欢迎点击上方“Carbon Footprints 碳足迹”关注我们，为您推送更多最新资讯。编辑荐语: 本文应用PCO（感知拥有成本）模型评估轻型物流车辆电气化进程，创新性地将充电搜寻时间、能源补给、车辆替代等无形成本与购置、能源、维护等有形成本相结合，构建了全面的成本评估体系；首次考虑北方寒冷气候（正常温度、-10至10℃特殊气候、低于-10℃异常气候）对电动物流车性能的系统性影响，通过量化续航里程降低50%、充电时间增加70%等特殊气候条件对使用成本的影响，提高了模型的实用性和准确性；同时通过设置基准、低速和高速三种电气化情景，结合电价调整、里程提升和补贴退坡等关键参数，构建系统动力学模型实现对2030年市场的科学预测。
文章题目: Electrification pathways for light-duty logistics vehicles based on perceived cost of ownership in Northern China作者 (通讯*) : 郝旭，周德钰，钟锐恒，李顺喜，孟宪明，刘波*引用信息: Hao, X.; Zhou D.; Zhong R.; Li S.; Meng X.; Liu B. Electrification pathways for light-duty logistics vehicles based on perceived cost of ownership in Northern China. Carbon Footprints. 2024, 3, 15. http://dx.doi.org/10.20517/cf.2024.24https://www.oaepublish.com/articles/cf.2024.24![]()
文章摘要
城市脱碳和环境治理需要轻型物流车辆（LDLVs）的电气化，包括电池电动、插电式混合动力和氢燃料电池车型。尽管电动LDLV的市场需求在生态上是迫切的，但在北方中国寒冷气候下，范围焦虑和充电基础设施限制加剧了这种现象。本文利用系统动力模型来评估电动LDLV的感知拥有成本，整合了直接费用 - 初始投资和能源成本 - 以及间接因素，如能源补给、车辆替换和生命周期碳排放量。分析表明，尽管前期成本较高，但到2030年，在不同电气化方案下，电动LDLV将提供可观的经济和环境优势，预计将节省大量能源和维护成本。本文预测，政策激励、电力定价和技术进步将显着影响北方中国新能源车辆市场动态和行业产出。值得注意的是，研究结果表明，到2030年，电动LDLV可能实现可观的成本节约和环境效益，市场渗透和行业产出取决于政策支持和技术进步的相互作用。基准情景预测市场份额为48.17%，行业产值为600.15亿元人民币，而高速电气化情景则预测了最乐观的结果，市场份额为75.29%，行业产值为306.087亿元人民币。
图片摘要
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气候变化已成为21世纪最紧迫的全球性挑战之一，需要各行各业采取紧急行动。作为世界上最大的碳排放国，中国制定了到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的宏伟目标。这一承诺凸显了城市地区可持续发展的关键作用，因为城市经济活动和人口增长的集中加剧了环境压力。在城市可持续发展的广泛背景下，物流行业作为碳排放和空气污染的重要贡献者尤为突出。在中国，电子商务和城市配送服务的快速发展导致轻型商用车数量大幅增加，加剧了空气质量问题并阻碍了脱碳努力。物流行业的车辆排放不仅加剧气候变化，还对城市人口健康构成直接威胁，使向清洁运输解决方案的转型成为当务之急。轻型物流车辆（LDLVs）的电气化为解决这些挑战提供了一条有前途的路径。电池电动汽车（BEVs）、插电式混合动力汽车（PHEVs）和氢燃料电池汽车在物流行业中具有显著减少碳足迹和运营成本的潜力。这些替代能源车辆的采用符合全球可持续城市交通的趋势，并得到了政策制定者和行业利益相关者的支持。然而，向电动轻型商用车（ELCVs）的转型面临着阻碍广泛市场整合的实质性障碍。里程焦虑是潜在采用者的主要担忧，源于有限的电池容量和充电基础设施不足。这些挑战在极端气候条件地区（如中国北方）尤为突出，那里寒冷的冬季显著影响车辆性能和能源效率。在这些地区，低温可能使电池容量降低40%，增加充电时间，并需要更频繁的充电停靠，从而加剧了与电动商用车相关的不便和运营挑战。目前的研究缺乏一个全面的评估框架，能够整合不同气候条件下与电动汽车采用相关的有形和无形成本。本研究通过引入感知成本（PCO）模型填补了这一空白，这是一种评估电动轻型商用车相对于传统车辆经济可行性的新方法。该模型从物流公司和车队管理者的角度考虑成本，他们是采用电动轻型商用车的主要决策者。该模型的创新之处在于考虑了空间异质性并整合了无形成本，为理解电动汽车在不同地理和气候环境下的真实经济影响提供了前所未有的见解。 通过这一PCO视角审视经济效益，本文预测了市场渗透趋势，评估了区域经济、社会和环境因素对2030年前电动汽车采用的影响。这些发现对于破解市场渗透的障碍和制定可持续城市物流解决方案的政策至关重要。这项研究的发现可能为未来研究在类似具有挑战性环境的地区的电动汽车采用提供参考，潜在地有助于更好地理解不同地理环境下的电气化进程。本研究首先对电动轻型物流车进行了系统分类，基于能源来源将其划分为纯电动（BEVs）、插电式混合动力（PHEVs）和氢燃料电池（HEVs）三类车型。研究重点聚焦于纯电动车型，这类车辆因其紧凑的结构、轻量化设计和高效动力系统而特别适合城市环境。在5年的典型使用周期内，这类车辆主要服务于城市内货运和物流配送，在电商物流、餐饮配送、快递服务等多个领域发挥重要作用。为全面评估轻型物流车电气化的经济性，本研究提出了感知成本（PCO）模型。该模型不仅包含传统总拥有成本（TCO）模型中的有形成本，如购置、能源、维护、税费和保险等直接支出，还创新性地纳入了使用阶段产生的无形成本。如图1所示经济评估分为三个核心模块：研究发现，尽管纯电动物流车的初始购置成本较高，但通过财政和税收政策的支持，实际购置溢价得到显著缓解，降低了约26,800元。在5年使用周期内，按年行驶93,000公里计算，纯电动物流车的总能源成本为627,800元，较传统柴油车节省250,700元，同时还体现出更低的维护成本优势。本研究将充电相关的时间成本以及车辆替代成本纳入评估体系。模型特别考虑了充电过程中的时间价值损失，以及区域气候条件对车辆性能的影响，这些因素直接关系到物流运营效率和经济效益。通过系统测算传统与电动物流车在城市配送场景下的全生命周期碳排放，包括直接车辆排放、生产过程的上下游排放，以及结合中国碳排放交易市场的配额价格进行经济化评估。图1 经济成本模型结构
本研究选取北京作为基准区域，将城市经济、社会和自然气候条件作为系统边界。模型以2021年为起点，设定10年模拟期，步长为1年。主要考虑的宏观经济要素包括：区域GDP及其增长率、新能源产业产值及其在GDP中的占比、新能源汽车产值及其在产业产值中的占比、常住人口及其自然增长率、交通运输业固定资产投资、机动车保有量、公路运营货运量、社会消费品零售总额等关键指标。通过中国汽车工程学会、中国物流与采购联合会等渠道，结合大数据爬虫和GIS矢量地图验证，对电动物流车的支撑环境信息进行了系统梳理。重点关注道路长度、路网面积、公共充换电站总数、加气站间距、充换电站间距、城市平均速度等基础设施指标。如图2所示，基于系统研究范围界定和模型基本假设，构建了轻型物流车辆电气化路径的因果关系图，用于识别市场系统中关键要素间的因果逻辑和系统性反馈机制。图2 物流车辆电气化综合效益模型因果关系图
研究通过对电价、续航里程和购置补贴三个关键政策变量的敏感性分析发现，这些因素对电动物流车市场发展具有显著但差异化的影响。其中，电价调整对市场的影响最为显著，在优化电价情景下可带来高达299.5%的综合效益增长；续航里程提升次之，年度10%的性能提升可实现19.53%的市场增长；购置补贴的影响相对较小，即使在补贴逐步退坡的情况下，市场仍保持稳定增长。研究还发现，充电基础设施密度提升20%可带来5-10%的采用率增长，而电池低温性能提升15%可实现7-12%的市场渗透率提升。在不同电气化情景下的综合模拟显示，到2030年，基准情景下电动物流车的综合效益将达到449.9万元，市场份额为48.17%，产业产值达到600.15亿元，反映了现有政策和技术条件下行业的稳健发展态势。低速电气化情景下，尽管政策支持减弱，市场仍将实现54.18%的份额和684.65亿元的产值；而在高速电气化情景下，得益于技术进步和政策优化的协同效应，市场份额有望达到75.29%，产业产值可达3060.87亿元，展现出显著的发展潜力。通过与“中国制造2025”、“汽车产业绿色低碳发展路线图1.0”等权威预测的对比分析表明，本研究的市场预测结果具有较强的可信度和科学性。基准情景预测的48.17%市场份额与主流预测基本一致，而高速情景下75.29%的预测值则体现了在政策优化和技术突破条件下的发展潜力。结论
本研究基于 PCO 模型，对华北地区轻型货车的电气化进行了全面分析。我们的研究结果揭示了几个关键见解：（1）经济可行性：尽管初始购买成本和无形成本较高，但电动轻型货车具有显著的经济优势。总体成本效益达到 76,300 元人民币，主要得益于大幅节省能源成本；（2）电价的影响：能源定价成为影响未来市场动态的关键因素。与基准电气化情景相比，在不同电价下，2030 年的市场份额预测在低速和高速电气化情景下分别增加 30.71% 和 46.19%。值得注意的是，电价被认为是加速向电动汽车过渡的关键经济杠杆；（3）轻型货车电气化前景光明：即使面对政府财政和经济政策支持不可避免的下降，我们的预测仍表明电动轻型货车将呈现积极的发展轨迹。考虑能源价格波动和技术突破的情景，预计到 2030 年，低速电气化和高速电气化情景下的市场份额将分别达到 54.18% 和 75.29%。基金支持: 本研究得到国家重点研发计划（2022YFB2503504）, 国家自然科学基金青年项目（72304031）, 中央高校基本科研业务费专项资金（FRF-TP-22-024A1）的基金支持。引用信息: Hao, X.; Zhou D.; Zhong R.; Li S.; Meng X.; Liu B. Electrification pathways for light-duty logistics vehicles based on perceived cost of ownership in Northern China. Carbon Footprints. 2024, 3, 15. http://dx.doi.org/10.20517/cf.2024.24
>>作者介绍
刘波
刘波，北京科技大学，教授，金属轻量化成形制造北京市重点实验室常务副主任，万人计划科技创新领军人才，国务院特殊津贴获得者，全国优秀科技工作者，中国汽车工业优秀科技青年人才，重庆市杰出青年基金获得者，原中国兵器装备集团公司“科技带头人”。十三五国家重点研发计划“新能源汽车”总体专家组专家，汽车轻量化技术创新战略联盟专家委员会副主任，中国汽车工程学会非金属材料分会副主任委员，重庆市材料学会副理事长。长期从事汽车轻量化技术研究工作，在该领域具有十几年丰富的经验。先后获12项省部级科技奖励，其中特等奖1项，一等奖3项，二等奖8项。
郝旭
郝旭，博士毕业于清华大学车辆与运载学院，现任北京科技大学机械工程学院讲师、清华大学零碳交通研究中心客座研究员。主要研究方向为交通能源低碳化、新能源汽车大数据，入选2023年度中国汽车工程学会“青年人才托举工程”。主持国家自然科学基金青年基金、中国科协科技智库青年人才计划课题，获评北京市科协新能源汽车产业政策研究决策咨询专家团队青年研究员，以第一作者在iScience、Applied Energy、eTransportation、《环境科学》等期刊发表论文10余篇。周德钰
周德钰，北京科技大学经济管理学院在读博士研究生，中国优选法统筹法与经济数学研究会会员、中国技术经济学会会员。主要研究方向为人口经济学、金融创新和物流车低碳化。参与国家社科基金项目2项、省部级社科基金2项，其他科研项目10余项。在SCI、SSCI期刊发表篇学术论文，参与出版学术专著《社区居家养老服务供需缺口测算与政策路经研究》和《电动汽车换电产业发展蓝皮书（2022-2023）》。直播回顾 | 碳足迹系列学术研讨会04- 区块链在跟踪和减少供应链碳排放中的作用
目前 CF 期刊第九期文章正在筹备中。期刊欢迎向上述专刊进行投稿。所有文章均为开放获取出版，一经发布可立即阅读、下载、分享和引用！真诚欢迎您的投稿！Carbon Footprints，碳足迹（CF, Online ISSN: 2831-932X），是一本开放获取的国际性期刊，致力于出版有关温室气体（CO2、CH4、N2O等）排放相关知识以及特定时期内直接或间接产生的低碳能源转换和空气污染物、气候变化等领域内容。基于广泛的学术背景，该期刊旨在发表促进对与各种人类活动相关的碳、能源和空气污染物足迹的程度、控制它的模式和过程、碳捕获、利用和存储技术、碳、能源和空气污染物足迹之间相互作用的性质以及影响生态系统、城市系统、工业系统，环境和资源经济政策四大板块相关内容。目前，期刊编委会由主编--来自上海交通大学-联合国工发绿色增长联合研究院院长、上海交通大学环境科学与工程学院院长耿涌教授，以及其他45名成员组成。这些成员分别来自15个国家，44所大学和机构，包括阿尔伯塔大学（加拿大）、麦吉尔大学（加拿大）、北京大学、佛罗里达大学（美国）、滑铁卢大学（加拿大）、清华大学、上海交通大学、伦敦大学学院（英国）、瓦赫宁根大学（荷兰） 、伍斯特理工学院（美国）等。![]()
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