作為我國交通運輸領域減碳的主力軍，商用車向新能源轉型迫在眉睫。在此背景下，整零企業(yè)不斷尋求技術突破，純電、換電、氫燃料電池、甲醇等動力技術應用提速，商用車多元化技術路線逐步形成。但長期以來，里程焦慮和補能焦慮的痛點，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目相繼在株洲、大同落成，為我國商用車電動化發(fā)展帶來了新思路。
緩解電動卡車里程焦慮
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黑森林達成協(xié)議，為德國A5聯(lián)邦公路鋪設總長10公里的架空接觸網(wǎng)。在這一構想中，高速公路上的架空電纜能直接向車輛驅動裝置提供能量，同時為車輛動力電池充電。
如今在全球范圍內(nèi)，有不少國家和機構已開發(fā)出用于公路電能傳輸?shù)幕A技術，逐漸形成包括架空式導電線路、路面導電軌道、無線充電在內(nèi)的三種電氣化公路技術方案。
其中，架空式導電是較為成熟且性價比最高的技術路線。目前，西門子公司在瑞典、德國、美國等地已建立了高架線移動供電網(wǎng)絡，并進行了測試運行，其使用的“雙弓對雙線”方案已獲得市場高度認可。另外，無線充電式技術也正加速走進現(xiàn)實，日本、瑞典、德國、意大利等國家已啟動建設，并開啟試點工作。
相較而言，我國對于電氣化公路的關注一直不多。近期，隨著株洲、大同電氣化公路示范項目的建成，填補了我國在電氣化公路領域的空白，也為全球公路運輸節(jié)能降碳提供了“中國方案”。
記者了解到，上述兩個電氣化公路示范項目，同樣采用架空接觸網(wǎng)方案，電動卡車可實現(xiàn)邊充電邊行駛，能夠極大提升公路貨運的實用性和運輸時效。
“與純電、換電等技術路線相比，電氣化公路系統(tǒng)具有更加突出的優(yōu)勢。”中車株洲所研究院基礎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)電力驅動車輛運行，減少儲能轉化環(huán)節(jié)，充電效率以及對能源的利用率更高，能夠有效解決純電、換電卡車的里程焦慮和補能痛點。另外，電氣化公路系統(tǒng)的環(huán)境適應性更強，不受嚴寒低溫等因素限制。
“充換電重卡的迅速發(fā)展，推動了倒短貨運場景電動化轉型，但受制于續(xù)駛里程短、補能時間長等痛點，單靠電池驅動很難成為長距離運輸場景的選擇。”江蘇常熟合眾環(huán)保能源技術研究所所長沙永康告訴記者，電動重卡想要滿足長距離運輸要求，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)饋電設施投用后，卡車不再需要攜帶大量電池，車輛的載質量和單位載荷效率將會大大提升，這樣不僅能夠解決固定線路大運量、中遠距離大宗貨物運輸降碳難題，還能使車輛運營成本大幅降低。
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)，為推動長途卡車電動化發(fā)展提供了全新解決方案。德國工業(yè)聯(lián)合會也在相關研究中指出，實現(xiàn)公路貨運去碳化，最為經(jīng)濟的方式就是在高速公路網(wǎng)絡中進行電氣化改造。
同時，不少歐美國家也認為，電氣化公路具有低碳環(huán)保、綜合能效高、靈活快捷、經(jīng)濟效益可觀等諸多優(yōu)勢，是實現(xiàn)卡車脫碳的有效途徑。正因如此，很多國家出臺了相關支持政策。例如，2020年底，瑞典政府發(fā)布一項計劃，確保到2030年底完成2000公里高速公路的電氣化改造，旨在讓交通領域完全擺脫對化石燃料的依賴。國際能源署也提出，公路電氣化將成為未來的發(fā)展方向，并預測到2050年，有36％的重型貨運卡車將采用受電弓取電驅動的方案。
沙永康表示，在技術層面，架空電纜與電動重卡的組合具備可實現(xiàn)的條件，德國和瑞典等國家的測試運營，已證明電氣化高速公路改造的可行性，而且我國在電氣化公路及礦山運輸領域也實現(xiàn)了“零的突破”。然而，部署充電公路系統(tǒng)基礎設施的成本高昂，誰來為此埋單，是難以逃避的現(xiàn)實問題。
記者了解到，架空電纜每公里的建設成本約為200萬歐元，雖然建成后可以在未來幾十年內(nèi)供很多電動卡車使用，維護成本也相對較低，但從公路貨運行業(yè)的具體情況來看，由于對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，在中車株洲電力機車研究所負責人看來，架空充電系統(tǒng)仍是最具成本效益的選擇。“據(jù)測算，以年運量1500萬噸、運輸距離100公里的大宗貨物運輸項目為例，電氣化公路系統(tǒng)的整體投資回報周期為6～8年，而且時間越長，整體經(jīng)濟效益優(yōu)勢越明顯。”該負責人說。
公路電氣化大規(guī)模推廣難度大
對于電氣化公路的發(fā)展前景，多位業(yè)內(nèi)專家認為，由于基礎設施造價高，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)較難實現(xiàn)。另外，不容忽視的是，目前電動卡車技術發(fā)展十分迅速，各種技術路線百花齊放，一旦某種技術方案獲得突破性進展，架空充電系統(tǒng)“一展身手”的機會就會變得非常渺茫。
“實事求是地講，在國內(nèi)推廣架空充電系統(tǒng)的難度較大。一方面，在‘第一個吃螃蟹的人’取得良好示范效果之前，投資者不會輕易為建設基礎設施埋單，用戶也不會冒險購買配套的電動卡車，且公路改造涉及到多個管理部門，非常容易陷入‘先有雞還是先有蛋’的困局；另一方面，國內(nèi)運輸從業(yè)者以散戶為主，貨運市場的集約程度較低，難以發(fā)揮規(guī)?；瘍?yōu)勢。除此之外，架空充電設施賣相不佳，以及配套電動卡車不能長時間離開高壓充電線，進而導致活動范圍受限等痛點，都可能成為其推廣的阻礙因素。”在沙永康看來，盡管阻礙電氣化公路推廣的因素較多，但目前國內(nèi)已有先行者出現(xiàn)，株洲、大同兩個示范項目的落地，將在一定程度上助推電氣化公路的普及應用。
沙永康進一步表示，在一些特定場景中，例如港口、礦區(qū)以及相對固定的運輸路線，搭建架空充電系統(tǒng)將有無限商機。長期來看，在“雙碳”戰(zhàn)略目標以及汽車“新四化”浪潮的帶動下，商用車電動化和無人駕駛進程勢必會提速。屆時，專用充電公路或許能夠為無人駕駛和電動卡車同時提供道路交通解決方案?？梢灶A見，未來公路電氣化與車輛電子化將會同步發(fā)展，而電氣化公路也將成為必備基礎設施。
對此，黃敏也坦言，充電公路想要走進現(xiàn)實，面臨較大的挑戰(zhàn)。“目前，國內(nèi)還未有實際的應用案例，對于電氣化公路技術方案，國家層面也未出臺任何支持政策。今后，希望在電氣化公路示范、推廣上，政府相關部門能夠給予一定的政策支持，同時相關標準體系也需盡快補齊。”他說。