關(guān)于牽引車不同技術(shù)路線的TCO對比分析及預(yù)測

摘要： 近年來，國際油價高企、基建放緩與運(yùn)輸需求下滑，疊加國家“雙碳”政策的實(shí)施，促使商用車物流運(yùn)輸行業(yè)面臨新舊動能轉(zhuǎn)換、運(yùn)力過剩及運(yùn)價下行的多重挑戰(zhàn)。在此背景下，車輛的全生命周期成本（TCO）成為用戶購車時的重要考量因素。本文聚焦于牽引車，構(gòu)建了涵蓋購置、使用、維護(hù)、殘值及環(huán)境成本的全面T C O 分析模型，對燃油、燃?xì)?、電動、氫燃料及甲醇等不同能源形式的牽引車進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性量化對比。此研究旨在為物流企業(yè)提供科學(xué)依據(jù)，助力其優(yōu)化技術(shù)路線選擇與運(yùn)營策略，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約與綠色發(fā)展。

關(guān)鍵詞：牽引車；技術(shù)路線；TCO 分析

中圖分類號：U462 DOI ：10.20042/j.cnki.1009-4903.2024.03.001

0 引言

低碳化已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)長期關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)方向之一。當(dāng)前，各國整車企業(yè)正積極采取多元化策略，加速推進(jìn)不同技術(shù)路線的發(fā)展與進(jìn)步，這些技術(shù)路線涵蓋了燃油、燃?xì)?、電動、燃料電池以及甲醇等多種類型。

傳統(tǒng)燃油車的優(yōu)勢在于購車成本低、加油設(shè)施普及，缺點(diǎn)在于排放污染大、燃油價格受國際油價影響波動較大；燃?xì)廛囈蕴烊粴鉃榍鍧嵢剂?，?yōu)勢在于排放污染較少、運(yùn)營成本較低，缺點(diǎn)在于加氣站覆蓋率低、售價普遍高于燃油車；電動車優(yōu)勢在于零排放、噪聲低、運(yùn)營費(fèi)用低，缺點(diǎn)在于購車成本高、充電設(shè)施不足、續(xù)航里程受限、不適合長途運(yùn)輸?shù)?；氫燃料車的?yōu)勢在于零排放、長續(xù)航里程、燃料可再生，缺點(diǎn)在于基礎(chǔ)設(shè)施不完備、氫氣能源成本高、安全性要求高；甲醇則具備與傳統(tǒng)油車相似的性質(zhì)，能夠利用現(xiàn)有加油站進(jìn)行儲存和輸送，且對車輛結(jié)構(gòu)的改造較為容易，加之燃料費(fèi)用約為汽油的50%且能效高、CO2 及PM2.5 排放少，正受到世界各國的廣泛關(guān)注與投入[4]。不過，甲醇的毒性和腐蝕性可能降低發(fā)動機(jī)耐久性，且其熱值較低、啟動性差，可能限制了在極端環(huán)境下的應(yīng)用。

鑒于各類牽引車均擁有獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，本文將從客戶用車的全生命周期成本（ TCO） 角度出發(fā)，深入分析并評價燃油、燃?xì)?、電動、氫燃料及甲醇牽引車在?jīng)濟(jì)性方面的表現(xiàn)，以期為物流企業(yè)和用戶提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1 TCO 分析模型

TCO（Total Cost of Ownership） 即車輛的全生命周期成本，是指產(chǎn)品從用戶購買、使用維護(hù)到最終產(chǎn)品報廢這一過程中所發(fā)生的成本總額，幫助用戶了解車輛的整體支出，從而選擇最佳的運(yùn)輸車型和增值服務(wù)。TCO 成本（Ct） 主要由5 部分組成：購置成本（Cb）、使用成本（Cu）、維護(hù)成本（Cm）、車輛殘值（Cs）和環(huán)境成本（Ce）[1]。計算方法見公式（1） ：

Ct=Cb+Cu+Cm-Cs+（Ce） （1 ）

式中，TCO 成本（Ct） 為汽車在全生命周期所發(fā)生的總成本；購置成本（Cp） 為消費(fèi)者在初期購買車輛時的支出費(fèi)用， 包括購車費(fèi)用、購置稅、上牌費(fèi)用等；使用成本（Cu） 為車輛在全生命使用周期內(nèi)的所有能源使用費(fèi)用、保險費(fèi)用及車船稅；維護(hù)成本（Cm） 為車輛的維修、保養(yǎng)費(fèi)用；車輛殘值（Cs） 為車輛開滿一定期限后， 用戶對車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)賣處置的折舊費(fèi)用；環(huán)境成本（Ce） 包括限行、補(bǔ)能時效、便利性等影響車輛使用效率的因素。在本次TCO 分析中，暫不考慮環(huán)境成本（Ce） 的影響。

2 不同技術(shù)路線成本及關(guān)鍵參數(shù)預(yù)測分析

根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》結(jié)合當(dāng)前市場行情的深入分析，本文繪制了搭載不同動力系統(tǒng)車輛的核心部件當(dāng)前價格及其在2030-2035 年的趨勢預(yù)計，如表1 所示 。

3 不同路線TCO 成本分析

在對比燃油、燃?xì)?、電動、氫燃料、甲醇這5 款不同動力形式的牽引車時，本次計算選取了市場主流的6×4 牽引車型作為分析對象。

3.1 購置成本

在評估5 款車型的購置成本時，我們主要參考了當(dāng)前市場行情中的車輛價格。值得注意的是，電動車、氫燃料車和甲醇車作為新能源汽車，通常享有來自政府的政策扶持，包括不同程度的購車補(bǔ)貼和免征購置稅等優(yōu)惠政策。由于各地政策存在差異，且政府補(bǔ)貼的具體金額和條件可能隨時間變化，因此在本分析中暫時不考慮政府補(bǔ)貼的具體影響。電動車、氫燃料車和甲醇車均按免征購置稅計算。車輛上牌費(fèi)及雜費(fèi)、車輛運(yùn)營證一般由4S 店代辦，普遍價格為1 000元左右。具體購置成本分析見表2。

3.2 使用成本

鑒于不同車型的車價差異，其保險費(fèi)用亦有所不同。本分析未納入新能源汽車享受的車船稅免征政策優(yōu)惠。車型全生命周期行駛里程為100 萬km，年均行駛里程為20 萬km，其中高速公路行駛占比高達(dá)90%?？紤]到全國各地高速公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)略有差異，本分析采用基本費(fèi)率2.4 元/km 作為計重收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

各動力能源計算單價均按照市場水平。此外，燃油車在行駛過程中還需額外消耗尿素液，以滿足國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)。人員工資在不同情境下相對固定，所以本分析未將其納入計算范圍。不同技術(shù)路線牽引車使用成本分析見表3。

3.3 維護(hù)成本

車輛的維護(hù)成本涵蓋了定期保養(yǎng)與日常使用中的維修費(fèi)用，其中輪胎更換費(fèi)用占據(jù)顯著比例。針對本文所選的6×4 牽引車型，主車配備10 個輪胎，掛車配備12 個輪胎，輪胎壽命設(shè)定為20 萬km，即每年需更換一次，底盤輪胎單價1 200 元/ 個，掛車輪胎單價800 元/ 個，因此年輪胎更換費(fèi)用為2.16 萬元，全生命周期（5 年100萬km）內(nèi)輪胎更換總費(fèi)用為10.8萬元。

除了輪胎更換這一共同費(fèi)用外，不同動力源車型在日常維護(hù)上各有其特定成本和注意事項：

燃油車和燃?xì)廛囆瓒ㄆ诟鼡Q發(fā)動機(jī)機(jī)油及濾芯，變速器、緩速器、驅(qū)動橋等部位的潤滑油或齒輪油，并需對后處理系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行清潔及濾芯更換，以確保燃料清潔度和尾氣排放達(dá)標(biāo)。此外，燃油車還需對尿素系統(tǒng)進(jìn)行清洗，并更換尿素泵濾芯。

電動車具有零排放和低噪聲的優(yōu)勢，其維護(hù)成本相對較低。由于電動車結(jié)構(gòu)簡單，無發(fā)動機(jī)總成，因此可以節(jié)省與發(fā)動機(jī)相關(guān)的維護(hù)費(fèi)用。電動車僅需定期更換電池電機(jī)冷卻液、變速器及驅(qū)動橋等潤滑油，并需更換打氣泵油過濾和打氣泵空氣濾清器。

氫燃料車同樣具備零排放和高效能特點(diǎn)，但其維護(hù)成本相對較高。鑒于氫氣的高溫高壓特性，需定期檢查發(fā)動機(jī)外殼及電纜以確保安全。同時，氫氣的純度和去離子導(dǎo)電率對發(fā)動機(jī)運(yùn)行至關(guān)重要，需定期檢查去離子導(dǎo)電率并更換燃料電池系統(tǒng)的去離子器及冷卻液。

甲醇車日常維護(hù)保養(yǎng)項目與傳統(tǒng)燃油燃?xì)廛囅嗨疲紤]到甲醇對汽車部件可能產(chǎn)生的腐蝕影響，需采取特別處理措施（ 如防腐蝕措施），這可能會增加特定的維護(hù)成本。

維修保養(yǎng)費(fèi)用因車型、品牌、使用條件等因素而異，無統(tǒng)一固定數(shù)據(jù)。經(jīng)估算，電動車的年維修保養(yǎng)費(fèi)用設(shè)定為2 000元，而其余4 款車型（ 燃油車、燃?xì)廛?、氫燃料車、甲醇車）的年維修費(fèi)用統(tǒng)一設(shè)定為5 000 元。具體維護(hù)成本分析見表4。

3.4 車輛殘值

車輛殘值是指車輛在使用一段時期后， 將其轉(zhuǎn)賣處置的折舊價格， 該價格取決于車輛轉(zhuǎn)賣時的狀態(tài)， 包括性能表現(xiàn)、可靠性程度以及日常維護(hù)的保養(yǎng)情況等多個方面。本文選取的牽引車在完成5 年行駛100 萬km 后， 可以認(rèn)為車輛殘值較低。車輛殘值以5% 計算。具體車輛殘值分析見表5。

3.5 環(huán)境成本

包括限行、充能時間和使用便利性等影響車輛使用效率的因素，在本次TCO 分析中，暫不考慮環(huán)境成本的影響。

綜上，不同動力形式牽引車按照全生命周期5 年100 萬km 的TCO 成本見表6。

4 新能源車型未來TCO 成本預(yù)測

隨著環(huán)保意識的日益增強(qiáng)和清潔能源技術(shù)的飛速發(fā)展，電動車、氫燃料車及甲醇車作為未來交通工具的重要方向，正受到前所未有的關(guān)注。隨著電動車技術(shù)的不斷成熟與產(chǎn)量的大幅提升，規(guī)?；?yīng)顯現(xiàn)，加之電池成本的快速下降，電動車的生產(chǎn)制造成本將持續(xù)降低。同時，充電設(shè)施的廣泛普及也將進(jìn)一步降低電動牽引車客戶的購買與使用成本。不過值得注意的是，續(xù)航里程依然是影響電動車普及應(yīng)用的關(guān)鍵因素，需要業(yè)界持續(xù)努力進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化。

隨著氫燃料技術(shù)的不斷進(jìn)步，預(yù)計在2030 年，氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施將得顯著完善，氫燃料加氫站點(diǎn)的建設(shè)將更加普及。2030 ～2035 年，被視為商用車燃料電池系統(tǒng)全面達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求的關(guān)鍵時期。在此階段，通過不懈努力，燃料電池系統(tǒng)的額定功率、質(zhì)量功率密度、系統(tǒng)效率及環(huán)境適應(yīng)性將得到進(jìn)一步提升，目標(biāo)是將燃料電池系統(tǒng)成本降低至600 元/kW[2]。

在車載儲氫系統(tǒng)方面，當(dāng)前主要采用高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)，儲氫瓶多為Ⅲ型，以35 MPa 高壓容器儲氫為主流應(yīng)用方案。值得注意的是，70 MPa 儲氫技術(shù)已取得重大突破，國內(nèi)多家企業(yè)已推出氫氣瓶產(chǎn)品，但在關(guān)鍵材料（ 如碳纖維等氣瓶生產(chǎn)材料） 及零部件（ 如瓶口閥、減壓閥、氫濃度傳感器等） 方面，仍較大程度依賴進(jìn)口。預(yù)計將在2030 ～2035 年實(shí)現(xiàn)Ⅳ型瓶的批量生產(chǎn)，并推動液氫溫區(qū)瓶口閥的國產(chǎn)化進(jìn)程，力爭將系統(tǒng)成本控制在氫氣2 000 元/kg（ 以儲氫能力計） 以內(nèi)。

對于燃料電池商用車而言，預(yù)計在2030～2035 年，其整車成本有望控制在50 萬元以內(nèi)。就氫氣運(yùn)輸而言，當(dāng)前主要依賴20 MPa 長管拖車進(jìn)行。短期內(nèi)（3～5 年），計劃通過增加長管拖車數(shù)量或提升運(yùn)輸氫氣的瓶組壓力（ 降低20% 的公路運(yùn)輸費(fèi)用） 來優(yōu)化成本。長遠(yuǎn)來看，隨著氫氣輸配管道的建設(shè)，預(yù)計氫氣的運(yùn)輸成本將降低80%以上。因此，到2030～2035 年，氫氣單價有望達(dá)到25 元/kg，這將極大降低客戶的用車成本。

我國甲醇當(dāng)前生產(chǎn)工藝以煤制（ 灰醇） 為主，綠醇相對較少，在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)推動下，綠醇迎來發(fā)展風(fēng)口。目前，全球范圍內(nèi)雖已有許多港口和碼頭建立了甲醇存儲、分銷基礎(chǔ)設(shè)施[6]，但綠色甲醇價格依舊高昂，導(dǎo)致其在貿(mào)易市場上的體量相對較小，與傳統(tǒng)灰醇在價格上相比尚不具備競爭力。我們假設(shè)到2030 年，甲醇車使用灰醇的成本將與當(dāng)前價格持平，并基于此進(jìn)行TCO 成本的計算。2030 年不同技術(shù)路線TCO 成本預(yù)測見表7。

從圖2 可以看出，目前氫燃料車的TCO 成本相較于燃油車、燃?xì)廛嚒㈦妱榆囈约凹状架嚩暂^高，而電動車與燃?xì)廛嘥CO 成本相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。展望至2030 年前后，隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)的顯現(xiàn)，電堆和氫氣的價格預(yù)計將會有所下降。這一趨勢將使得氫燃料車的TCO 成本逐漸接近傳統(tǒng)燃油車的水平。而對于純電動汽車而言，隨著電池技術(shù)的不斷成熟和規(guī)模化生產(chǎn)帶來的成本降低，電機(jī)等關(guān)鍵部件的價格也將進(jìn)一步下降。這些因素共同作用，將使得純電動汽車的全生命周期成本進(jìn)一步降低，從而進(jìn)一步擴(kuò)大其在經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢。

5 結(jié)論

本文通過建立牽引車全生命周期成本分析模型，綜合考慮了購置、使用、維護(hù)以及殘值等多項成本，對燃油、燃?xì)?、電動、氫燃料及甲? 種技術(shù)路線車型進(jìn)行了量化對比分析。當(dāng)前，得益于電費(fèi)成本低和電池技術(shù)的進(jìn)步，電動車經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，而受氫氣成本高和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后影響，氫燃料車的應(yīng)用推廣還有很長的路要走。

展望至2030 年前后，電動車的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢預(yù)計將得到進(jìn)一步鞏固，但續(xù)航里程或成為其在特定場景下，尤其是長途標(biāo)載市場中推廣的關(guān)鍵瓶頸。與此同時，隨著制氫技術(shù)的不斷突破和氫氣基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，氫燃料車的經(jīng)濟(jì)性有望進(jìn)一步提升。其快速補(bǔ)能的優(yōu)勢能夠有效緩解續(xù)航里程的焦慮，加之雙碳目標(biāo)的強(qiáng)力推動，氫燃料車有望迎來重大的發(fā)展機(jī)遇。

此外，傳統(tǒng)能源車輛盡管面臨著新能源車的競爭壓力，但憑借其能耗的持續(xù)降低和在某些場景下的性能優(yōu)勢，仍將在一定范圍內(nèi)并存發(fā)展。而甲醇車，作為一種新興的清潔能源車型，其環(huán)保特性和發(fā)展?jié)摿ν瑯又档藐P(guān)注，未來或?qū)⒃谔囟I(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

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