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在全球大力推进新能源汽车产业化的大背景下,我国经过多年的支持和发展,在纯电动汽车领域取得了巨大的进步,整车销量连续多年世界领先,关键零部件及材料均可以自产,核心技术水平与世界实现并跑;在燃料电池电堆及关键零部件核心技术、氢燃料电池汽车产业化、示范应用及市场培育等方面也实现了持续进步,取得较大进展,燃料电池汽车也已从“技术突破”进入到“成本大幅降低”的过程节点,基本具备商业化运行的条件,开始进入量产阶段[1-3]。
新能源汽车和传统燃油汽车的主要区别是其动力系统不同,因此,为开展其综合经济性对比分析和预测研究,本文从不同续驶里程和不同质量两个维度考虑,建立了以动力系统为基础的车辆成本预测模型,对比分析未来搭载不同动力系统车辆(纯电动商用车、燃料电池商用车和传统燃油(柴油)商用车)在当下、2025年、2030年、2035年的动力系统成本和全生命周期成本,其中,全生命周期成本为车辆的动力系统成本与使用成本的总和(假设车辆除动力系统外的其他部件成本相同)。本文的研究和预测结果具有一定的先进性,可为纯电动汽车和燃料电池汽车产业的长远发展提供借鉴。
为深入研究搭载不同动力系统车辆在2025-2035年间的经济性,本文综合技术发展和产业化进步带来的成本下降因素,构建了纯电动汽车、燃料电池汽车、传统燃油汽车在不同续驶里程、不同质量要求下的经济性预测模型。为避免出现因车辆动力系统之外的配置规格不同导致的价格差异较大,因此在预测模型构建中,3种类型的车辆只计算动力系统成本的差异,其他部分视为相同。
表1搭载不同动力系统车辆部件的当前价格及预测
表22-20t商用车能耗及动力系统维护费用表
表3纯电动汽车和燃料电池汽车现阶段储能量情况概括
图1车辆续驶里程和质量要求对车辆全生命周期成本影响
通过对这几种动力系统汽车的经济性预测分析可以得出:未来燃料电池汽车动力系统成本和全生命周期成本将持续降低,在长续驶里程和重载条件下,全生命周期成本将会低于传统燃油汽车和纯电动汽车;相比重载,长续驶里程对燃料电池汽车与纯电动汽车的经济性影响更加明显。因此,根据模型预测分析结果,建议当前燃料电池汽车发展的重要任务是降低成本,提升燃料电池汽车使用经济性;应将燃料电池首先应用于对续驶里程要求较长的商用车,尤其是重型商用车上,在进一步降低成本后,可以拓展到更多车型。
另外,随着汽车市场规模、技术革新和原材料供需情况的调整,电池系统价格、电机系统价格、电堆系统价格、氢气瓶价格、氢气价格、充电电费、柴油价格、百公里电耗/氢耗/油耗等存在一定程度的波动性。因此,可持续跟踪本文建立的动力系统和全生命周期价格模型所需的数据值,通过数据更新的方式动态跟踪成本变动情况,准确地把握纯电动汽车、燃料电池汽车和传统燃油汽车的经济性和对比分析。
为进一步开展纯电动汽车、燃料电池汽车和传统燃油汽车的经济性对比分析和预测研究,本文综合技术发展和产业化进步带来的成本下降因素,从不同续驶里程和不同质量两个维度考虑,建立了以动力系统为基础的车辆成本预测模型,并对纯电动汽车、燃料电池汽车、传统燃油汽车在当下、2025年、2030年、2035年的动力系统成本和全生命周期使用成本进行数据计算和经济性预测。经模型预测结果表明:纯电动汽车将在未来10年内占据成本优势,但后续随着燃料电池汽车的动力系统成本和全生命周期成本进一步下降,在长续驶里程和高重载条件下,燃料电池汽车全生命周期成本将逐步低于传统燃油汽车甚至纯电动汽车。因此,本文中建议我国在燃料电池汽车发展路线中优先发展对续驶里程要求较长的重型商用车,进行产业化推广,降低其关键部件和材料成本,使之具有经济性和广阔的发展前景。