一、企业简介
长春一汽国际物流有限公司成立于1997年7月,是一汽物流公司全资子公司,主要为一汽合资品牌、一汽奔腾轿车公司、一汽丰田公司、长青工厂、蔚山工厂、繁荣工厂等公司提供汽车零部件物流服务。是以道路普通货物运输,集装箱道路运输,道路货运站(场),仓储服务,货物理货、代理,搬运装卸;货物进出口为主要业务的综合性物流公司。
二、突出问题
目前整个汽车物流行业,基本仍在使用燃油卡车运输,电动卡车的使用量非常有限,尤其在我国东北地区到目前为止还没有电动物流卡车使用案例,以我司业务某主机厂长春工厂本地入厂运输为例,入厂运输使用7.6 米柴油卡车,每天有上千次运输任务,年油耗费用几千万元,因此产生的二氧化碳排放达到几万吨。
2021年02月02日,《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,意见指出:要深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,全面贯彻生态文明思想,认真落实党中央、国务院决策部署,坚定不移贯彻新发展理念,全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费,使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上,统筹推进高质量发展和高水平保护,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。节能、减碳已然是当前急需解决的问题,基于此前提,我们对7.6 米柴油卡车使用电动替代款替代问题进行了测算对比,经测算能耗成本预计可降低54%。以位于长春的某工厂为例,每年能耗有约2000多万优化空间,并大幅降低碳排放。
表一 燃油卡车与电动卡车对比
维度 | 燃油卡车 | 电动卡车 | 优化比例 | 单位 |
能耗 | 2.24 | 1.02 | 54% | 元/千米 |
碳排放 | 0.84 | 0 | 100% | 千克/千米 |
注:柴油成本计算基准:0.32 L/km *7 RMB/ L
用电成本计算基准:0.8 kw·h/km *1.02 RMB/KWH
碳排放量计算基准:1L柴油=2.63kg“CO2”= 0.717kg“碳”
三、解决办法
经过以上初步的数据分析可得,电动卡车有低能耗、零排放的优势,结合电动卡车目前的发展现状不难发现,电动卡车在技术上仍处于发展阶段,因此从可靠性角度分析,当前阶段更适合通过逐步切换的方式进行推广,并应先对相对极端工况的地区(高寒地区长春)进行试点运行。
据此,我们对公司内部使用数量较多得7.6米卡车进行试点电动化推广,7.6米电动卡车在汽车产前物流中进行应用,前无先例可循,为验证方案可行性及获取一手的实际运行数据,项目正式投入购买电动卡车之前,我司利用中国第一汽车集团内部合作的方式,进行联合测试。选取解放公司7.6米电动卡车,在我司为某公司进行产前运输的一条线路中进行测试。测试周期为6个月(包含冬季),运行时间为10+10小时。选取卡车基本参数如下表二:
表二 电动卡车基本参数
项目 | 参数 | |
重量参数 | 满载总质量(T) | 18 |
有效载重(T) | 8 | |
尺寸参数 | 驱动形式 | 4×2 |
整车尺寸(mm) | 10200×2550×3880 | |
车厢内尺寸(mm) | 7700×2400×2510 | |
性能参数 | 能耗(kWh/100km) | 80 |
最大爬坡度(%) | ≮30 | |
最高车速(km/h) | ≮80 | |
续驶里程(km) | ≮200 | |
电池类型 | 磷酸铁锂电池 | |
电池容量(kwh) | 218 | |
电机功率(kw) | 160 |
经查阅资料可知,电动车的续航里程主要与车辆工作环境温度和车辆负载两项指标强相关,故我们此次测试中重点对行驶里程、电量消耗、载重、环境温度四个指标进行了监测。经过19年8月5日-20年4月23日,开展空载和载重两个阶段试运;累计行驶约6000km,消耗电量约8500kw·h,百公里电量消耗约140 kw·h;在日行100km,以5km为单次往返里程的行驶前提下,记录统计数据。
对有效数据回归分析得出电动卡车电量消耗关于卡车运行时气温和载重量的电量消耗模型,我们对有效数据进行反代,得到其在该模型下得理论电量消耗值,将该值与测试时实际消耗电量进行对比具体结果。
运用模型计算理论百公里电量消耗与实际产生的电量消耗对比,数据偏差范围为在15%以内,计算结果基本可靠,并由此统计模型验证了电动卡车行驶里程主要受温度、载重两点因素影响的结论。并根据推算模型各项系数进一步得出低温条件下电动卡车电量消耗更快,受载重因素影响较小的特点。从而得出,在4月-10月常温温度区间内,车辆的性能指标能够响应汽车物流运输短途、高效的运输特点,具备高强度、单日多班次的运行能力。
综上,经测试验证了电动卡车在长春地区具备基本的产前物流运输能力,据此我们继续深入电动卡车替代传统燃油卡车的工作,通过测试时得出的统计模型可以推算电动卡车在长春地区运行的耗电情况。据此我们选取了一条成熟的产前物流配送线路,采购2台电动卡车,并建设1台快速充电电动车充电桩。项目在2021年7月份落地完成,截至2022年3月,项目已经平稳运行8个月。运行温度基本覆盖长春日常最高气温及最低气温范围,经过为期8个月的使用数据记录,对记录数据进行分析,发现实际耗电量和测试得到的统计公式计算的耗电量存在偏差,经过研讨分析,发现测试过程中由于测试方案规划时忽略了车辆实际运行工况,测试时采用空载、半载、满载三个状态分别分时间段测试的方法进行测试,每个载重量测试一段世界后切换下一载重,导致记录的相邻数据间载重几乎无变化,统计分析归纳时弱化了载重对耗电量的影响,造成模型推测结果不准确。因此我们重新梳理了测试数据,将数据打散,重新排序使其更接近实际工况,得到修正后电量消耗预测模型,并将我们采购车辆实际运行时的气温、载重两项参数带入修正模型进行计算。得到的结果分别与原始模型推测值和实际运行时的实际值进行对比。
修正模型推算理论电量基本与实际耗电量误差在8%以内(日里程不足5km的特殊情况予以剔除后),并且基本符合实际运行时气温低、载重大、运行里程长时电量消耗较大的消耗规律。据此,我们认为此修正模型具备指导电动车辆电量消耗预估推测的条件。此模型可通过推测车辆的营运费用结合我司自身的物流方案规划能力及电动卡车出厂参数等,在实际的电动卡车物流线路规划,充电方案规划,维修维保规划,包括年度费用预算规划等方面提供实际指导意义。极大的增加电动卡车物流方案的可控性。
四、效益分析与评估
1、经济效益对比
由于车辆的价格根据不同的供应商和不同时期均存在差异性,在经济效益分析中我们以每台7.6米燃油车成本为20万元,7.6米电动卡车成本为70万元估算。以年测试时的年行驶20000公里为例进行测算,电动卡车百公里平均电量可根据测试经验公式计算得出,以平均载重4T年运行平均气温度10℃计算,平均电电量为124.1kw·h。详细运维费用如下:
表三 运营成本分析
基础费用 | 燃油车 | 电动车 | |
年行驶里程(km) | 2万 | 2万 | |
能耗(L/100km,kw·h/100km) | 32 | 124.1 | |
使用年限(年) | 4 | 4 | |
车辆售价(万元) | 20 | 60 | |
购置税(万元) | 1.5 | 0 | |
保险(万元) | 1.4 | 4.55 | |
合计(万元) | 22.90 | 64.55 | |
油电使用费用 | 油电价格(万元/年) | 5.2 | 2.54 |
固定维护费用 | 尿素、机油等(万元/年) | 1.05 | 0 |
维修费(万元) | 2.69 | 2.27 | |
合计(万元) | 8.94 | 4.81 | |
4年摊销后年成本(万元) | 14.67 | 20.95 |
由上表可得到车辆在年行驶2万km时每公里运维费用,燃油车为6.34 元/Km电动车成本为3.54元/km。在计算车辆成本时,由于车辆本身价格较高,目前电车得整体成本明显高于传统燃油车辆,运维方面,电车与燃油车比较关系。
2、企业业务流程改造及新物流方案分析
由上文经济效益对比可知,电动车的运营费用要明显低于传统燃油卡车,在年行驶20000km时,电动车比燃油卡车节约费用2.8元/Km达到了44.2%,但由于电动卡车高额的采购成本,目前在综合使用费用上燃油卡车仍具有较大优势,年行驶2万公里时电动卡车综合年成本20.95万元而燃油卡车只需14.67万元。但是由于电动卡车营运成本低,在有限的生命周期内,运行距离越长,优势将越明显,现以4年为使用周期对运行费用和运行里程关系进行计算。
当电动卡车在4年的生命周期内运行里程达到27万公里时成本即可几乎与燃油卡车持平。超过此里程电动卡车成本更低。以我司此次应用的电动卡车为例,电池容量218kw·h,正常工况运行百公里耗电124.1 kw·h,充满一次电大约需要2h。满电续航里程为218/124.1*100=175km。以年250个工作日,日均工作时间为10+10,其中单班一次充电时间2h,装卸时间40%计算可得日运行时间为(10+10-4)*60%=9.6h,以市内运行平均车速40km/h计算,日可最大行驶里程为9.6*40=384km,此值大于两次充电可行使最大里程,故取2次充电最大里程175+175=350km为日均里程计算,电动卡车年平均行驶里程可达到250*350=87500km,生命周期四年内的总里程可达到35万公里。总运营成本低于燃油卡车。
另一方面,目前减碳降碳已经成为大趋势,未来如果实行碳排放税政策,电车与油车的使用费用对比将出现新的变化,由前文我们可知,1L柴油排放二氧化碳2.63kg,以每吨二氧化碳排放收取50元碳排放税估算,燃油车万公里油耗3200L,碳排放8.42T,碳排放税0.04万元,如后续随着政策的不断延申,税额不断加大,燃油卡车的运营成本将有小幅度的提升,电动卡车优势将更加明显。
3、电动卡车应用对企业核心竞争力的影响
目前随着国际油价的日益上涨,石油资源日益减少加上国家对节能减碳要求的力度加大,绿色工厂显得愈发重要,同时也应该是未来工厂的发展方向,目前厂内的工艺车辆基本实现了全部使用绿色能源,但是厂外的转运卡车电动化尚在起步阶段,行业内大部分物流企业都处于摸索阶段,尚未有大规模集群化应用的案例,此次电动卡车试点运行,积累到了丰富的多工况全场景的运行数据,对电动卡车的使用方案、充电规划等进行了摸索。得出一套电动卡车应用方面具有指导性意义的经验。对未来企业在电动化改革方面起到了铺垫作用,降低了盲目电动化改革可能带来的风险,并且可以使得企业在必要的时候随时进行电动卡车物流方案规划,实现第一时间全面电动化改革。
五、经验教训及下一步计划和推广
电动卡车试点过程中,在物流方案规划、充电桩的实施及布置方面遇到了许多困难,在长春地区,冬季漫长寒冷,国内许多厂家没有在东北建设大功率充电桩的经验,也因充电桩数量少许多充电桩厂家并不愿意进行合作。经过重重困难和项目组全体人员的不屑努力,项目得以顺利完成。得到了电动卡车运行的一手数据。也在以下几个方面取得了一些教训:
1、充电规划时,要充分考虑到装卸货及可能存在的排队时间的装卸情况,利用碎片化时间进行充电更有利于提高车辆利用率。
2、对司机的卡车驾驶培训要细致到位,由于司机驾驶习惯、空调使用习惯等原因会造成电量的不必要浪费,缩短续航里程。
3、电动卡车充电时,充电站附近要有安全人员看守,电动车充电非常敏感,如有异常会引起充电枪自动保护导致切断充电,需及时排除故障,以防发现不及时导致车辆没电无法行使。
4、电动卡车车辆表显电量不等同于实际续航,使用过程中应根据当地气温、载重等进行合理的里程预估,以防无法回到充电站充电。
卡车新能源化是物流车辆今后的发展趋势,我司也会紧跟趋势借助此次成功经验,在一汽物流承担的全国范围内尽可能多的场景率先应用。以达到节能减碳、降本增效的结果。
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