新能源环卫车的发展趋势探讨

摘要：相比传统燃料环卫车，新能源环卫车在驾乘体验、操作性、节能减排、能量转换效率等方面有着显著优点，这无疑是环卫车发展的必然趋势，也符合我国力争实现2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的长远目标。然而，目前新能源环卫车的普及仍存在诸多挑战，如整车成本高昂、智能化水平较低、配套设施不完善、政府补贴政策滞后等。因此在行业内，专用车生产企业必须不断加大研发投入，切实降低车辆生产成本，推动新能源汽车产业全面发展，打造更适合清洁环境的新型新能源环卫车。

关键词：新能源；“碳中和”；“碳达峰”；环卫车

中圖分类号：U469.7  收稿日期：2023-02-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.05.002

1 新能源环卫车市场发展分析

公共领域服务车辆新能源化是“十四五”期间应对气候变化国家战略的重要一环，而环卫车成为环保领域的重要装备之一，近年来国家有关部门相继出台了一系列相关政策，推动环卫车新能源化发展，进而推动了我国环卫车行业的发展［1］。

2020年底，国务院正式印发的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中，提到了远景公共领域用车全面电动化，燃料电池汽车实现商业化应用。2023年初，工业和信息化部等八部门发布《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》，在全国范围内启动公共领域车辆全面电动化先行区试点工作。2023-2025年，试点领域新增及更新车辆中新能源环卫领域力争达到80%。

环卫车的相关数据（数据参考东吴双碳环保研究数据表）如图1～图3所示。据资料显示，2022年环卫车累计销量82 741辆，同比下降18.7%。主要受疫情和经济下行影响，部分地方财政压力较大，环卫车购置资金减少，导致销售数据连续三年下滑，但是2020-2022年新能源环卫装备逆势增长持续放量，2022年新能源环卫装备销量4 867辆，同比增长22.84%，然而渗透率仅5.94%，距离80%先导区目标渗透率还有10倍以上差距。

依托国家的政策支持力度，新能源环卫车的渗透率大致分为两个阶段：a.稳定的渗透期，即政府采购为主体，渗透率的提升来源于政策驱动，具有优势渠道的环卫装备企业收益最大；b.快速的渗透期，即市场经济为主，企业内主动实施新能源替代，成采购主体，新能源产品力强的环卫装备企业持续收益最大，新兴整车企业出现弯道超车的最佳时机。

2 新能源环卫车产品

2.1 新能源环卫车分类

a.纯电动环卫车：以动力蓄电池作为唯一动力来源并用于城市作业的环卫车[2]。纯电动环卫车的供电系统由动力电池、电机和电控系统三部分组成。一方面，动力电池及大宗商品的价格趋势决定了新能源环卫装备的价格趋势；另一方面，没有燃油发动机和多齿比变速箱，纯电动环卫车的使用成本远低于燃油环卫车。

b.氢燃料环卫车：以氢能源为动力源。氢能被誉为21世纪“最洁净的能量”，它是一个可持续的、洁净的、高效的、安全的第二能源。氢能的可持续发展是实现“碳达峰、碳中和”的关键，也是走向低碳绿色发展的必由之路。与传统的电动汽车相比，氢动力环卫车加满氢只需约15 min，并且氢燃料电池发动机具有更高的功率密度和更强的续航能力，能量转换效率高达60%。

c.插电式混合动力环卫车：运行模式可油可电的环卫车。既有传统环卫车的发动机、变速箱、传动系统、油路和油箱等，又有纯电动环卫车的动力电池、电机和电控系统以及外接充电口，它将EV和HEV的优点充分结合，既能纯电动、低排放行驶，又能利用混合动力模式增加汽车的续航里程。

2.2 新能源环卫车特点

新能源环卫车的优势明显，主要体现在应用特点和经济性上。

a.应用特点：①环卫车的噪音小、排放低；②作业平均时速为30～40 km/h；③相对固定的行驶路线和时间，单车日行驶里程为50～160 km。这些特点使得新能源环卫车更加符合现代化城市环保理念以及其不会受限于当前电动车续航里程的瓶颈，完全可以集中规划充电设施。

b.经济性：相比传统燃料环卫车，使用成本可降低50%～80%。通过收集到的节油率、新增成本、油费节约、新增电费的数据推算出新能源环卫车运营五年时间的使用经济性，小型、中型、大型纯电动环卫车的使用经济性分别为15.6万元、50.4万元、79.7万元。纯电动环卫车的服役时间越长，比传统燃油车的经济性更加凸显[3]。

3 新能源环卫车关键技术

3.1 动力电池技术

动力电池是新能源汽车的能量和动力来源，作为新能源汽车的核心部件之一，主要负责储存电能并将其传输给驱动电机，从而转化成驱动汽车行驶的动能。动力电池成本约占整车成本的40%，其成本下降是进一步提高电动汽车渗透率的关键，主流应用的动力电池分别有磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸铁锂电池、钛酸锂（负极）电池。哈佛大学的研究人员在材料和电芯层面上进行的实验中发现固态电池能量密度高达631.1 W·h/kg，固态电池的巨大潜力，将大大减缓续航焦虑[4]。

据资料可知，2021年我国动力电池装机量154.5 GW·h，其中磷酸铁锂电池约7.98 GW·h，三元电池约7.44 GW·h，而新能源专用车磷酸铁锂和三元锂动力电池装机量分别为1.21 GW·h和0.03 GW·h，从安全性和经济性角度考虑，未来专用车底盘还是继续搭载磷酸铁锂电池（图4）。虽然氢燃料环卫车已经问世，整车应用主要依靠政府项目招标、集中区域运营的方式，但是整车售价高昂，加之全国各地加氢站极少，车辆的能源补给不便，全国范围内的推广仍需很长的时间，目前主要依托政府补贴的项目进行应用。

在现代化车企中，决定新能源汽车技术水平和质量的主要因素包含动力电池的技术水平和质量。新能源汽车的销量有赖于产品质量、动力电池能源密集程度、寿命、经济性、安全保障等[5]。

3.2 全自动化技术

新能源汽车的核心技术不只有动力电池和电机技术，还有其他的新能源汽车技术，如辅助驾驶技术，它是辅助驾驶员进行驾驶的技术，为驾驶员带来了更加安全、舒适的驾乘体验。在现代汽车行业中，自动驾驶和车载人工智能技术已是重要的驾驶辅助手段，它们不仅提高了驾车者的安全性，而且改善了汽车的性能。通过利用先进的通信、计算机技术、网络和控制，自动驾驶技术可以实现对汽车的实时监控和远程控制[5]（图5）。

SAE标准将自动驾驶划分为六个等级。a.L0：非自动化，由人为直接控制车辆行驶。b.L1：辅助驾驶，特定功能自动化，如定速巡航，自动防碰撞。c.L2：半自动驾驶，如自动泊车。d.L3：自动驾驶，特定条件下进行自动驾驶，但仍需驾驶员随时准备接管行驶的车辆。e.L4：高度自动驾驶，除了特定道路环境外，其余可实现完全自动驾驶。f.L5：全自动驾驶，机器将完全控制当前的工作环境，并不断学习和改进以适应新的工作条件，从而实现完全无人驾驶[6]。

一方面，环卫服务中城镇主干道、公园、校园、小区、高速路、国道的清扫、清洗，以及垃圾收转运等作业都按指定的时间和路线进行作业。另一方面，新能源环卫车内部结构简单，速度低，易于驾驶和控制等特点，自动驾驶技术完全可以优先在环卫车上进行普及，国内已有多家专用车企业发布了自动驾驶环卫车，这些车辆在示范区域内作业的效果显著，呈现良好的发展势头。

3.3 电机技术

驱动电机部件是新能源汽车行驶必要前提。当下专用车底盘广泛应用的驱动方式是驱动电机输出扭矩，传输给车辆传动轴，并由传动轴反馈给车轮，这是直接替代燃油车发动机和多级变速箱的方式。近年来，电机技术的持续发展，以车辆轻量化、高效节能的推进，如逐步应用的轮毂电机，提高了整车的传动效率和能耗。

4 结语

对于环卫行业，纯电动环卫车噪音小、碳排放少、运营成本低等优势有目共睹，若将我国现有的60万辆环卫车全部用纯电动车替代，每年可减排二氧化碳超1 300万t，能为实现“碳达峰”“碳中和”做出重要贡献，因此以纯电动为首的新能源环卫车逐步取代燃油环卫车是大势所趋[7]。但纯电动环卫车还存在生产成本高、充电设施不配套等问题，大量使用纯电动环卫车后更换的电池处置问题也需要高度重视，但这并不影响未来几年纯电动环卫车辆的大规模推广应用。

新能源环卫车是新时代的一种产物，大量投入新能源车辆也将面临诸多问题，如购车成本高、多数地区的充电配套不完善、退役车辆的电池回收技术等仍需业界高度重视。

参考文献：

[1]梁冰洪新能源环卫车整车系統与路径规划算法研究[D]济南：齐鲁工业大学，2022

[2]QC/T 1087-2017 《纯电动城市环卫车技术条件》[S]

[3]李珍新能源环卫车技术发展趋势[J]建设机械技术与管理，2016（1）：57-59+61

[4]电池行业年度报告2021[Z]

[5]袁博新能源汽车技术发展与趋势综述[J]现代商贸工业，2018，39（35）：12-16

[6]姜允侃无人驾驶汽车的发展现状及展望[J]微型电脑应用，2019，35（5）：60-64

[7]曾光，胡朝辉，徐英芝，等碳中和背景下纯电动环卫车辆的应用[J]建设机械技术与管理，2021，34（3）：62-64

作者简介：

甘育源，男，1994年生，研发经理（二级），研究方向为环卫装备。