戴寶林
摘 要:本文通過(guò)分析近年換電重卡市場(chǎng)發(fā)展的數(shù)據(jù),結(jié)合國(guó)家政策的引導(dǎo)和推動(dòng),對(duì)未來(lái)?yè)Q電重卡數(shù)量、電池?cái)?shù)量、電池儲(chǔ)能量等的市場(chǎng)情況進(jìn)行了分析計(jì)算,說(shuō)明了換電重卡電池儲(chǔ)能微電網(wǎng)對(duì)我國(guó)能源供給結(jié)構(gòu)的重要補(bǔ)充作用和對(duì)清潔能源有效利用的重要價(jià)值。同時(shí)也通過(guò)分析電池運(yùn)營(yíng)的資金、技術(shù)等行業(yè)門檻,對(duì)未來(lái)可能的電池運(yùn)營(yíng)行業(yè)生態(tài)進(jìn)行了預(yù)測(cè),提出了“南有啟源芯動(dòng)力,北有長(zhǎng)江豪能匯”的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展格局,并以長(zhǎng)江豪能匯為例對(duì)行業(yè)頭部企業(yè)可能的投資和電池儲(chǔ)能規(guī)模進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞:換電重卡 電池 儲(chǔ)能 市場(chǎng)預(yù)測(cè)
1 背景
1.1 國(guó)家政策
換電模式新能源汽車因其在補(bǔ)給時(shí)間、購(gòu)車成本、電池壽命等方面的優(yōu)勢(shì)[1],得到國(guó)家政策的大力支持。2021年10月,《關(guān)于啟動(dòng)新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作的通知》[2]首次提出在宜賓、唐山、包頭三座城市進(jìn)行換電重卡試點(diǎn)。2021年11月發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》[3],為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出方向性指引。良好的性價(jià)比使換電模式成為重卡電動(dòng)化的重要路徑,重型卡車電動(dòng)化開始出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)[4]。2023年6月發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》,指導(dǎo)加強(qiáng)換電站基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。2023年11月發(fā)布《關(guān)于啟動(dòng)第一批公共領(lǐng)域車輛全面電動(dòng)化先行區(qū)試點(diǎn)的通知》,確定唐山、鄂爾多斯等15個(gè)城市為此次試點(diǎn)城市,鼓勵(lì)探索形成一批可復(fù)制可推廣的經(jīng)驗(yàn)和模式。
1.2 全國(guó)重卡數(shù)量
國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示[5-6](見(jiàn)表1),自2015年以來(lái)重卡存量一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng),截至2021年底,全國(guó)存量重卡(民用重型載貨汽車)數(shù)量為907.09萬(wàn)輛[5],2022年底重卡數(shù)量為894.15萬(wàn)輛[6],首次出現(xiàn)減少趨勢(shì)。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的產(chǎn)銷數(shù)據(jù)顯示,2023年1月~10月重卡累計(jì)銷售78.8萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)37.9%;其中10月銷售8.1萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)68.5%,趨勢(shì)向好。因此,截至2023年10月,我國(guó)重卡的存量約為973萬(wàn)輛。
2015年-2022年我國(guó)重卡存量的增長(zhǎng)趨勢(shì)表現(xiàn)為線性增長(zhǎng)(圖1),擬合的線性增長(zhǎng)函數(shù)為:
擁有量(萬(wàn)輛)=58.392×年份-117134
公式1
由公式1計(jì)算可得,2023年我國(guó)重卡存量的估算值為995萬(wàn)輛,接近一千萬(wàn)輛。為便于計(jì)算,本文的數(shù)據(jù)計(jì)算分析以1000萬(wàn)輛重卡市場(chǎng)總?cè)萘繛榛A(chǔ)。
1.3 全國(guó)新能源重卡銷量
從銷量來(lái)看,2022年國(guó)內(nèi)純電動(dòng)重卡銷量為19312輛,其中換電重卡占比為47.0%,相較于2020年的純電動(dòng)重卡銷量2584輛和換電重卡占比23.7%有顯著增加,說(shuō)明換電重卡開始步入良性增長(zhǎng)軌道[2]。進(jìn)入2023年度,各地促進(jìn)新能源重卡發(fā)展的政策紛紛出臺(tái),車電分離等新型商業(yè)模式的出現(xiàn)也降低了換電重卡的購(gòu)車成本,使新能源重卡的銷量快速提升。
根據(jù)終端上牌數(shù)據(jù),2023年1-10月新能源重卡累計(jì)銷量同比增長(zhǎng)38%;其中10月實(shí)銷3463輛,同比翻一番,環(huán)比增長(zhǎng)9%;11月實(shí)銷4632輛,同比增幅達(dá)126%,環(huán)比增長(zhǎng)36%。2023年10月和1-10月累計(jì)各種技術(shù)路線新能源重卡車型銷量及同比、占比見(jiàn)表2。
可見(jiàn),純電重卡在不同技術(shù)路線的新能源重卡中保持著90%的占比。而換電重卡與充電重卡的對(duì)比,從1-10月的整體銷量看接近1:1。但隨著國(guó)家和各地方政府陸續(xù)出臺(tái)加強(qiáng)換電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和促進(jìn)“車電分離”新商業(yè)模式試點(diǎn)示范的政策文件,未來(lái)?yè)Q電站數(shù)量增加,必然帶來(lái)?yè)Q電重卡的快速發(fā)展。因此,有理由相信未來(lái)?yè)Q電重卡在純電重卡中仍將占據(jù)主要地位。
2 數(shù)據(jù)分析
2.1 換電重卡市場(chǎng)總?cè)萘?/p>
以我國(guó)共有1000萬(wàn)輛存量重卡計(jì)算,按照我國(guó)油車重卡的平均使用年限約7年,預(yù)計(jì)未來(lái)7年內(nèi),全部重卡車型將完成一次更換,即約有1000萬(wàn)輛的重卡市場(chǎng)。
考慮到電車重卡和氫能、液化天然氣(LNG)、壓縮天然氣(CNG)、甲醇等新能源重卡的碳減排優(yōu)勢(shì),在政策推動(dòng)下,油車重卡的市場(chǎng)占比將進(jìn)一步萎縮,新能源重卡在重卡市場(chǎng)中的滲透率將不斷上升,同時(shí)也將進(jìn)一步體現(xiàn)出購(gòu)置成本降低和電能消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。粗略估計(jì)到2030年,電車重卡將在全國(guó)重卡存量中占據(jù)約70%,即700萬(wàn)輛的市場(chǎng)空間。其余30%的市場(chǎng)份額將由油車和其他新能源重卡各占一半,即油車重卡約有150萬(wàn)輛,氫能、液化天然氣(LNG)、壓縮天然氣(CNG)、甲醇等新能源重卡約有150萬(wàn)輛。
中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高2023年7月在采訪中表示,新能源車市場(chǎng)占有率目前已經(jīng)到36%,此前估計(jì)2030年新能源車市場(chǎng)占有率能達(dá)到40%,現(xiàn)在來(lái)看翻一倍都是有可能的。按他的估計(jì),2030年新能源車市場(chǎng)占有率可能達(dá)到70%-80%。對(duì)新能源貨運(yùn)重卡,歐陽(yáng)院士曾在2023年3月中國(guó)商用車論壇上表示,預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)滲透率將超過(guò)10%,到2030年左右力爭(zhēng)接近50%。到2030年預(yù)計(jì)純電重卡會(huì)占到新能源重卡的70%,其中換電重卡又會(huì)占到純電重卡的70%-80%。
回顧新能源汽車的發(fā)展歷史,從2005年到2015年,新能源汽車用了11年滲透率才突破1%,從2016年到2019年,用了3年多滲透率從1%快速提至5%[7]。然而,新能源重卡自2016年銷售341臺(tái)、在重卡市場(chǎng)的滲透率0.047%開始,滲透率從2020年的0.2%快速提高到了2022年3.7%[8],2023年8月達(dá)到5.74%,10月達(dá)到為6.2%??梢?jiàn),新能源重卡僅用了8年多的時(shí)間,完成了新能源汽車14年走完的發(fā)展過(guò)程。因此,在國(guó)家“雙碳”政策的強(qiáng)勁推動(dòng)下,我們有理由樂(lè)觀地相信新能源重卡發(fā)展非??焖?,到2030年有望追上新能源汽車的平均市場(chǎng)占有率水平70%-80%,而其中90%都是純電動(dòng),純電重卡的市場(chǎng)占有率約為60-70%。
根據(jù)表2中2023年1-10月的純電重卡銷售數(shù)據(jù),換電重卡與充電重卡銷售量各占50%,而隨著各大企業(yè)換電站的規(guī)劃逐漸落地,投入運(yùn)營(yíng)的換電站快速增加,換電重卡還將有很大的市場(chǎng)發(fā)展空間。因此,本文預(yù)計(jì)到2030年,換電重卡在電車重卡中的占比約為60%~70%,即700萬(wàn)輛電車重卡中有約420~490萬(wàn)輛是換電重卡。下文按照420萬(wàn)輛換電重卡來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。
2.2 電池和換電站需求總量
考慮到電池充電周轉(zhuǎn)的時(shí)間,為了保證換電重卡的順利換電,通常換電站電池需多于其服務(wù)的重卡車數(shù)量,車與電池的數(shù)量比約1:1.2。即420萬(wàn)輛換電重卡,需要配備約500萬(wàn)個(gè)對(duì)應(yīng)的電池包。
配備282kWh電池的重卡一天需要換電3-4次[8]。雖然換電過(guò)程只需要3-5分鐘,但加上服務(wù)時(shí)間,目前換電站服務(wù)一臺(tái)車的平均時(shí)間約為8.5分鐘,即一小時(shí)服務(wù)7輛車。如果換電站一天24小時(shí)滿負(fù)荷無(wú)故障運(yùn)行,可以完成168車次的換電,服務(wù)的換電重卡車數(shù)量約為50輛。但現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下受各種因素的影響,換電站的運(yùn)營(yíng)負(fù)荷約為80%,每個(gè)換電站對(duì)應(yīng)服務(wù)40輛車,約需配備47個(gè)電池包。以此計(jì)算,市場(chǎng)總量的500萬(wàn)個(gè)電池包將分布于約10.6萬(wàn)個(gè)運(yùn)營(yíng)換電站中。
考慮到換電站在不同運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景下的規(guī)模類型差異,不是所有換電站都滿足一小時(shí)服務(wù)7輛車提供7塊電池同時(shí)儲(chǔ)備1塊電池進(jìn)行充電的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)營(yíng)能力,即“7+1”標(biāo)準(zhǔn)站。根據(jù)不同運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景,還可能存在“3+1”或“5+1”定制站。如果有30%的換電站為“3+1”和“5+1”定制站,且兩種定制站數(shù)量相等,那么實(shí)際運(yùn)營(yíng)的換電站數(shù)量約為12.5萬(wàn)個(gè);如果有50%的換電站為“3+1”和“5+1”定制站,且兩種定制站數(shù)量相等,那么實(shí)際運(yùn)營(yíng)的換電站數(shù)量約為13.8萬(wàn)個(gè)。
因此,實(shí)際需要的重卡換電站數(shù)量約為10.6~13.8萬(wàn)個(gè)。
2.3 電池資產(chǎn)總量
目前市場(chǎng)上的換電重卡電池主要有三種規(guī)格:282kWh、350kWh和423kWh,按照1200元/kWh[9]計(jì)算,對(duì)應(yīng)的電池價(jià)格分別為33.84萬(wàn)元、42.00萬(wàn)元和50.76萬(wàn)元。如果三種規(guī)格電池市場(chǎng)占有率分別按40%、40%、20%計(jì)算,則500萬(wàn)個(gè)電池包需要的資金約為2.02萬(wàn)億元。如果三種規(guī)格市場(chǎng)占有率分別按50%、40%、10%計(jì)算,則需要的資金約為1.94萬(wàn)億元。綜合來(lái)看,未來(lái)?yè)Q電重卡的電池資產(chǎn)規(guī)模約為2萬(wàn)億元。即使考慮到未來(lái)電池價(jià)格下降[9],當(dāng)降價(jià)幅度不超過(guò)50%時(shí),電池資產(chǎn)規(guī)模也在萬(wàn)億元以上。
2.4 電池運(yùn)營(yíng)商分析
從競(jìng)爭(zhēng)格局看,換電重卡整車企業(yè)頭部效應(yīng)明顯[10],這種效應(yīng)也將延續(xù)到電池運(yùn)營(yíng)階段。整個(gè)換電重卡電池運(yùn)營(yíng)約需2萬(wàn)億的投資規(guī)模,重資產(chǎn)、資金密集型的電池運(yùn)營(yíng)商,很大可能將形成以央企為主,國(guó)企為輔,民企、外企和其他企業(yè)為補(bǔ)充的行業(yè)生態(tài),初步估計(jì)央企占約60%的市場(chǎng),各地方國(guó)企約占30%,民企、外企及其他企業(yè)約占10%。從資金實(shí)力和近年的發(fā)展速度來(lái)看,未來(lái)有望在超過(guò)萬(wàn)億投資的市場(chǎng)中,形成三家央企三足鼎立的局面,三家央企分別將以40%、40%和20%的比例共同瓜分約60%的電池運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)。這也意味著,最大規(guī)模的電池運(yùn)營(yíng)商,市場(chǎng)占有率約為24%,所需的投資規(guī)模約為4800億元。目前來(lái)看,上海啟源芯動(dòng)力、北京長(zhǎng)江豪能匯有望成為行業(yè)頭部的Top3之一。
2.5 電池儲(chǔ)能規(guī)模分析
以全部500萬(wàn)塊電池來(lái)統(tǒng)計(jì),如果282kWh、350kWh和423kWh三種規(guī)格電池在市場(chǎng)上的占有率分別為40%、40%、20%,電池總?cè)萘考s為16.9億千瓦時(shí),是世界裝機(jī)容量最大的水電站三峽電站2020年日平均發(fā)電量3.063億千瓦時(shí)的5.5倍,占其全年總發(fā)電量1118億千瓦時(shí)的1.51%;超過(guò)三峽集團(tuán)2021年日平均發(fā)電量9.953億千瓦時(shí)約70%,占其年度發(fā)電總量3633億千瓦時(shí)的0.464%。如果此三種規(guī)格電池在市場(chǎng)上的占有率分別為50%、40%、10%,則總電池容量約為16.2億千瓦時(shí),是三峽電站2020年日平均發(fā)電量的5.3倍,占其全年總發(fā)電量的1.45%;超過(guò)三峽集團(tuán)2021年日平均發(fā)電量約62%,占其年度發(fā)電總量的0.445%。整體來(lái)看,電池總?cè)萘恳?guī)模約為16.2~16.9億千瓦時(shí)。
以發(fā)展勢(shì)頭迅猛、有望成為行業(yè)Top3之一的長(zhǎng)江豪能匯為例,500萬(wàn)塊電池總量中將持有120萬(wàn)塊電池,如果282kWh、350kWh和423kWh三種規(guī)格電池持有量分別為40%、40%、20%,總電池容量約為4.049億千瓦時(shí),超過(guò)三峽電站2020年日平均發(fā)電量32.2%;占三峽集團(tuán)2021年日平均發(fā)電量的41%。如果此三種規(guī)格電池持有量分別為50%、40%、10%,則電池總?cè)萘考s為3.880億千瓦時(shí),超過(guò)三峽電站2020年日平均發(fā)電量26.7%;占三峽集團(tuán)2021年日平均發(fā)電量的39%。綜合估算,一家頭部企業(yè)擁有的電池總?cè)萘靠梢赃_(dá)到3.880~4.049億千瓦時(shí)。
換電重卡電池儲(chǔ)能容量大、分布廣,將形成分布式微電網(wǎng)。換電重卡電池與電網(wǎng)雙向充放電的車網(wǎng)互動(dòng)式智慧儲(chǔ)能,為我國(guó)的能源儲(chǔ)備提供了一種成本低、安全性高的需求側(cè)分布式儲(chǔ)能新途徑[4],將成為我國(guó)電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。
3 未來(lái)展望
3.1 電池儲(chǔ)能微電網(wǎng)
經(jīng)過(guò)以上分析可以預(yù)見(jiàn),隨著2030年碳達(dá)峰目標(biāo)的時(shí)限逐漸臨近,在未來(lái)七年內(nèi),伴隨著舊車報(bào)廢更換新車,同時(shí)國(guó)家和地方政策的大力推動(dòng)下,重卡將完成整個(gè)行業(yè)的更新迭代,以純電重卡為主的新能源重卡將成為行業(yè)主要車型,而換電重卡因其更靈活的商業(yè)模式,將在純電重卡中占據(jù)主要地位。至2030年,換電重卡將達(dá)到約420萬(wàn)輛。
與此相對(duì)應(yīng)的是約10.6-13.8萬(wàn)個(gè)重卡換電站的約500萬(wàn)塊重卡電池在市場(chǎng)上流通使用,其所形成的微電網(wǎng)儲(chǔ)能規(guī)模將達(dá)到16.2~16.9億千瓦時(shí),而電池運(yùn)營(yíng)的頭部企業(yè)一家即可擁有120萬(wàn)塊重卡電池,儲(chǔ)能量達(dá)3.880-4.049億千瓦時(shí),每日可對(duì)外輸出電量超過(guò)一個(gè)三峽電站的日平均發(fā)電量。換電重卡的電池儲(chǔ)能網(wǎng),結(jié)合水力、光伏、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù),將為我國(guó)提供超過(guò)5個(gè)三峽電站日發(fā)電量的清潔能源供應(yīng)能力,是解決當(dāng)前光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定、難利用問(wèn)題的重要途徑。
如此大規(guī)模的分布式能源網(wǎng)絡(luò),將逐步與能源、交通、信息等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度融合,形成綠色可持續(xù)的商業(yè)生態(tài)圈[2],同時(shí)也會(huì)帶來(lái)更復(fù)雜的能源調(diào)度管理和能源安全問(wèn)題。電池位置隨著車的行駛而實(shí)時(shí)變化,電池電量也伴隨著充放電過(guò)程在實(shí)時(shí)變化,如何在保障換電重卡車運(yùn)營(yíng)使用的前提下,計(jì)算出當(dāng)次行駛可以額外供應(yīng)電力消費(fèi)的電量,并與需求方建立廣泛而及時(shí)的通訊和供需匹配,需要非常強(qiáng)大的能源管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的支持。而大量能源供應(yīng)節(jié)點(diǎn)的消費(fèi)和支付過(guò)程,也需要建立完善的信息安全保障,向各類電力需求方提供可信、安全、清潔的能源消費(fèi)服務(wù)。
3.2 運(yùn)營(yíng)商生態(tài)
在當(dāng)前能源危機(jī)的國(guó)際局勢(shì)和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的政策壓力下,面對(duì)發(fā)展前景廣闊的換電重卡電池運(yùn)營(yíng)市場(chǎng),國(guó)內(nèi)各大傳統(tǒng)能源企業(yè)紛紛開始布局。
在南方,國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司成立上海啟源芯動(dòng)力科技有限公司,專注于“綠電交通”領(lǐng)域的綜合智慧能源服務(wù),已在全國(guó) 31 省市區(qū)全面布局超 100 座重卡充換電站。在北方,中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司成立了北京長(zhǎng)江豪能匯新能源科技有限公司,專注于新能源換電重卡項(xiàng)目的開發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等,強(qiáng)勢(shì)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來(lái),重卡換電站及電池儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)將很可能形成“南有啟源芯動(dòng)力,北有長(zhǎng)江豪能匯”的競(jìng)爭(zhēng)格局。
3.3 頭部企業(yè)分析
換電站建設(shè)、電池購(gòu)置運(yùn)營(yíng)的大量資金背后,還有電池儲(chǔ)能微電網(wǎng)智慧化管理所需要的高精尖人工智能算法,行業(yè)準(zhǔn)入門檻相對(duì)較高。因此,參與競(jìng)爭(zhēng)成為行業(yè)頭部企業(yè),必須具備三個(gè)主要條件:雄厚的資金、高精尖信息化技術(shù)和強(qiáng)大的資源整合能力。目前,北京的國(guó)家電力投資集團(tuán)公司與武漢的中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司,同為央企,分別通過(guò)與高科技公司或產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)聯(lián)合成立公司的形式,整合產(chǎn)業(yè)資源,布局電池能源運(yùn)營(yíng),已然呈現(xiàn)出“北國(guó)家電投,南長(zhǎng)江三峽”二分天下的態(tài)勢(shì)。
作為長(zhǎng)江三峽布局綠電交通領(lǐng)域開展換電重卡電池銀行服務(wù)的運(yùn)營(yíng)公司,長(zhǎng)江豪能匯成立目標(biāo)即是成為行業(yè)頭部企業(yè),這意味著長(zhǎng)江豪能匯需要建設(shè)約2.5~3.3萬(wàn)座換電站,購(gòu)入120萬(wàn)塊電池,服務(wù)于100萬(wàn)輛換電重卡,同時(shí)擁有3.880~4.049億千瓦時(shí)分布式儲(chǔ)能能力。不考慮換電站的建設(shè)投資,僅電池購(gòu)置就需要至少4400億元。若按照10年投資周期,每年約需投入440億元;若按照7年投資周期,每年約需投入630億元。這些資金及背后科技和人才資源的投入,將快速形成行業(yè)龍頭效應(yīng),帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展,為我國(guó)新能源的利用提供一種需求側(cè)儲(chǔ)能模式,從而將為我國(guó)綠電交通行業(yè)打造一種全新商業(yè)范式。
參考文獻(xiàn):
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