作為我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域減碳的主力軍，商用車向新能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。在此背景下，整零企業(yè)不斷尋求技術(shù)突破，純電、換電、氫燃料電池、甲醇等動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用提速，商用車多元化技術(shù)路線逐步形成。但長(zhǎng)期以來(lái)，里程焦慮和補(bǔ)能焦慮的痛點(diǎn)，一直阻礙新能源商用車大規(guī)模推廣。而在近期，隨著電氣化公路示范項(xiàng)目相繼在株洲、大同落成，為我國(guó)商用車電動(dòng)化發(fā)展帶來(lái)了新思路。
緩解電動(dòng)卡車?yán)锍探箲]
電氣化公路的概念，最早由西門子于2012年提出，5年后，西門子公司宣布與德國(guó)黑森林達(dá)成協(xié)議，為德國(guó)A5聯(lián)邦公路鋪設(shè)總長(zhǎng)10公里的架空接觸網(wǎng)。在這一構(gòu)想中，高速公路上的架空電纜能直接向車輛驅(qū)動(dòng)裝置提供能量，同時(shí)為車輛動(dòng)力電池充電。
如今在全球范圍內(nèi)，有不少國(guó)家和機(jī)構(gòu)已開發(fā)出用于公路電能傳輸?shù)幕A(chǔ)技術(shù)，逐漸形成包括架空式導(dǎo)電線路、路面導(dǎo)電軌道、無(wú)線充電在內(nèi)的三種電氣化公路技術(shù)方案。
其中，架空式導(dǎo)電是較為成熟且性價(jià)比最高的技術(shù)路線。目前，西門子公司在瑞典、德國(guó)、美國(guó)等地已建立了高架線移動(dòng)供電網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行了測(cè)試運(yùn)行，其使用的“雙弓對(duì)雙線”方案已獲得市場(chǎng)高度認(rèn)可。另外，無(wú)線充電式技術(shù)也正加速走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，日本、瑞典、德國(guó)、意大利等國(guó)家已啟動(dòng)建設(shè)，并開啟試點(diǎn)工作。
相較而言，我國(guó)對(duì)于電氣化公路的關(guān)注一直不多。近期，隨著株洲、大同電氣化公路示范項(xiàng)目的建成，填補(bǔ)了我國(guó)在電氣化公路領(lǐng)域的空白，也為全球公路運(yùn)輸節(jié)能降碳提供了“中國(guó)方案”。
記者了解到，上述兩個(gè)電氣化公路示范項(xiàng)目，同樣采用架空接觸網(wǎng)方案，電動(dòng)卡車可實(shí)現(xiàn)邊充電邊行駛，能夠極大提升公路貨運(yùn)的實(shí)用性和運(yùn)輸時(shí)效。
“與純電、換電等技術(shù)路線相比，電氣化公路系統(tǒng)具有更加突出的優(yōu)勢(shì)。”中車株洲所研究院基礎(chǔ)中心副主任黃敏指出，電氣化公路建成后，可直接利用電網(wǎng)電力驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行，減少儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，充電效率以及對(duì)能源的利用率更高，能夠有效解決純電、換電卡車的里程焦慮和補(bǔ)能痛點(diǎn)。另外，電氣化公路系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，不受嚴(yán)寒低溫等因素限制。
“充換電重卡的迅速發(fā)展，推動(dòng)了倒短貨運(yùn)場(chǎng)景電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，但受制于續(xù)駛里程短、補(bǔ)能時(shí)間長(zhǎng)等痛點(diǎn)，單靠電池驅(qū)動(dòng)很難成為長(zhǎng)距離運(yùn)輸場(chǎng)景的選擇。”江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所所長(zhǎng)沙永康告訴記者，電動(dòng)重卡想要滿足長(zhǎng)距離運(yùn)輸要求，需要裝配大量的電池組，這樣就變相增加了車輛自重，降低了整車承載能力。相較之下，架空接觸網(wǎng)饋電設(shè)施投用后，卡車不再需要攜帶大量電池，車輛的載質(zhì)量和單位載荷效率將會(huì)大大提升，這樣不僅能夠解決固定線路大運(yùn)量、中遠(yuǎn)距離大宗貨物運(yùn)輸降碳難題，還能使車輛運(yùn)營(yíng)成本大幅降低。
初期基建成本高昂
以架空接觸網(wǎng)為代表的公路電氣化系統(tǒng)，為推動(dòng)長(zhǎng)途卡車電動(dòng)化發(fā)展提供了全新解決方案。德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)也在相關(guān)研究中指出，實(shí)現(xiàn)公路貨運(yùn)去碳化，最為經(jīng)濟(jì)的方式就是在高速公路網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行電氣化改造。
同時(shí)，不少歐美國(guó)家也認(rèn)為，電氣化公路具有低碳環(huán)保、綜合能效高、靈活快捷、經(jīng)濟(jì)效益可觀等諸多優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)卡車脫碳的有效途徑。正因如此，很多國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)支持政策。例如，2020年底，瑞典政府發(fā)布一項(xiàng)計(jì)劃，確保到2030年底完成2000公里高速公路的電氣化改造，旨在讓交通領(lǐng)域完全擺脫對(duì)化石燃料的依賴。國(guó)際能源署也提出，公路電氣化將成為未來(lái)的發(fā)展方向，并預(yù)測(cè)到2050年，有36％的重型貨運(yùn)卡車將采用受電弓取電驅(qū)動(dòng)的方案。
沙永康表示，在技術(shù)層面，架空電纜與電動(dòng)重卡的組合具備可實(shí)現(xiàn)的條件，德國(guó)和瑞典等國(guó)家的測(cè)試運(yùn)營(yíng)，已證明電氣化高速公路改造的可行性，而且我國(guó)在電氣化公路及礦山運(yùn)輸領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了“零的突破”。然而，部署充電公路系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的成本高昂，誰(shuí)來(lái)為此埋單，是難以逃避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
記者了解到，架空電纜每公里的建設(shè)成本約為200萬(wàn)歐元，雖然建成后可以在未來(lái)幾十年內(nèi)供很多電動(dòng)卡車使用，維護(hù)成本也相對(duì)較低，但從公路貨運(yùn)行業(yè)的具體情況來(lái)看，由于對(duì)先期支出成本較為敏感，大規(guī)模部署架空充電系統(tǒng)的可能性依然不高。
不過(guò)，在中車株洲電力機(jī)車研究所負(fù)責(zé)人看來(lái)，架空充電系統(tǒng)仍是最具成本效益的選擇。“據(jù)測(cè)算，以年運(yùn)量1500萬(wàn)噸、運(yùn)輸距離100公里的大宗貨物運(yùn)輸項(xiàng)目為例，電氣化公路系統(tǒng)的整體投資回報(bào)周期為6～8年，而且時(shí)間越長(zhǎng)，整體經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)越明顯。”該負(fù)責(zé)人說(shuō)。
公路電氣化大規(guī)模推廣難度大
對(duì)于電氣化公路的發(fā)展前景，多位業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，由于基礎(chǔ)設(shè)施造價(jià)高，先期支出成本較大，短期內(nèi)大規(guī)模部署架空充電系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)。另外，不容忽視的是，目前電動(dòng)卡車技術(shù)發(fā)展十分迅速，各種技術(shù)路線百花齊放，一旦某種技術(shù)方案獲得突破性進(jìn)展，架空充電系統(tǒng)“一展身手”的機(jī)會(huì)就會(huì)變得非常渺茫。
“實(shí)事求是地講，在國(guó)內(nèi)推廣架空充電系統(tǒng)的難度較大。一方面，在‘第一個(gè)吃螃蟹的人’取得良好示范效果之前，投資者不會(huì)輕易為建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施埋單，用戶也不會(huì)冒險(xiǎn)購(gòu)買配套的電動(dòng)卡車，且公路改造涉及到多個(gè)管理部門，非常容易陷入‘先有雞還是先有蛋’的困局；另一方面，國(guó)內(nèi)運(yùn)輸從業(yè)者以散戶為主，貨運(yùn)市場(chǎng)的集約程度較低，難以發(fā)揮規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)。除此之外，架空充電設(shè)施賣相不佳，以及配套電動(dòng)卡車不能長(zhǎng)時(shí)間離開高壓充電線，進(jìn)而導(dǎo)致活動(dòng)范圍受限等痛點(diǎn)，都可能成為其推廣的阻礙因素。”在沙永康看來(lái)，盡管阻礙電氣化公路推廣的因素較多，但目前國(guó)內(nèi)已有先行者出現(xiàn)，株洲、大同兩個(gè)示范項(xiàng)目的落地，將在一定程度上助推電氣化公路的普及應(yīng)用。
沙永康進(jìn)一步表示，在一些特定場(chǎng)景中，例如港口、礦區(qū)以及相對(duì)固定的運(yùn)輸路線，搭建架空充電系統(tǒng)將有無(wú)限商機(jī)。長(zhǎng)期來(lái)看，在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)以及汽車“新四化”浪潮的帶動(dòng)下，商用車電動(dòng)化和無(wú)人駕駛進(jìn)程勢(shì)必會(huì)提速。屆時(shí)，專用充電公路或許能夠?yàn)闊o(wú)人駕駛和電動(dòng)卡車同時(shí)提供道路交通解決方案?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)公路電氣化與車輛電子化將會(huì)同步發(fā)展，而電氣化公路也將成為必備基礎(chǔ)設(shè)施。
對(duì)此，黃敏也坦言，充電公路想要走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，面臨較大的挑戰(zhàn)。“目前，國(guó)內(nèi)還未有實(shí)際的應(yīng)用案例，對(duì)于電氣化公路技術(shù)方案，國(guó)家層面也未出臺(tái)任何支持政策。今后，希望在電氣化公路示范、推廣上，政府相關(guān)部門能夠給予一定的政策支持，同時(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也需盡快補(bǔ)齊。”他說(shuō)。