王雪純 盛進(jìn)路

摘要：本研究著眼于換電重卡自身特點(diǎn)，對(duì)外部發(fā)展環(huán)境進(jìn)行深入分析，全面梳理了中國在發(fā)展換電重卡方面的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會(huì)和威脅等因素，構(gòu)建SWOT 指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法（AHP）對(duì)各因素進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，并根據(jù)這些權(quán)重來評(píng)估戰(zhàn)略強(qiáng)度，從而制定出發(fā)展戰(zhàn)略并提出相應(yīng)的實(shí)施方案。此外，還運(yùn)用TOPSIS 方法對(duì)這些方案進(jìn)行擇優(yōu)和排序，從而得出最有利于換電重卡未來發(fā)展的建議和措施。

關(guān)鍵詞：換電重卡；SWOT 分析；AHP 層次分析法；TOPSIS 方法；發(fā)展策略

中圖分類號(hào)：U462 DOI ：10.20042/j.cnki.1009-4903.2023.05.006

0 引言

在雙碳背景下，我國正大力推廣節(jié)能減排以及污染物的防治。隨著不可再生資源的減少與枯竭，有利于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的低碳環(huán)保正成為主旋律。運(yùn)輸行業(yè)作為交通領(lǐng)域的重要組成部分，貨物運(yùn)輸使用的車輛排放了大量污染物，其中重卡的排放問題尤為突出。雖然重卡的數(shù)量僅占我國汽車保有量的4.4%，但它們排放的氮氧化物和顆粒物分別占到汽車排放總量85%和65%[1]。因此，重卡的電動(dòng)化是推動(dòng)交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，而換電形式是推動(dòng)傳統(tǒng)重卡轉(zhuǎn)型升級(jí)的抓手。積極推廣和發(fā)展換電重卡將成為推進(jìn)交通行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要力量，也是實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國目標(biāo)的重要推力。

1 換電重卡發(fā)展的SWOT 分析

目前，換電重卡研究是一個(gè)備受關(guān)注的熱門方向，但我國在該領(lǐng)域的研究仍處于初級(jí)階段，對(duì)于換電重卡的實(shí)現(xiàn)方式以及換電模式的推廣等多方面仍存在不足。本文旨在運(yùn)用SWOT-AHP 分析方法，對(duì)發(fā)展換電重卡的內(nèi)部和外部條件進(jìn)行全面分析，提供相應(yīng)的發(fā)展方案，并運(yùn)用TOPSIS 評(píng)價(jià)方法對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估。通過這種方法，我們可以找出當(dāng)前最佳的方案，并為未來的發(fā)展提供實(shí)用的建議。

1.1 優(yōu)勢

⑴排放污染小。

換電重卡主要的動(dòng)力由電池提供，相比于使用柴油的傳統(tǒng)重卡來說，在排放方面具有較為明顯的優(yōu)勢。據(jù)中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國移動(dòng)環(huán)境管理年報(bào)》顯示：2022 年，重型貨車排放的CO、HC、NOx、PM 污染物量分別為73.5 萬t、32.2 萬t、432.5 萬t 和3.3 萬t[2]。比起使用傳統(tǒng)重卡，換電重卡產(chǎn)生的污染物要低得多。據(jù)測算，每1 000 輛換電重卡每年可以減少14 萬t 二氧化碳和1.25 萬t 污染物排放[3]。通過比較可以看出，換電重卡在減排方面的優(yōu)勢相當(dāng)明顯。

⑵使用成本低。

換電重卡是通過更換電池來確保車輛的正常運(yùn)行，其電力消耗成本低于柴油車。相比之下，傳統(tǒng)重卡在運(yùn)營時(shí)需要加油，油價(jià)的不斷上漲增加了日常的使用成本。一般來說，換電重卡每公里的使用成本比傳統(tǒng)重卡低1 元左右。此外，在維修及常規(guī)保養(yǎng)方面，換電重卡的成本也更低，僅為燃油卡車的50% 左右[4]。

⑶駕駛體驗(yàn)好。

目前市場上銷售的換電重卡車型多為自動(dòng)擋，換擋方便，駕駛更加平穩(wěn)。此外，與傳統(tǒng)重卡使用的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，換電重卡所用的電機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲與振動(dòng)更小。這些因素將改善駕駛員的駕駛體驗(yàn)，使換電重卡具備更高的舒適性。

⑷換電時(shí)間短。

電動(dòng)重卡分為充電式和換電式2 種。與充電式相比，換電模式的突出優(yōu)點(diǎn)是能源補(bǔ)給效率更高。換電重卡采用更換電池的操作方式，每次更換電池的時(shí)間大約為5 min，相比充電式可以節(jié)省大量時(shí)間。其換電速度和換電時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)甚至可以與傳統(tǒng)重卡的加油時(shí)間相媲美，使得補(bǔ)能方式更加方便快捷。

1.2 劣勢

⑴初始購置成本高。

目前，換電重卡在重卡市場上難以占據(jù)大量比例的主要原因是初始購置成本較高。純電動(dòng)重卡的終端售價(jià)約為65 萬～80 萬元，部分電池容量較大的電動(dòng)重卡購買價(jià)格甚至在90萬元以上，購買成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)重卡（30 萬元）[5]。此外，換電重卡還需要購買用于換電的電池，當(dāng)前換電所用的電池價(jià)格較為高昂，也進(jìn)一步增加了購買成本。

⑵自身的重量過大。

重卡本身自重就較大，而換電重卡的車身由于搭載了供能的電池，重量要比傳統(tǒng)重卡更重，例如1 輛電動(dòng)6×4 牽引車，其電池重量通常超過3 t。車身重量的增加會(huì)對(duì)換電重卡的運(yùn)力、運(yùn)輸效率產(chǎn)生較大的影響，也將在一定程度上增加車輛日常保養(yǎng)的費(fèi)用。

⑶電池續(xù)駛里程較短。

由于電池自身存在著能量密度低、續(xù)駛時(shí)間短的問題，導(dǎo)致電動(dòng)重卡的續(xù)駛里程較短，普遍集中在300 km 以內(nèi)。此外，由于換電重卡采用換電模式，受到換電站地點(diǎn)限制等原因的影響，使得換電重卡的運(yùn)輸效率較低，難以滿足貨物中長途的運(yùn)輸需求。這限制了換電重卡的應(yīng)用場景，多用于行駛范圍、行駛路線、行駛時(shí)間固定的場合[6]。

⑷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善。

由于換電重卡開始發(fā)展的時(shí)間較晚，行業(yè)內(nèi)許多標(biāo)準(zhǔn)的制定仍處于初級(jí)階段，包括電池標(biāo)準(zhǔn)以及換電站建設(shè)2 個(gè)方面。換電重卡因車型不同，使用的電池型號(hào)存在一定差異，市場上現(xiàn)有的各種電池型號(hào)無法通用。此外，因參與換電站建設(shè)的主體較多，且各自情況各不相同，電力提供要依賴國家電網(wǎng)等眾多因素，導(dǎo)致不同地方換電站的建設(shè)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 機(jī)遇

⑴國家各種政策的支持。

近年來，國家層面發(fā)布了眾多關(guān)于換電行業(yè)的相關(guān)政策，涵蓋了換電模式的應(yīng)用、換電標(biāo)準(zhǔn)的制定、換電試點(diǎn)的推廣以及換電體系的完善等方面[7]。表1 示出了扶持換電重卡發(fā)展的政策名稱及內(nèi)容。

由此可見，國家一直在積極推動(dòng)換電行業(yè)的發(fā)展。重卡作為貨物公路運(yùn)輸過程中的重要方式之一，因其門到門的便捷性而長期占據(jù)重要地位。當(dāng)前推進(jìn)重卡實(shí)施換電模式，是積極落實(shí)國家政策的表現(xiàn)。

⑵市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大。

當(dāng)前，換電重卡的銷量正在逐漸擴(kuò)大，各大車企也在搶占市場，不斷推出不同類型的換電重卡。如圖1 所示，自2018年開始，電動(dòng)重卡的銷量整體呈上漲趨勢。不過，2020 年因疫情影響，銷量有明顯減少；但從2021 年開始，銷量開始增加，到2022 年達(dá)到2 萬2 659 輛。

自2019 年國家政策開始支持換電模式的推廣以來，換電重卡開始在市場上進(jìn)行銷售。從最初的612 輛到如今的1 萬2 431輛，實(shí)現(xiàn)了較大的增長率。如圖2 所示，換電重卡在電動(dòng)重卡銷量中所占比例逐年增加，到2022 年達(dá)到54.86%，幾乎占據(jù)了半壁江山。由此可見，相比于充電式重卡，換電重卡正在逐漸得到青睞，成為電動(dòng)重卡市場的主要部分。

⑶換電技術(shù)的不斷發(fā)展。

換電重卡的換電方式主要依賴于換電站的建設(shè)結(jié)構(gòu)，目前主要使用的換電技術(shù)路線為頂?shù)鯎Q電與側(cè)向換電。頂?shù)跏綋Q電結(jié)構(gòu)操作簡單，有利于整車上的布置，而側(cè)向換電的自動(dòng)化和智能化程度高[8]。此外，換電技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了電動(dòng)重卡換電補(bǔ)能方式占比的不斷提升，2022 年純電重卡中換電方式占比達(dá)到55%，略高于充電方式的45%。

1.4 威脅

⑴換電站建設(shè)存在不足。

換電重卡的實(shí)際投入使用需要配備換電站作為支撐，但當(dāng)前換電站的建設(shè)仍面臨審批難度大、選址與配電接入難、換電共享化與智能化推動(dòng)難等諸多挑戰(zhàn)[9]。各地的換電站建設(shè)審批流程不同，因此在布局規(guī)劃和選址時(shí)需要多方面考慮。同時(shí)，配套設(shè)施建設(shè)的難度大，導(dǎo)致當(dāng)前換電站的建設(shè)仍存在不足。

⑵商業(yè)模式發(fā)展不成熟。

由于換電重卡的發(fā)展歷史較短，導(dǎo)致當(dāng)前的換電重卡運(yùn)營模式還不夠成熟，仍然存在一些難題。換電重卡的客戶包括集體、散戶等多種群體，而換電站也有自建換電站和公共換電站等不同性質(zhì)，這使得運(yùn)營主體和商業(yè)模式都存在著較大的差異，在實(shí)際換電過程中容易出現(xiàn)混亂。

⑶大面積推廣仍有難度。

雖然電動(dòng)重卡使用換電模式可以提高運(yùn)營效率，但在推廣和使用過程中，換電車型仍面臨著不小的挑戰(zhàn)[10]。目前換電站的布局分散且不均衡，車輛無法隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)換電，這實(shí)際上限制了換電重卡的使用場景。此外，換電重卡目前主要在碼頭、礦區(qū)、廠區(qū)等固定運(yùn)輸專線、支線短倒以及一些封閉性場景下應(yīng)用，應(yīng)用場景受限。

2 構(gòu)建換電重卡發(fā)展的AHP 模型

構(gòu)建換電重卡發(fā)展的AHP 模型，首先需要理清模型的結(jié)構(gòu)層次。根據(jù)前一章SWOT 分析的結(jié)果確定目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和措施層，具體的模型如圖3 所示。

2.1 檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性

結(jié)合專家意見，我們對(duì)要素兩兩之間進(jìn)行了重要程度的比較，構(gòu)建了目標(biāo)層和準(zhǔn)則層的判斷矩陣，使用AHP 分析方法1-9 標(biāo)度法對(duì)判斷矩陣進(jìn)行賦值，這種非方法允許在同一判斷層對(duì)各種影響因素的重要性進(jìn)行相互比較，并賦予分值[11]。

隨后，我們使用Matlab 軟件計(jì)算判斷矩陣的最大特征值（λmax），并得出一致性指標(biāo)CI 與隨機(jī)一致性比率CR[12]。以CR 作為一致性檢驗(yàn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)CR 小于0.10 時(shí)，表示通過一致性檢驗(yàn)；否則需要重新進(jìn)行調(diào)整。計(jì)算結(jié)果如表2 所示。從結(jié)果中我們可以看出，所有的判斷矩陣都通過了CR 小于0.10的一致性檢驗(yàn)，因此可以進(jìn)行下一步工作。

2.2 計(jì)算AHP 各因素權(quán)重

根據(jù)最大特征根原理，計(jì)算各測度變量的權(quán)重（ 見表3）。

根據(jù)各因素總權(quán)重進(jìn)行排序，可以得出準(zhǔn)則層的指標(biāo)對(duì)于目標(biāo)層的重要程度為：優(yōu)勢（S）> 機(jī)遇（O）> 劣勢（W）> 威脅（T）。同時(shí)，各因素對(duì)于準(zhǔn)則層的重要程度為：S1>O1>S4>S2>02>W1>T1>W2>S3>O3>W3>T2>W4>T3。依據(jù)指標(biāo)層權(quán)重值的排序可知，排放污染小是換電重卡發(fā)展的最大優(yōu)勢，國家各種政策的支持是推動(dòng)換電重卡發(fā)展的最好機(jī)遇，換電重卡成本高是限制發(fā)展的最大劣勢，換電站建設(shè)存在不足是發(fā)展的主要威脅。

2.3 確定SWOT 發(fā)展戰(zhàn)略

以優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會(huì)、挑戰(zhàn)為坐標(biāo)軸半軸，建立四象限坐標(biāo)，劣勢和威脅用負(fù)數(shù)表示。確定計(jì)算出的目標(biāo)層中S、W、T、O總權(quán)重對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并將其連接，形成戰(zhàn)略四邊形分析圖（ 圖4）。

計(jì)算戰(zhàn)略四邊形的重心坐標(biāo)P（X，Y ）=（（S-W）/4，（O-T ）/4）=（0.0229，0.0184）， 由Ｐ 點(diǎn)坐標(biāo)得出戰(zhàn)略方位角θ=tan-1（X / Y ）=arctan（ Y/ X ）=34 °。根據(jù)S、W、O、T 的坐標(biāo)定位， 通過計(jì)算得出戰(zhàn)略正強(qiáng)度U 戰(zhàn)略正強(qiáng)度U=OS=0.0976×0.1253=0.0122， 戰(zhàn)略負(fù)強(qiáng)度V=TW=（-0.0240）×（-0.0335）=0.0008。根據(jù)戰(zhàn)略正強(qiáng)度和負(fù)強(qiáng)度的結(jié)果，得出戰(zhàn)略強(qiáng)度系數(shù)ρ=U/（U+V ）=0.0122/（0.0122+0.0008）=0.94，其中ρ∈ [0，1]。由于ρ=0.94>0.5，因此我國換電重卡的發(fā)展戰(zhàn)略采取開拓型戰(zhàn)略。

2.4 提出具體的戰(zhàn)略措施

⑴政府層面上。

國家出臺(tái)了相關(guān)文件，為換電重卡提供了更多的政策支持。這些政策包括減免稅費(fèi)、給予購車補(bǔ)貼、降低電池服務(wù)費(fèi)，以及加大技術(shù)研發(fā)的支持力度。此外，國家還規(guī)范了換電站的選址與建設(shè)[13]，制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)，使得換電重卡的發(fā)展更加有據(jù)可依。在推動(dòng)試點(diǎn)工作完善的前提下，主管部門還繼續(xù)宣傳節(jié)能環(huán)保、綠色低碳的發(fā)展理念，拓寬應(yīng)用場景，多角度推動(dòng)換電重卡的發(fā)展。

⑵市場層面上。

通過完善商業(yè)模式，推動(dòng)形成完整的供應(yīng)鏈條，營造良好的市場競爭氛圍，通過加強(qiáng)合作擴(kuò)大規(guī)模，依靠優(yōu)勢不斷搶占市場。同時(shí)，加強(qiáng)政府、車企、運(yùn)輸公司以及金融機(jī)構(gòu)等多方合作，更新商業(yè)模式，共建新的運(yùn)營生態(tài)。

⑶行業(yè)層面上。

業(yè)內(nèi)呼聲較高的問題之一是標(biāo)準(zhǔn)，包括電池工程標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)和換電站標(biāo)準(zhǔn)等[14]。行業(yè)之間應(yīng)該形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，共享換電技術(shù)，研發(fā)新型電池專利，解決技術(shù)難題，最終推動(dòng)電池規(guī)格、換電模式和換電站建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，電池與換電模式的標(biāo)準(zhǔn)化將有助于推動(dòng)換電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化。

⑷企業(yè)層面上。

各企業(yè)應(yīng)該從換電重卡自身的研究出發(fā)，通過使用新技術(shù)不斷創(chuàng)新，減輕換電重卡車輛的自重，提高電池的使用效率。換電重卡商業(yè)模式的發(fā)展趨勢主要依賴于企業(yè)，要推動(dòng)汽車銷售企業(yè)以及電池企業(yè)對(duì)“車電分離”運(yùn)營模式的探索[15]。此外，企業(yè)要以身作則，規(guī)范自身行為，營造良好的發(fā)展環(huán)境。

3 建立戰(zhàn)略措施的TOPSIS 模型

3.1 建立初始決策矩陣

判斷決策方案的重要性需要依靠一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文將SWOT 分析中的影響因素作為指標(biāo)，構(gòu)建決策矩陣。關(guān)于具體的等級(jí)劃分方法，本文參考了決策方案在影響因素中的價(jià)值評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[16]，并借鑒了物流系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)中的物流強(qiáng)度等級(jí)劃分方法，確定了一種判斷決策方案中各影響因素等級(jí)大小的劃分標(biāo)準(zhǔn)，詳見表4。具體的等級(jí)評(píng)定見表5。

由于各方案的評(píng)分是分?jǐn)?shù)越高， 方案越好，同時(shí)某一因素對(duì)某個(gè)方案的分?jǐn)?shù)越高，發(fā)揮的作用越大，也就越重要。因此，評(píng)價(jià)指標(biāo)類型為極大型指標(biāo)。根據(jù)評(píng)定的分?jǐn)?shù)構(gòu)建初始決策矩陣表（ 表6）。

3.2 初始決策矩陣標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)矩陣內(nèi)的各因素指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式（1） 對(duì)初始決策矩陣A 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣B。

將表2 得到的綜合權(quán)重W1x14=（0.2376，0.0765，0.0338，0.1534，0.0629，0.0354，0.0255，0.0101，0.1854，0.0763，0.0311，0.0493，0.0159，0.0067）T，作為TOPSIS 評(píng)價(jià)的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣M=W×B。

3.3 確定方案相對(duì)貼進(jìn)度

利用加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣找到各個(gè)屬性的正負(fù)理想點(diǎn)，同時(shí)計(jì)算每個(gè)方案的相對(duì)貼近度。根據(jù)正負(fù)理想點(diǎn)的計(jì)算公式（2） 與距離測度公式（3） 可以得到相對(duì)貼進(jìn)度矩陣N。

依據(jù)相對(duì)貼進(jìn)度矩陣計(jì)算4 個(gè)方案的相對(duì)貼進(jìn)度，結(jié)果及排序如表7 所示。

3.4 得到發(fā)展戰(zhàn)略與建議

按照相對(duì)貼近度從大到小的順序?qū)Q策方案進(jìn)行排序，越靠前表明方案越優(yōu)。結(jié)果顯示，推動(dòng)換電重卡發(fā)展首先需要企業(yè)自身的努力，這與第2 章第2 節(jié)得到的各因素對(duì)于準(zhǔn)則層的重要程度的排名相符合。其中，S1、S4、S2 排名靠前，并且都是換電重卡車輛自身的優(yōu)勢，是需要車企在未來發(fā)展過程中繼續(xù)保持且進(jìn)一步擴(kuò)大的。各大車企應(yīng)不斷攻破技術(shù)難關(guān)，努力克服當(dāng)前換電重卡自身的缺點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)擴(kuò)大換電重卡低碳環(huán)保的優(yōu)勢，不斷推動(dòng)其市場占有率。

隨著車企的不斷發(fā)展，換電重卡的市場份額將進(jìn)一步擴(kuò)大，形成良好的競爭氛圍。同時(shí)，市場將不斷培育新的商業(yè)發(fā)展模式，推動(dòng)企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，并不斷增加應(yīng)用場景的多元化。對(duì)行業(yè)和政府來說，應(yīng)發(fā)揮輔助作用，不斷加強(qiáng)對(duì)換電重卡各方面的支持，推動(dòng)電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和換電站建設(shè)水平的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。通過政策、資金等支持為換電重卡未來的發(fā)展提供推力。

4 結(jié)束語

本文從換電重卡的SWOT 分析入手，梳理了當(dāng)前發(fā)展過程中存在的優(yōu)劣勢，運(yùn)用AHP 層次分析法構(gòu)建了符合實(shí)際的戰(zhàn)略四邊形，明確了未來的戰(zhàn)略發(fā)展方向，并提出了多種對(duì)策。通過對(duì)發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行TOPSIS 評(píng)價(jià)，根據(jù)不同方案的排序找出了目前換電重卡發(fā)展最緊迫的改進(jìn)方向。在當(dāng)前環(huán)保節(jié)能減排的大時(shí)代背景下，我們應(yīng)該充分利用換電重卡自身的優(yōu)勢，推動(dòng)自身的不斷完善，同時(shí)擴(kuò)大市場規(guī)模，提高市場占有率。同時(shí)，要抓住國家提供的政策支持，克服存在的問題與威脅，推動(dòng)換電標(biāo)準(zhǔn)與換電站建設(shè)的規(guī)范，加強(qiáng)換電技術(shù)的研究與創(chuàng)新，建立完整的運(yùn)營體系，以此推動(dòng)我國重卡行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：王作函）