2所示。

图2 2021年商用车各车辆类型产量分布

新能源商用车总体规模上升，但与新能源乘用车相比，其发展相对缓慢。2021年1～8月，新能源乘用车渗透率达12.8%，而同期新能源商用车的市场渗透率仅为2.3%，为2015年以来最低。其中，新能源货车（含专用车）产量在2017年迎来快速增长，受补贴退坡影响，2017年以后的新能源货车占比下降明显。新能源客车销量规模持续下滑，原因一是“新冠疫情”降低了公共交通出行的需求，从而影响了新能源客车的购置需求；原因二是当前一、二线城市公交电动化基本完成，三、四线城市市场潜力尚未完全释放，市场增量空间有限。2015～2021年新能源商用车产量走势及新能源占比趋势，如图3所示。

图3 2015～2021年新能源商用车产量走势及新能源占比趋势

重型货车发展态势良好，但电动化程度相对较低。2021年上半年，各地基建工程投资陆续启动，国内多数企业及重点工程建设不断推进，包括牵引车、混凝土搅拌车、自卸车等工程类货车和重型货车产量保持正增长，随着7月全国范围全面实施重型柴油车国六排放标准，产量出现短期下降。累计看，2021年1～8月，重型货车完成生产130万辆，占商用车比重30%。分燃料种类看，我国重型货车整体上以燃油车为主，电动化渗透率仅为0.36%。2020年1月～2021年8月我国重型货车产量及占比情况，如图4所示。

图4 2020年1月～2021年8月我国重型货车产量及占比情况

新能源商用车应用场景较集中，技术路线以纯电为主。从应用场景看，我国新增城市公交客车电动化比例超过90%，基本实现电动化转型，重型货车场景开始布局。从技术类型看，新能源商用车仍以纯电动技术路线为主，主要应用于公交客车和城市物流车等场景，燃料电池技术路线进入示范推广阶段，主要应用于公交客车场景，同时在环卫、长途干线等市场应用不断扩展。2021年1～8月不同类型新能源商用车占比，如图5所示。

图5 2021年1～8月不同类型新能源商用车占比

换电技术以及燃料电池的发展受到行业的关注。2020年，我国在产的商用车换电车型仅为5个，产量为128辆；而到2021年8月换电车型增至29个，产量提升至1 426辆，增幅超过10倍，且这些换电车辆均为12 t以上的重型货车。类似的，2020年，燃料电池货车车型7个，2021年1～8月货车车型也增长超过21个。

由图6和表1可知，商用车能效提升相对缓慢。2020年，轻型商用车平均油耗为7.61 L/（100 km），同比下降3.6%；2020年，重型商用车平均油耗为31.34 L/（100 km），同比增幅4.7%。从表1细分车型来看，货车、半挂牵引车和专用车的平均油耗几乎没有变化。

表1 各传统燃油车型油耗变化趋势单位：L/（100 km）

图6 2015～2020年商用车平均油耗

1.2 发展趋势

目前，我国商用车市场向规范化、标准化、专业化不断推进，同时电动化、低碳化、信息化以及智能化发展又带来新的市场机会。叠加宏观经济、政策环境以及市场主体将同步发力，促进商用车市场稳定可持续发展。同时，在政策、法规、标准的引导下，产品格局不断调整完善，以公交、城市物流、市政产品为代表的新能源产品快速替代传统燃油车产品。

一方面，经济恢复性增长将有力支撑商用车市场的发展。2021年是“新冠疫情”后经济加快恢复发展的特殊年份，推动经济持续恢复、构建新发展格局来应对外部不确定性仍是宏观主线。作为“十四五”时期的开局元年和中国共产党建党100周年，2021年宏观经济发展的总基调仍是稳中求进，挖掘内需潜力，有效扩大居民消费能力，合理发挥投资带动作用，有力支撑商用车市场发展。

另一方面，多项政策形成合力，促进商用车增换购需求释放。2021年，宏观政策继续保持连续性、稳定性和可持续性，积极的财政政策和稳健的货币政策，将继续保持对经济恢复的必要支持力度。此外，诸如促消费、推进新能源汽车产业发展等扶持政策仍将推动商用车产业发展。行业政策方面，推动节能减排、健全法规标准、构建道路运输管控长效机制，强化汽车行业事中事后监管，在规范产业发展的同时，进一步促进企业优化产品布局，调整产品结构，促进商用车加快更新迭代。同时，区域性老旧柴油货车淘汰更新政策延续、高排放车辆路权限制、“大吨小标”等超载治理推进，“国六”排放标准全面实施，将进一步形成政策合力，优化存量结构，释放市场增换购需求。

2 我国商用车低碳化发展政策环境

2.1 财税优惠类政策

2.1.1 商用车购置补贴

我国节能与新能源商用车补贴政策与新能源乘用车统一管理，区别补助。2009年1月，财政部与科技部联合发布了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作通知》，在13个城市正式启动，标志着我国汽车的新能源化迈上了一个新台阶。2010年5月和7月，试点城市增至25个，并将其中6个城市作为私人领域试点城市。2013年9月，在前期试点工作的基础上，四部委联合发布了《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》，进一步扩大了试点城市的数量与范围，新能源汽车试点城市增至88个。自2016年始，新能源汽车推广不再设置示范城市，开始在全国范围内全面推广。

补贴推广范围在不断扩大的同时，补贴门槛也根据行业技术水平不断加严，从开始的根据最大电功率比和节油率进行补贴，提升为根据车长和电容量进行分级补贴，目前考核指标已发展为能量密度、快充倍率、节油率水平、单位载质量能量消耗量、吨百公里电耗等，同时补贴金额逐步退坡。制定政策时也考虑了企业在补助资金退坡的条件下存在着一定的压力，增加了预拨项目，2020年的补贴政策对公共领域用车进行重点鼓励，明确了补贴年份推迟到2022年。

2.1.2 商用车运营补贴

运营补贴主要是政府对运营企业经营过程中产生过高成本时，对超过合理成本部分给予的补贴。目前，国内主要是节能与新能源公交汽车和物流汽车享有运营补贴。

我国新能源商用车的推广政策中，体现了“公交优先”的思路。国家和地方的政策制定都以公交车为政策试验起始点，再逐步修订和普及政策。2015年5月11日，四部委联合发布了《关于完善城市公交车成品油价格补助政策，加快新能源汽车推广应用的通知》，并制定了《新能源公交车推广应用考核办法（试行）》，办法里详细制定了公交车成品油价格补助政策和节能与新能源公交车运营补助标准，地方政府均按照此政策管理运营补贴。

中国受互联网经济的影响，2018年6月13日，深圳率先出台新能源物流车资助补贴政策——《深圳市现代物流业发展专项资金管理办法》，且将资助范围扩大到纯电动物流车。

2.1.3 商用车税收政策

税收政策是政府推广节能与新能源汽车的重要激励措施之一。政府目前主要针对生产和消费环节进行多项税收激励政策，对节能与新能源汽车车船税采取减征、免征的措施，对新能源汽车购置税实施免征政策，有效地推动了节能与新能源汽车的应用。

2.2 节能减排标准类

为推动节能减排，我国商用车按照油耗限值标准进行油耗管理，通过油耗限值促使整车企业减少燃油消耗量。2004年，我国开始陆续发布乘用车、轻型汽车的燃料消耗量限值和试验方法标准。2007年发布轻型商用车燃料消耗量第1阶段限值，GB 20997—2007是中国第1个控制轻型商用车燃料消耗量的强制性国家标准，第2阶段比第1阶段下降10.8%，2015年发布第3阶段限值，降速是10%～15%。2012年完成QC/T924—2011《重型商用车燃料消耗量限值》的制定，标志着中国汽车燃料消耗量标准法规体系基本建立。自2012年7月1日起，新申报《公告》的重型商用车辆产品（不包括专用作业类、全轮驱动类产品、自卸汽车、城市客车）的工况法油耗值，应符合该限值要求，不符合的产品不得列入《公告》。

除油耗限值对技术路线的影响外，汽车行业排放要求将更加严格。我国的汽车尾气排放法起步较晚，按照“国一”、“国二”、“国三”、“国四”、“国五”等不同阶段进行阶段性推进。我国在2019年7月1日开始实施重型燃气车“国六”标准，2020年7月1日开始实施轻型汽车与重型城市汽车的“国六”标准，2021年7月1日开始实施重型柴油车“国六”排放标准，标志着我国汽车标准全面进入“国六”阶段。与“国五”标准相比，重型汽车“国六”标准的相关要求及限值进一步加严，NO 和PM限值分别降低77%和67%，以此推进车企升级改革，加速商用车节能技术的发展和推广，促进我国商用车节能减排技术尽快向世界先进节能减排技术看齐。

商用车碳排放控制政策与法规历经十多年的发展与创新，建立了较完善的碳排放控制法规与政策体系，有效地推动了商用车碳排放控制进程，促进了商用车车企的升级与改革，加速了商用车各种碳排放控制技术的蓬勃发展，从而形成多技术路径协同低碳化发展的格局，比如通过商用车电动化、传统燃油的进一步高效化、零碳清洁燃料内燃机等多条路径推动商用车的低碳化发展。

3 商用车低碳化发展技术路径分析

3.1 商用车典型动力分析

现行的商用车主要动力类型为：传统燃油、混合动力、天然气、纯电动、燃料电池等，各动力类型商用车在实际使用过程中存在一定的优势，也存在一定的挑战。

3.1.1 传统燃油汽车

传统燃油车从车辆生产到报废等各方面已形成了成熟的体系，在现今的政策环境下，其主要面对的问题是节能减排与降碳。鉴于碳排放控制压力以及全球汽车新能源化的挑战，汽车行业努力创新传统内燃机技术使其达到节能减排降碳的目标。短期可以通过节能减排技术，诸如优化发动机的喷油与缸内燃烧、优化进气歧管改善进气效率、减少热损失、换挡提示、高效空调、制动能量回收、高效后处理、轻量化、碳捕集等手段达到节能减排降碳的目的；中期通过全面的电控化以及先进混合动力驱动技术达到节能减排降碳的目的；长期采用零碳清洁燃料发动机的车辆可以实现零排放和卓越的能源效率。但是，节能减排技术存在突破性困难，且研发周期较长，以及平衡投入与产出等的挑战。此外，零碳内燃机技术面临着零碳燃料的生产、运输等全产业链培育，以及成本高居不下的挑战。

3.1.2 天然气汽车

天然气汽车具有清洁、安全、节约成本等特点，目前我国已探明的天然气储量非常丰富，且我国天然气汽车技术逐渐成熟，相关的政策与基础配套设施较完善。因此，在大规模应用纯电动汽车和零碳燃料发动机汽车前，天然气是较优的替代能源，且能在一定的程度上与纯电动汽车和零碳燃料内燃机汽车形成互补。

3.1.3 纯电动汽车

相对于传统燃油车辆，纯电动汽车在使用端为零排放，其整体结构较简单、传动效率高、噪声低，适合在全国范围内推广使用。但纯电动汽车也有不可忽视的劣势，如客户的里程焦虑、购车成本高、二手车难出售、检测与维修成本高、安全体系不成熟、电池寿命相较于内燃机不具备优势（如充电桩相关基础配套设施不成熟、商用车充电时间长）。目前，欧盟用产品生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）来评价汽车生命周期碳排放。吉利汽车研究院龚俊川等通过LCA法，对传统燃油车及纯电动车的全生命周期碳排放进行核算后得出全球增温潜势。结果表明，纯电动汽车使用端零碳排放，其全球增温潜势低于传统燃油车；在原材料获取端、生产端、报废端方面，纯电动汽车的全球增温潜势高于传统燃油车。

针对纯电动汽车综合性能（包括续驶里程、启动时间、空调性能、安全性与可靠性等）的研究，北京理工大学孙逢春等，针对不同因素（如温度、海拔等）对纯电动汽车综合性能的影响做了大量研究。研究表明，纯电动汽车的综合性能对环境温度较敏感，其低温综合性能明显下降。通过大量实践进一步证明，纯电动汽车在低温环境下的综合性能未达预期。

3.1.4 氢燃料电池汽车

氢燃料是最清洁的能源，氢燃料电池汽车使用端完全零排放，同时还兼顾纯电动汽车的优点，但是氢燃料电池汽车面临着制氢与储氢的成本高、购车成本高、安全体系不成熟、以及相关基础配套设施与产业链不成熟等挑战。氢燃料电池汽车的普及还有很长的一段路要走，IANNUZZI等采用LCA法测算氢燃料电池客车和传统燃油客车全生命周期的碳排放，结果表明，氢燃料电池车辆在碳排放方面具有绝对优势，当使用清洁能源制氢时，其碳排放可以降低70%。氢气的运输成本在200 km内是最经济的，超过200 km的运输成本剧增，从而进一步增加氢燃料电池汽车的使用成本。因此，氢燃料电池汽车短时间内无法达到成本低廉、可再生能源制氢及完善的加氢站等目标，其大规模普及和应用存在困难。

3.1.5 混合动力电动汽车

混合动力电动汽车主要分为插电式和非插电式两种。插电式混合动力汽车兼有传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，即保障了续驶里程，加之现在的插电式混合动力汽车技术能力与相关政策要求，其纯电续驶里程均可大于50 km，使其在市区的通勤可以完全达到零排放，即使长途运输也可做到节能减排降碳。但是，也存在购车成本增加以及整车控制策略复杂等问题。

综上所述，商用车现已形成多技术协同发展的格局，各技术蓬勃发展，传统燃油商用车各技术体系较成熟，但存在碳排控的压力，需加速相关碳排控技术的研发。我国天然气储存丰富、技术成熟、天然气商用车排放低，是较优的替代能源，但也需加速相关碳捕集技术研发。纯电动汽车具备使用端零排放、效率高、低噪声等优势，但是需进一步优化其低温使用性能、降低客户的里程焦虑等。氢燃料电池汽车受制于技术壁垒和高成本，其应用普及还有很长的一段路要走，需进一步加快相关技术的突破，使其尽快得到普及应用。混合动力商用车兼具燃油汽车和纯电动汽车的优势，也面临成本控制与控制策略复杂的挑战，需进一步控制其成本并优化其控制策略。

3.2 商用车领域低碳化的路径

3.2.1 优化交通结构，聚焦商用车短途运输服务

持续稳步地淘汰老旧商用车，促进智慧交通发展、加速推进公转铁和公转水，进一步优化交通运输结构。随着交通运输结构的持续优化，商用车产品使用场景将减少，商用车客货运输市场应持续向短途运输服务聚焦，同时出台相关政策法规解决最后一公里运输问题，以达到优化交通结构的目标。

3.2.2 持续推进传统内燃机商用车节能减排降碳

从今后很长一段时间来看，商用车的主要动力源仍为内燃机，内燃机本身的节能减排与高效的后处理器将是其碳排放控制的关键，因此，需进一步加快下一阶段的排放标准、油耗标准、二氧化碳的相关法规的制定，促进相关技术、产品的研发和投入使用，多措并举地减少传统内燃机的碳排放量，争取早日实现传统内燃机商用车零排放的目标。

3.2.3 持续稳步推进商用车新能源化

商用车的电动化以及零碳内燃机是其未来的发展方向，由于商用车实际使用场景的限制，以及缺少相关政策的支持，致使商用车的新能源化进展缓慢，未达预期。因此，需要更多的相关政策来支持商用车新能源化的发展，鼓励与支持相关技术的研发与投入，以及加快相关产业的培育，尤其加快推动公共交通以及短途运输（港口、城市物流）等一些特殊场景商用车的新能源化。例如，鼓励建设绿色零碳工程，推动商用车新能源化发展，以及新用能需求优先使用零碳能源。

3.2.4 加快商用车新能源化的相关基础配套设施的建设

推进商用车的新能源化及其相关基础配套设施建设是其关键的一环，现阶段，新能源商用车充电设施使用紧张的现象仍然存在，由于涉及到城市规划、电网改造、投资运作模式等方面，所以与新能源商用车相关的基础设施配套不完善。例如，新能源商用车充电难，既造成了使用端的不方便，也阻碍其进一步的推广发展。随着新能源商用车保有量的增加，其基础设施配套不完善的问题将被进一步放大，需要加快相关充电、换电基础配套设施的规划与建设，并快速推出与之配套的政策法规。

汽车电动化使电网存在超负荷和供电不足的风险。由于电网的智能化不足与储能技术发展的滞后，并且我国大部分电力来源于煤电，所以国家“3060”的战略将促进煤电大规模被清洁电力替代，而清洁电力的不稳定性又增加了电网电力供应的波动性与持续性。同时，由于电动汽车大量地接入充电，将对电网放电的稳定性产生影响。应加快相关政策的制定，加速电网的智能化与数字化，加速研发更先进的储能系统，引导新能源汽车有序充电，助力电网“削峰填谷”，降低清洁电力的不稳定性，助推商用车低碳化发展。

综上所述，为节能减排降碳助推实现“碳达峰、碳中和”的战略目标，商用车低碳化发展将采用多路协同发展的方式，持续优化交通结构，加速发展智慧交通。新能源商用车领域，加速相关基础配套设施建设，纯电动集中在轻、微型商用车领域，燃料电池重点在中、重型商用车场景应用，优先在市内公共交通、团体租赁、专用作业领域等特殊使用场景方面实现突破，纯电动和氢燃料无疑是汽车使用环节实现零排放的最佳技术路线，混合动力技术路线可应用于各种场景，以及提升传统燃油车节能水平、降低碳排放。纯电动汽车未来会向高能量密度、低成本、长寿命等方向发展；氢燃料汽车现阶段受技术、基础设施及成本的影响，短期仍以示范运营为主；混合动力汽车在续驶里程和燃油经济性方面具有优势，未来有较大发展空间。

4 结论

（1）我国商用车的排放法规、油耗法规和财税政策均促进了其在节能与新能源应用方面的发展，但效果未达预期，其中新能源商用车的销量随补贴退坡而降低，体现出对政策的高度依赖。

（2）我国商用车总体看仍以燃油车为主，新能源进程较缓，但在一些细分领域新能源得到了大力发展，如公共交通、城市物流及港口运输等。

（3）我国商用车将采用能源多元化实现低碳发展，且根据其不同的应用场景选择合适的燃料和动力形式。

5 建议

（1）针对不同场景时间节点，推进商用车电动化。相较乘用车来说，商用车的电动化推进有明显的优势和劣势。优势是政府采购，一些领域电动化推进较快，劣势是应用场景的多样性，决定了无法一刀切，比乘用车的推进更加复杂，分场景定技术多元化推进。持续鼓励公共领域车辆推进电动化，重点关注具备电动化快速发展潜力但实际推广较慢的车类，对使用强度高、电动化难度大的重点车型，持续论证技术和路线的可行性。

（2）加快制定出台第4阶段商用车限值标准，促进低碳技术的发展。节能降耗仍是低碳发展的重要路径。加快制定出台第4阶段商用车限制标准，探索建立企业平均油耗管理，逐步建立节能考核机制，推出先进节能技术鼓励措施，加快推进商用车节能发展。

（3）保持技术中立，协调推进节能汽车、混合动力汽车、电动汽车（充电与换电）、燃料电池汽车等技术的发展。在传统燃油车领域，持续稳步地支持与鼓励节能减排技术的研发；在纯电动汽车领域，采用大功率快充、换电等能源补给方式会很大程度地解决电动商用车里程焦虑，需在财税、规划、路权、基础设施方面给予创新商业模式支持。氢燃料电池重型商用车具有能量转化效率高、氢气补给时间段且无任何污染物及碳排放等优势。推进氢燃料电池商用车的示范推广应用，同时加强试点示范运行监督管理，逐步放大示范效应。

（4）探索推荐商用车低碳化发展的积分管理机制。积分管理制度在乘用车领域运行效果较好，对降低油耗、促进新能源汽车发展的作用明显，可研究逐步将其引入商用车领域，优先在较为成熟、规范的商用车产品领域试点，引导其低碳化发展。也可结合乘用车推广经验，通过市场化发展机制，使供给端与应用端相互促进，形成促进商用车低碳化发展的组合拳。

（5）加快新能源汽车相关基础配套设施的建设。例如，充电站以及相关换电站等基础配套设施的建设，氢能相关产业的培育，加速电网的数字化与智能化以及储能技术的发展，都将进一步促进新能源汽车的发展，推进商用车的节能减排与低碳化发展。