全球電動(dòng)巴士報(bào)告：成本降低至與內(nèi)燃機(jī)巴士相同或需十年

近日，彭博新能源財(cái)經(jīng)社發(fā)布了一篇報(bào)告《城市中的電動(dòng)巴士》，其中比較了電動(dòng)巴士與傳統(tǒng)的使用柴油或天然氣的內(nèi)燃機(jī)巴士的競(jìng)爭(zhēng)力。

空氣質(zhì)量在許多城市環(huán)境中日益受到關(guān)注，對(duì)居民的健康有直接的影響。

內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放是氮氧化物和微粒等有害污染物的主要來(lái)源之一。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物排放量非常高，但這類巴士占了全球公共汽車的大部分。

隨著世界城市人口持續(xù)增長(zhǎng)，選擇可持續(xù)的、足夠低成本的交通方式變得越來(lái)越重要。

電動(dòng)汽車——包括電動(dòng)公交車——是減少有害排放和改善城市整體空氣質(zhì)量的最有希望的方法之一。

電動(dòng)公交車的運(yùn)營(yíng)成本要低得多，而且在總體擁有成本的基礎(chǔ)上，它已經(jīng)比傳統(tǒng)巴士便宜了。

報(bào)告中模擬的所有電動(dòng)公共汽車配置的TCO(總體擁有成本)與傳統(tǒng)柴油公交車相比有顯著的改善，因?yàn)槊磕晷旭偫锍逃兴黾印?/span>

例如，110kWh的電動(dòng)巴士即使使用最昂貴的無(wú)線充電，其TCO也與傳統(tǒng)柴油公交車相持平，后者每年行駛約6萬(wàn)公里。

這就意味著，即使使用最昂貴的充電方式，擁有最小容量電池的公共汽車在中型城市運(yùn)行也會(huì)更便宜，在中型城市公交車的平均行駛里程為170公里/天。

圖1：電動(dòng)公交車和柴油公交車不同年行駛里程的TCO比較

注:柴油價(jià)格為$0.66/升($2.5/加侖)，電價(jià)為$0.10/kWh，橫坐標(biāo)變量為每年行駛里程，公交路線長(zhǎng)度不一定與城市規(guī)模相符。

因此，每年公共汽車?yán)锍梯^高的大城市可以從多種電動(dòng)公交車中選擇，它們都比柴油和天然氣公交車便宜。

即使是最昂貴的電動(dòng)巴士——配備了350kWh的電池，需每天在停車場(chǎng)緩慢充電一次，每年行駛8萬(wàn)公里，它的TCO值也為$0.92/km，與柴油巴士相當(dāng)。

與一輛天然氣巴士相比，其TCO要便宜約0.11美元/公里。

這表明，在那些公共汽車每天至少行駛220公里的大城市，使用最昂貴的350kWh電動(dòng)公交車而不是天然氣公交車，可以在15年的公共汽車壽命期間節(jié)省大約13萬(wàn)美元的運(yùn)營(yíng)成本。

盡管有潛在的運(yùn)營(yíng)成本節(jié)約，電動(dòng)巴士仍面臨一些挑戰(zhàn)，其前期成本與同等柴油巴士相比較為高昂，成為最大的障礙之一。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，新的商業(yè)模式正在出現(xiàn)，包括電池租賃、聯(lián)合采購(gòu)和共享公共巴士。

然而，我們對(duì)電池成本曲線的分析表明，到2030年左右，不需要補(bǔ)貼，電動(dòng)公交車就將達(dá)到與柴油巴士持平的成本。

到那時(shí)，普通電動(dòng)汽車的電池組僅占總電車費(fèi)用的8%左右，低于2016年的26%左右。

此外，增加對(duì)電動(dòng)巴士的需求可能會(huì)使電動(dòng)巴士的電池價(jià)格下降得更快。在這種情況下，到本世紀(jì)20年代中期，電動(dòng)巴士就將達(dá)到與柴油巴士同等的成本。

電動(dòng)巴士市場(chǎng)主要集中在大城市地區(qū)，大城市面臨著改善空氣質(zhì)量和減少二氧化碳排放的壓力。多年來(lái)，中國(guó)一直在推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展，而在歐洲，大眾對(duì)城市空氣質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)注也因大眾柴油排放丑聞而增加。

隨著越來(lái)越多城市制定雄心勃勃的電氣化承諾，全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)正在迅速改變。

2017年10月，13個(gè)城市簽署了C40無(wú)化石燃料街道宣言，承諾從2025年開(kāi)始只生產(chǎn)零排放公共汽車。

中國(guó)

中國(guó)是最大的電動(dòng)公交車生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。中國(guó)國(guó)內(nèi)需求受到國(guó)家銷售指標(biāo)、支持性補(bǔ)貼和城市空氣質(zhì)量目標(biāo)的強(qiáng)烈推動(dòng)。

像上海和深圳這樣的大城市已經(jīng)停止購(gòu)買新的內(nèi)燃機(jī)巴士，而且只購(gòu)買電動(dòng)巴士。其結(jié)果是，到2017年底，全球銷售的電動(dòng)巴士數(shù)量的99%都在中國(guó)。

2015年，中國(guó)電動(dòng)巴士銷量躍升至6.9萬(wàn)輛，2016年為13.2萬(wàn)輛。在2017年，由于削減購(gòu)車補(bǔ)貼，中國(guó)的電動(dòng)巴士銷量略低于前一年。2017年，中國(guó)電動(dòng)巴士總銷量的比例從2011年的0.6%上升至22%。

目前，中國(guó)電動(dòng)巴士占總巴士的比例為17%，純電動(dòng)巴士相對(duì)于混合動(dòng)力式巴士占主導(dǎo)地位。

歐洲和美國(guó)

2017年，歐洲的電動(dòng)公交車?yán)塾?jì)數(shù)量達(dá)到2100多輛。純電動(dòng)公交車占其中大多數(shù)，為1560輛。

英國(guó)擁有歐洲最大的電動(dòng)巴士車隊(duì)，但在2017年，但電動(dòng)巴士占英國(guó)公共汽車總數(shù)的比例仍低于1%。

到2017年，該地區(qū)公交系統(tǒng)中電動(dòng)公交車的比例約為1.6%。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)估計(jì)，2017年，在美國(guó)全國(guó)各地的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)中，大約有360輛電動(dòng)巴士，約占全市7萬(wàn)輛公交車的0.5%。

為什么中國(guó)在電動(dòng)汽車比賽中領(lǐng)先?

資金:在中國(guó)，到2016年年底，國(guó)家和地區(qū)的補(bǔ)貼結(jié)合在一起，能夠?qū)⒁惠v電動(dòng)巴士的初始資金成本降低到與柴油巴士類似，消除了電動(dòng)巴士推廣的主要障礙:高昂的前期成本。

城市污染和石油進(jìn)口減少：中國(guó)擁有世界上最大的城市人口，而來(lái)自日益增長(zhǎng)的交通需求的地方空氣污染問(wèn)題也迅速成為一個(gè)重要的政治問(wèn)題。中國(guó)也致力于減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴。

白紙一張：許多中國(guó)城市正在建設(shè)全新的公共交通網(wǎng)絡(luò)，而在歐洲或美國(guó)，公共汽車運(yùn)營(yíng)商需要找到將新電力技術(shù)納入現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的方法，這是一個(gè)大麻煩。

產(chǎn)業(yè)政策：中國(guó)的電動(dòng)汽車部分是出于工業(yè)政策的考慮。中國(guó)政府的目標(biāo)是發(fā)展本土品牌，讓其在海外也具有競(jìng)爭(zhēng)力。

圖：中國(guó)電動(dòng)巴士廠商分布。

中國(guó)的電動(dòng)汽車制造商在全球市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。

中國(guó)的電動(dòng)汽車行業(yè)非常分散，最大的生產(chǎn)商——宇通(Yutong)只占據(jù)了19%的市場(chǎng)份額。

第二個(gè)最大的電動(dòng)汽車制造商是比亞迪，該公司還大力投資于客運(yùn)電動(dòng)汽車和鋰離子電池制造領(lǐng)域。

比亞迪和宇通在中國(guó)以外的地區(qū)也取得了成功，它們都向歐洲的城市提供了電動(dòng)汽車，而中國(guó)電動(dòng)巴士的前期成本比起美國(guó)和歐洲的同行來(lái)說(shuō)通常較低。

然而，中國(guó)制造商在歐洲和美國(guó)仍面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)樵摰貐^(qū)有幾家本地公共汽車制造商，他們?cè)陔妱?dòng)汽車生產(chǎn)方面有著良好的記錄和專業(yè)知識(shí)。

像Solaris、Optare、VDL、沃爾沃或Proterra等公共汽車制造商很快就意識(shí)到了電動(dòng)巴士的機(jī)遇，并開(kāi)始建設(shè)銷售模式。

它們與歐洲市政當(dāng)局和巴士運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)有關(guān)系，以及它們?cè)跉W洲公共交通市場(chǎng)結(jié)構(gòu)方面的專長(zhǎng)，使它們比中國(guó)制造商有優(yōu)勢(shì)。

在美國(guó)，比亞迪和宇通的兩個(gè)最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是Proterra和New Flyer。

目前最大的電動(dòng)公交推廣行動(dòng)正在中國(guó)進(jìn)行，但美國(guó)和歐洲的幾個(gè)城市也在迅速發(fā)展。

電動(dòng)巴士發(fā)展主要驅(qū)動(dòng)因素

世界各地的城市空氣質(zhì)量問(wèn)題正在加劇。電動(dòng)巴士可以幫助城市達(dá)成其氣候和空氣質(zhì)量目標(biāo)

較低的總擁有成本(TCO)是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素。在許多城市，運(yùn)營(yíng)成本是支持電動(dòng)巴士引入的重要論據(jù)之一。

電動(dòng)巴士比柴油或天然氣巴士更安靜，能減少噪音污染，電動(dòng)巴士也需要較少的維護(hù)，需要更少的維修停機(jī)時(shí)間。

政府從中看到了一個(gè)建立電氣化生態(tài)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)，因此推廣電動(dòng)巴士也有政策方面的考慮。與電動(dòng)巴士生產(chǎn)和支持相關(guān)的行業(yè)能創(chuàng)造出很多就業(yè)機(jī)會(huì)。

盡管電動(dòng)巴士有很多優(yōu)勢(shì)，但仍有幾個(gè)因素阻礙了該行業(yè)的強(qiáng)勁增長(zhǎng):

高昂的前期成本:雖然一輛電動(dòng)巴士的TCO看起來(lái)比柴油公交車更好，但TCO并不總是市政當(dāng)局做出購(gòu)買決定時(shí)的主要標(biāo)準(zhǔn)。

許多城市沒(méi)有足夠的資金來(lái)支付更高的預(yù)付費(fèi)用，即使政府提供了額外的支持。

這目前正在減慢電動(dòng)汽車的采用。

但這些城市有獨(dú)特的選擇，他們可以改變采購(gòu)方式，從直接購(gòu)買改為租賃或貸款，更多地集中在更低的總擁有成本上。

租賃或貸款償還可以通過(guò)運(yùn)營(yíng)成本的節(jié)省來(lái)支付，從而幫助更快地推廣電動(dòng)巴士。

可擴(kuò)展性:今天美國(guó)和歐洲的大部分電動(dòng)公共汽車都是使用國(guó)家和地區(qū)級(jí)別的補(bǔ)貼款購(gòu)買的。無(wú)法形成規(guī)模。

電動(dòng)巴士的前期成本將會(huì)下降，與柴油巴士相比，它的成本會(huì)更低。在此之前，像Proterra提供的電池租賃項(xiàng)目這樣的融資方案將發(fā)揮重要作用。Proterra降低了電動(dòng)汽車的前期成本。

靈活性和操作經(jīng)驗(yàn):由于電動(dòng)公交車的行駛范圍和對(duì)不同充電方式的依賴，它比柴油公交車更不靈活。這使得他們很難被納入公共汽車路線，24小時(shí)運(yùn)行。

缺乏在商業(yè)規(guī)模上長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)電動(dòng)汽車的經(jīng)驗(yàn)也給選擇電動(dòng)汽車的城市帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

技術(shù)成本下降:市政當(dāng)局意識(shí)到電池成本正在下降。

一些人可能會(huì)推遲他們的電動(dòng)巴士購(gòu)買決定，以避免由于進(jìn)一步技術(shù)成本下降產(chǎn)生的融資風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于一些城市來(lái)說(shuō)，這可能是有意義的，但許多其他城市希望盡早采用電動(dòng)巴士，以有足夠的時(shí)間來(lái)逐步進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)，最終滿足完全使用電動(dòng)巴士的需求。

電力收費(fèi)和電網(wǎng)問(wèn)題:公交運(yùn)營(yíng)商表達(dá)了他們對(duì)增加電力需求和電力需求的擔(dān)憂。

潛在的電力中斷，例如極端天氣事件，也是一個(gè)問(wèn)題。

在車站或公共汽車站安裝充電器所需要的空間也可能是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楣妼?duì)于在公共汽車站安裝充電器的意見(jiàn)不一。

由于缺乏收費(fèi)基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化，使得建立電動(dòng)公共汽車的剩余價(jià)值變得更加困難。

投入使用的電動(dòng)公共汽車必須使用相同的充電標(biāo)準(zhǔn)，否則就需要對(duì)新的充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行投資。

而且，如果他們決定改變電動(dòng)巴士的供應(yīng)商，標(biāo)準(zhǔn)的改變往往會(huì)把公交運(yùn)營(yíng)商鎖定在一個(gè)電動(dòng)汽車制造商中，或者產(chǎn)生更多的基礎(chǔ)設(shè)施投資。這樣可以減少競(jìng)爭(zhēng)。

歐洲公共汽車制造商首先解決了這一問(wèn)題，2016年3月，Irizar、Solaris、VDL和Volvo同意確保他們生產(chǎn)的電動(dòng)公交車的互操作性，能涵蓋ABB、Heliox和Siemens12提供的充電基礎(chǔ)設(shè)施。

電動(dòng)巴士充電基礎(chǔ)設(shè)施

充電電動(dòng)巴士的基礎(chǔ)設(shè)施主要有三種:充電式系統(tǒng)、感應(yīng)充電和導(dǎo)電式(架空)充電。傳統(tǒng)的充電式充電方式是目前最常見(jiàn)、最便宜的電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)。

它提供了一系列的充電率，從慢速到快速，由一系列公司提供，包括Heliox, APT, Siemens和ABB。

在歐洲和美國(guó)，電動(dòng)汽車的充電率越來(lái)越高，但對(duì)電池的快速充電在這項(xiàng)技術(shù)上是很有意義的。

它將主要被市政當(dāng)局使用，他們正在考慮使用小型電池的電動(dòng)公交車。

主要的技術(shù)供應(yīng)商是ABB、西門子和Heliox。

無(wú)線充電是目前最昂貴的選擇，并且只在有電動(dòng)巴士的試驗(yàn)項(xiàng)目中使用。

靜止無(wú)線充電在商業(yè)上是可行的，但是動(dòng)態(tài)無(wú)線充電還只是在演示階段。

技術(shù)提供商包括Primove、Wave、Momentum Dynamics和Witricity等公司。

圖：歐洲電動(dòng)巴士項(xiàng)目的充電方式分布。

緩慢的、一整夜的充電方式是目前最受歡迎的選擇。

然而,盡管這種充電方式是最便宜的，它仍面臨一些挑戰(zhàn)。

其中包括空間限制(許多公共汽車停放的充電站通常沒(méi)有足夠的空間來(lái)安裝充電器，并且只有有限的機(jī)動(dòng)空間)，而且最重要的是讓所有的公共汽車同時(shí)充電的電力容量限制。

另一個(gè)與使用充電站充電有關(guān)的主要挑戰(zhàn)是需要更大的電池組，這將導(dǎo)致更高的資金成本。

此外，必要的電池重量和可搭載的乘客數(shù)量之間可能存在沖突。

然而，最大的問(wèn)題之一，是將充電操作轉(zhuǎn)移至夜間時(shí)段，在電價(jià)最低的時(shí)候。如果電動(dòng)巴士的數(shù)量龐大，這將造成問(wèn)題。

所有的公共汽車同時(shí)充電意味著增加所需充電器的數(shù)量，從而大大增加了資金成本和空間需求。

將充電站充電與快速充電(在終點(diǎn)站或公共汽車站)相結(jié)合，可以使電池更小，從而降低公共汽車的前期成本。

隨著使用率的增加及電動(dòng)公共汽車數(shù)量的增加，這一系統(tǒng)的高初始成本也隨之減少。

電池需求和產(chǎn)能

我們估計(jì)，中國(guó)、歐洲和美國(guó)的電動(dòng)巴士在2017年的銷售需求從2012年的0.3千瓦時(shí)增加到12.5千瓦時(shí)，相當(dāng)于2016年全球電動(dòng)汽車鋰離子電池制造能力的11%。

2017年，電動(dòng)公交車的電池需求比2016年略低，這是由于中國(guó)電動(dòng)客車銷量下降的結(jié)果。

即使在包括全球電動(dòng)客車需求的30.7億美元之后，鋰離子電池生產(chǎn)商在2017年仍面臨產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題。

大部分鋰離子電池制造能力位于中國(guó)。

圖：鋰離子電池組的價(jià)格已經(jīng)下降。

產(chǎn)能過(guò)剩給電池價(jià)格帶來(lái)了壓力，因?yàn)橹饕圃焐淘敢鉃榱双@得市場(chǎng)份額而廉價(jià)出售電池。

此外，隨著工業(yè)企業(yè)對(duì)大型制造工廠的委托，規(guī)模經(jīng)濟(jì)仍然是鋰離子電池降價(jià)的重要推動(dòng)力。

電池制造的位置在決定成本方面也起著重要的作用。

當(dāng)?shù)仉娏Τ杀?、勞?dòng)力和融資等因素也會(huì)影響制造業(yè)的成本。

由于生產(chǎn)規(guī)模、勞動(dòng)力成本、電價(jià)和有利的當(dāng)?shù)貤l件相結(jié)合，中國(guó)的電池價(jià)格目前在包裝和電池水平上都是最低的。

這也使得中國(guó)制造的電動(dòng)公交車比世界其他地方便宜得多。

我們估計(jì)，比亞迪K9電動(dòng)車的售價(jià)約為175萬(wàn)元人民幣(合26.4萬(wàn)美元)，遠(yuǎn)低于歐洲或美國(guó)的電動(dòng)巴士?jī)r(jià)格。

我們2017年對(duì)活躍在鋰離子電池價(jià)值鏈的公司的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池組的加權(quán)平均價(jià)為209美元/千瓦時(shí)。

這包括電池電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車和固定存儲(chǔ)器的定價(jià)數(shù)據(jù)。

自2016年以來(lái)，電池組的價(jià)格總體下降了24%，自2010年以來(lái)下降了79%。

2010-2017年電動(dòng)汽車鋰離子電池價(jià)格的歷史學(xué)習(xí)速度約為18%。

這意味著，每增加一倍的累積量，我們就會(huì)看到成本減少18%。

基于此，我們預(yù)計(jì)電池價(jià)格將繼續(xù)下降，2025年達(dá)到96美元/千瓦時(shí)，2030年達(dá)到70美元/千瓦時(shí)(見(jiàn)圖12)。

成本降低或需十年

廠商通常預(yù)計(jì)電動(dòng)巴士的前期成本降低為同等成本的速度會(huì)更快而不是更慢，但他們可能會(huì)失望。

為了建立模型，報(bào)告中假設(shè)一輛普通的電動(dòng)巴士，平均每輛250千瓦時(shí)的電池售價(jià)為570 000美元。此價(jià)格對(duì)應(yīng)于歐洲的電動(dòng)巴士。

然而，不同的電動(dòng)巴士的價(jià)格在不同的合同之間有很大的差異。由于有限的數(shù)據(jù)，報(bào)告中假設(shè)了上述電池的大小和電動(dòng)巴士的平均價(jià)格。

我們預(yù)計(jì)未來(lái)的成本降低主要來(lái)自于電池組，因?yàn)闆](méi)有多少余地進(jìn)一步降低汽車其他部件的價(jià)格。

首先，我們假設(shè)電池的價(jià)格在最高價(jià)，600美元/千瓦時(shí)。

根據(jù)我們的電池價(jià)格指數(shù)，2016年鋰離子電池組的價(jià)格區(qū)間在190/kWh到500美元/kWh之間，但低容量訂單每kWh的價(jià)格可能更高。

在歐洲或美國(guó)購(gòu)買的大多數(shù)電子巴士仍然是低容量訂單。

對(duì)于中國(guó)的電動(dòng)客車制造商來(lái)說(shuō)，這并不一定是正確的，因?yàn)橹袊?guó)的大批量訂單可能會(huì)讓電動(dòng)汽車制造商提供更低的電池價(jià)格談判。

我們將電動(dòng)巴士與一輛標(biāo)價(jià)45萬(wàn)美元的柴油巴士作比較。

在我們的模型中，我們假定這個(gè)價(jià)格保持不變，因?yàn)閷?duì)于重型車輛和公共汽車來(lái)說(shuō)，沒(méi)有主要的監(jiān)管驅(qū)動(dòng)因素，就不會(huì)出現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)巴士燃油效率的顯著改善，這可能會(huì)抬高傳統(tǒng)公共汽車的價(jià)格。

根據(jù)上述假設(shè)，到2030年，電動(dòng)巴士與柴油公交車的前期成本持平。

到那時(shí)，平均電動(dòng)巴士的電池組只占總電車費(fèi)的8%，低于2016年的26%。

電動(dòng)巴士的電池組越大，電動(dòng)巴士在價(jià)格上與柴油巴士?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)間就越長(zhǎng)。根據(jù)我們的分析，將電池的尺寸降低到200kWh，就會(huì)將成本平價(jià)提前到2028年，而使用更大的電池組的公共汽車(大約350千瓦時(shí))，將在2030年以后實(shí)現(xiàn)成本平價(jià)。

然而，增加對(duì)電動(dòng)巴士的需求可能會(huì)使電動(dòng)巴士的電池價(jià)格下降得更快，使它們更接近汽車制造商為乘客提供的高容量?jī)r(jià)格。

在這種情況下，大約在2025-27年之間，電動(dòng)巴士將比柴油巴士更早達(dá)到同等成本。