建设欧洲的电动卡车充电基础设施

预计电动卡车的全球大规模推出将需要一个密集的充电网络来保持这些零排放汽车的行驶。对于欧洲，麦肯锡估计，到 2030 年，整个欧洲大陆将需要超过 300,000 个中型和重型卡车公共和私人充电点，而目前约为 10,000 个。

创建这种新的基础设施是一项重大挑战。到 2040 年，建立强大的充电器网络将需要大约 400 亿欧元的资本投资。其中，到 2030 年需要投资 70 亿欧元，其中不到四分之一目前已公开承诺。它也将是能源密集型的，到 2030 年每年消耗 20 太瓦时 （TWh） 的电力，约占欧洲总电力需求的 0.5%。获得所有这些能源通常意味着在已经拥堵的电网上获得额外的容量。

与此同时，可能性是敞开的。由于没有现有参与者在电动卡车充电市场完全站稳脚跟，来自各个领域的公司都有机会塑造市场参与者的生态系统，创造新业务或建立战略合作。

本文基于麦肯锡未来移动中心和麦肯锡电动汽车充电基础设施服务线的充电基础设施研究。我们研究了欧洲充电网络在未来十年及以后将如何发展，确定了参与者需要解决的主要挑战。我们的分析还详细介绍了车队运营商在制定成功扩大卡车充电基础设施的战略时需要采取的步骤——这些工作不可避免地需要车队运营商的协作行动;卡车制造商;交钥匙工程、采购和施工 （EPC） 公司;金融提供商;以及能源和基础设施参与者。

欧洲的第一波商用电动卡车将是用于单日旅行的卡车。这包括从中央设施、市政路线、多式联运穿梭巴士和短途枢纽到枢纽旅行。这些卡车的定期和可预测的运行模式将允许它们在仓库使用低功率充电器过夜充电，或者在装卸任务期间使用快速充电器充电。其中许多卡车不一定需要公共充电。到 2030 年，这些用例将覆盖非洲大陆 50% 以上的电动卡车。

另外 40% 的欧洲电动卡车将在高速公路上进行工业或消费品的单日枢纽到枢纽运输。这些行程的每日距离会有所不同，从 250 公里到 800 多公里不等，但每辆车通常是固定的。鉴于涉及的距离较长，其中许多卡车将需要在公共充电点停靠来补充其停车场充电。

其余 5% 的使用案例是多日长途旅行。这类车辆的电气化速度最慢。由于它们通常行驶在大本营之外，每天行驶很长的距离，行程距离和目的地差异很大，并且在车队仓库中没有很多自然的装卸中断，因此这些电动卡车将严重依赖公共充电。随着时间的推移，随着公共充电的普及，单日和多日长途电动卡车的份额将显着增加。

对于每个使用案例，车队运营商都必须进行多次权衡，以确定其最佳车辆规格。虽然较大的电池可提供更长的行驶里程，但它们价格昂贵且较重，因此有效载荷能力较低。可用的快速充电站越多，卡车电池就越小（越轻），同时仍能提供足够的操作灵活性。对于具有常规使用模式的卡车（例如长途运输或私人车队），在驾驶员强制休息期间快速充电以给电池充电可能是一个有吸引力的选择。

在实践中，这种优化往往会因欧洲物流行业的结构而变得复杂。道路运输市场的大部分不包括在特定、可预测的路线上使用的私人车队，而是通常部署在个人旅行的临时设置中，或作为期限少于三年的短期合同的一部分。因此，在优化车辆规格时，大多数车队运营商需要为其运营提供高度的灵活性，这使得充电基础设施的规划更具挑战性。

与这些卡车电气化趋势相呼应，欧洲第一阶段的充电基础设施将安装在私人车队仓库或半公共中心。2030 年后，鉴于预计中高压电网位置的额外接入和容量升级，第二阶段将允许扩大公共充电基础设施的规模。

从现在到 2030 年，靠近主要工业场所或物流中心，甚至在私人枢纽内（包括直接在装卸码头）的充电设施将占所有充电基础设施的 90% 以上，需要的总投资为 55 亿欧元，预计到 2030 年将满足卡车电力需求的 75%。这些充电器将服务于配送或枢纽到枢纽用例，这些用例将占运行中第一代电动卡车的大部分。根据运营要求，车队中心将利用各种充电器（包括 AC 40 和 DC 50 至 400 或更高千瓦），其中低功率、慢速充电器可在夜间为车辆加油，而高功率、快速充电器可在运营期间提供充电，例如在坡道上装卸时或换班期间。此基础设施可以逐步部署，以与运营商的电动卡车车队的增长同步。然而，对于大型装置，当地电网限制也可能削弱部署速度，尤其是在短期内。

对于维护自身物流运营的车队运营商来说，考虑到短途卡车的可预测路线和运营商的可见性，基于仓库的基础设施的开发提供了一个可靠的商业案例。对于外包物流运营，位于枢纽附近的共享充电站有助于促进卡车电气化，同时也限制了每个参与者的投资和运营风险。从现在到 2030 年，整个欧洲大陆的息税前利润池预计将达到 2 亿欧元。这代表了交钥匙解决方案或不同充电硬件销售、设计、工程和安装以及充电点管理软件组合的利润300,000 个充电器，加上批发能源利润。

与基于停车场的充电相比，欧洲的公共充电基础设施发展缓慢。到 2030 年，非洲大陆将只有 4,000 个用于慢速夜间充电的公共充电点和 12,000 个快速充电点，总投资额为 15 亿欧元。随着预期平均额定功率和利用率的提高，预计到 2030 年，公共充电站将占分配电力的 25%。然而，2030 年之后，随着越来越多的长途电动卡车进入市场，公共基础设施的开发将扩大规模。到 2040 年，我们预计欧洲高速公路沿线将安装总共 100,000 个公共充电点，占电动卡车总用电量的 45%。这些充电网络将由欧盟的替代燃料基础设施法规或各种国家补贴计划等监管目标塑造，很可能由专门的充电点运营商 （CPO） 建造和运营。

我们预计公共快速充电桩将成为最有利可图的基础设施类型，从现在到 2030 年，利润池价值将达到 5 亿欧元。这是因为车队运营商预计愿意为快速充电支付额外费用，例如在驾驶员强制休息期间，从而最大限度地减少停机时间。此外，当快速充电器得到充分利用时，它们会消耗大量的日常能源，使 CPO 能够出售大量这种高价电力。相反，鉴于长途卡车的初始采用速度较慢，并且必须服务的地理区域较大，因此公共快速充电器具有重大的商业风险。CPO 可能希望通过让一些车队运营商成为保证一定能源利用率的锚定客户来掩盖他们的投资风险。然后，CPO 可以向点菜客户收取额外费用。

鉴于需要此类收费的使用案例数量较少，公共隔夜收费是最小的利润池（3000 万欧元）

这些预测假设欧洲卡车制造商继续开发为特定卡车量身定制的电池，而不是在车辆之间交换。这种替代电池更换方法，即可以在几分钟内将放电的电池更换为充满电的电池，在中国已经很流行，大约一半的电动重型卡车能够更换电池。尽管这种方法具有优势（甚至比当前的快速充电协议更长的车辆正常运行时间，并且由于电池在换电站中充电速度较慢而延长了电池的总使用寿命），但将其引入欧洲不仅需要转向标准化（而不是差异化）电池组，还需要电池融资和电池更换网络的新商业模式。

在规划车队枢纽电气化时，运营商需要考虑许多约束因素，例如运营要求和可用电网容量。为了优化车队枢纽和公共场所的成本和车辆正常运行时间，运营商可以跟踪五组活动。

为成本优化的充电基础设施创建蓝图。为了确定所需的充电器类型（尺寸和额定功率）和数量以及它们的位置，车队中心运营商需要详细了解其未来的电动车队运营。理想情况下，这需要对每个特定的卡车用例进行详细分析，包括卡车的每日行驶距离、电池大小、是否需要在旅途中充电、卡车将携带的有效载荷以及全天将停靠的次数。根据规划的充电模式、可用空间和卡车规格（宽度、长度和转弯半径），充电器可以安装在装卸码头、等候区或停车位。对于外包物流业务，最好与相关运输提供商合作评估充电基础设施需求。为了最大限度地提高操作灵活性和充电器利用率，这些设置通常会偏向于共享位置的更高功率充电器。

为避免操作复杂性，运营商可能希望考虑在给定位置仅安装有限数量的不同充电器类型。此外，探索驾驶员轮班或其他运营模式的变化可能有助于运营商优化其充电基础设施利用率并减少所需的充电器总数。所有设计都需要检查是否符合适用的建筑或安全法规（例如，保险或消防安全），并在有足够的时间获得必要的批准。

估算功率要求。大多数电动卡车车队都需要大量的电力。通过了解他们的总电力需求及其全天的分配，车队运营商可以确定他们需要连接到电网的规模。运营调整，例如更改卡车加速时间、驾驶员时间表和休息时间，可以使全天的电力需求分配更加平衡，从而可能降低与升级现有电网连接相关的成本以及所需的充电点总数。

缓冲（或备用）电池（在加油站的卡车较少时充电，然后在需求高峰时段放电给卡车加油）也有助于减少电网的电力需求。此外，通过避免昂贵的高峰需求费用，它们可以帮助降低平均电力成本。这种本地微电网可以进一步补充本地发电，例如通过太阳能或风能。

建立网格访问。根据机组运营商的位置和电力要求，可能无法从现有电网连接和合同框架中获得新的电力容量。机组运营商需要了解升级其电网连接所涉及的内容。更改电力合同是否只是商业谈判（如果仍有足够的间接容量可用），还是需要实际的建设工作和额外部署电力设备？他们需要升级变电站还是直接连接到输电网络？

电网升级可能既昂贵又耗时，时间从几个月到几年不等，具体取决于所需的升级类型。由于交货时间长，车队将希望在卡车上进行任何有意义的部署之前多年制定其电气化和充电基础设施路线图。提前请求电网升级可能会导致优先访问任何可用的未使用容量，从而降低成本并缩短时间。

规划实施。车队枢纽运营商通常会遵循逐步安装充电基础设施的方法。确定正确的产能爬坡顺序和时间表将取决于预期的卡车电气化率以及在施工阶段可以容忍的运营中断水平。运营商可以通过选择专门从事充电基础设施安装的建筑公司来减轻成本和对日常运营的影响。

定义运营模式。执行上述步骤需要各种技能。其中包括充电器硬件方面的深入技术专业知识以及对许可、标准和能源采购的市场理解。此外，建立和运行充电基础设施将意味着建立本地网络来进行规划、工程和建设工作，以及开发维护协议、电力来源以及公共充电器的潜在定价和支付能力。

一些车队运营商可能会选择在内部开发这些功能，拥有自己的充电器并自己构建电动卡车充电基础设施的整个价值链。然而，大多数公司会考虑其他运营模式，包括将其充电基础设施和运营外包给专业的 CPO 或交钥匙解决方案提供商，这些提供商通过专门的服务协议支持运营。这种安排使车队枢纽运营商能够专注于其核心业务，避免资本支出投资。但是，CPO 合同期限可能很长，并且需要仔细选择合作伙伴，因为合作伙伴的能力经常被高估，并且服务级别协议并不总是正确构建。另一种选择是各种合作伙伴之间的合作，例如公用事业公司、充电硬件公司和 CPO，每个合作伙伴都提供价值链的特定部分。

提供端到端充电基础设施解决方案将是车队枢纽电气化的关键

很少有车队运营商具备解决内部部署卡车充电基础设施所需的每个步骤所需的所有能力。大多数人需要各种技能的支持，例如，对充电硬件互操作性的深入技术见解，对许可和能源来源的理解，或开发用于工程和施工的本地网络。

卡车制造商、公用事业公司、交钥匙 EPC 公司、充电硬件公司和 CPO 都可以在这里提供价值（图 3）。然而，随着卡车充电生态系统的不断发展、协议的日趋成熟以及技术尚未标准化，目前只有少数参与者能够提供便捷的即插即用产品。提供这些端到端充电基础设施解决方案将是车队枢纽电气化的关键解锁方式。

对于能够构建有吸引力的价值主张的参与者来说，存在着巨大的增长机会。关键的成功因素是将主题专业知识、电力来源、国家或区域层面的融资渠道以及本地实施网络（施工、安装、运营和维护）相结合的能力。鉴于实施路径复杂，强大的咨询、规划和融资服务将成为吸引客户的主要差异化因素。此外，卓越的实施和较长的充电器正常运行时间将是建立粘性客户关系的关键驱动因素，尤其是考虑到充电基础设施的使用寿命很长。这两个要素都可以创造显著的先发优势。卡车制造商、公用事业、硬件参与者和 CPO 等多个参与者有权在该领域获胜。

在创造任何重大价值或实现势头之前，玩家需要解决几个重大挑战。除了上述能源来源问题外，车队运营商和其他参与者还面临着与电网升级、融资、充电站审批、物理空间限制和市场结构相关的挑战。

网格升级。虽然在现有电网连接的情况下，最多10辆电动卡车的试点部署通常是可行的，但大多数车队枢纽需要对其电网连接进行一定程度的升级，才能为大量电动卡车充电，尤其是在依赖快速充电的情况下。仅审批的准备时间就长达数月甚至数年，这些添加通常不仅成本高昂，而且耗时。此外，关于变电站和变压器级别的可用容量，以及配电系统运营商 （DSO） 正在进行的投资和升级，透明度通常有限。碎片化的格局进一步限制了能见度。例如，一些国家/地区有数百个不同的 DSO。

在分阶段推出电动卡车的过程中，运营商可以从一小群电动卡车开始过渡，然后在升级的电网连接可用时扩大规模。为了最大限度地减少所需的网格升级数量，玩家可以采取多种措施。除了采用利用较低的分时电费的智能充电策略外，车队运营商和其他解决方案提供商还可以考虑实施电池存储系统，使他们能够储存更便宜的电力以备后用。安装太阳能电池板微电网或进行电站级负载均衡也有助于减少电网的峰值电力需求。

为了大规模部署电动卡车，大多数车队运营商都需要对输配电网进行战略升级。作为第一步，可用电网容量的集中式数据库将大大有助于加速和改进能源规划过程。

融资。充电基础设施是一项重大的资本支出投资，许多车队运营商，尤其是小型车队运营商，将无法独自承担。目前，融资选择有限。卡车制造商和 OEM 可以通过他们的融资部门参与，但基础设施融资远非他们的正常商业模式。绿色投资基金可以提供资金，但可能难以找到足够大的机会来满足其典型需求。当地银行可以介入，但它们通常缺乏市场知识，无法正确评估充电基础设施投资的风险和长期回报状况。

为了支持充电基础设施的广泛部署，需要新的公共或私人资金。此类计划需要针对长期回报状况进行定制，并能够管理各个车队位置的相对较小的投资。此外，在多个地点拥有和管理充电基础设施的聚合商（如 CPO）可能会实现足够的规模来吸引私营部门投资者的兴趣。为了吸引专注于不同资产类别的融资参与，他们可以提供不同规模、配置和风险状况的投资组合。

充电站认证。首先启动并运行新的充电站通常需要获得多个地方和国家级当局的批准。目前，这些审批的交付周期为 3 到 18 个月，这可能会导致实施出现重大延误。不同国家/地区和地方司法管辖区的要求使流程进一步复杂化并延迟推出。为了在欧洲的充电基础设施中快速实现规模化，审批流程需要标准化和加速。政府可能还希望考虑对潜在地点进行主动识别和预先批准。

物理空间约束。高速公路沿线的许多卡车停靠站以及车队枢纽已经面临容纳当前柴油卡车数量的挑战。充电会加剧这种情况。不仅基础设施本身需要大量的额外空间，而且需要长时间停放的卡车也需要大量的额外空间。第一步解决方案可以是集成规划系统，用于识别和为公路和非公路卡车充电预留额外空间。这种智能预订系统还有助于提高可用充电基础设施的利用率。然而，随着电动卡车充电开始扩大规模，将需要对高速公路沿线和车队枢纽附近的卡车停靠站进行重大空间扩展。

市场结构。随着大多数欧洲车队运营商将其物流业务外包，在设计具有成本效益的充电基础设施时，会出现一些实际挑战。例如，虽然在私人车队中心进行缓慢的夜间充电是一种有利的分销选择，但当车队中心和卡车属于不同的公司时，这可能不可行。此外，货运买家和卡车运营商之间的短期合同期限使卡车运营商难以根据特定用例定制其车辆规格，因为他们有可能失去为其他客户提供有效服务的能力。

可以帮助车队运营商更清楚地了解对电动卡车需求的解决方案包括延长物流服务的合同期限和使用专门从事绿色物流的货运代理平台。此外，私人车队枢纽旁边的共享充电站可以在行程起点附近提供缓慢的夜间充电。这种共享充电站需要不同的车队枢纽运营商之间的合作，这些运营商可能是相互竞争的物流参与者。

卡车制造商的任务令人生畏。遵守欧盟的 CO2新型重型车辆的排放标准将意味着积极将电动卡车引入市场。未能达到这些目标可能会对制造商造成巨额罚款，平均每偏差 1% 处以约 9000 万欧元的罚款。

然而，如果没有足够的充电基础设施，电动卡车的销售就会面临风险。此外，客户将充电基础设施视为差异化电动卡车产品的一部分，并希望制造商将其视为其产品的核心部分。因此，电动卡车制造商开始进入充电业务。最近，一些公司成立了独立的组织，分配了专门的预算，并创建了充电基础设施的能力中心。这包括一群大型欧洲卡车制造商，他们成立了一家合资企业，共同在主要高速公路走廊沿线构建公共卡车充电基础设施的核心网络，以及几家已宣布提供基于停车场的充电和车队枢纽电气化服务的制造商。

停车场充电解决方案的必要要素是规划、设计、工程、硬件采购、融资和业务开发。除了这些赌注之外，卡车制造商还可以创建具有差异化因素的有竞争力的产品，例如负载和能源管理以及电动汽车服务。例如，在电动公交车领域，电力采购和车辆销售有时会被打包成一个捆绑产品。

虽然提供集成解决方案具有巨大的价值，但并非所有产品都必须在内部提供。与当地工程公司、硬件公司，也许还有软件提供商建立合作伙伴关系网络，也可以成为进入市场的有效方式。集成水平可以从单纯的咨询型方法一直到完整的 CPO 游戏。这些策略具有不同的风险和回报状况，选择将取决于公司的雄心壮志：目标是实现电动卡车销售并产生额外收入，还是可能建立全新的业务？

商用电动卡车充电有望成为一个快速增长的市场，并蕴藏着获取价值的重大机会。然而，这种增长可能会因艰巨的挑战而受到阻碍，包括严重缺乏资金和复杂的市场结构，这将危及电动卡车的销售。

为了支持零排放卡车的预期采用，到 2040 年将需要 400 亿欧元的资本投资，以在整个欧洲建立足够的卡车充电基础设施。到 2030 年，大部分基础设施 （90%） 将位于车队枢纽内或附近，支持配送和枢纽到枢纽用例的电气化。然而，参与者还需要现在就开始构建公共充电网络，以便他们准备好满足预计在 2030 年之后出现的长途用例快速增长的需求。这些公共充电网络提供了未来最大的利润池。

采取基本的基础设施投资方法是不够的。随着参与者建立他们的充电网络，鉴于物流服务复杂的市场结构，他们将不得不应对需求的不确定性，以及考虑到充电技术预计发展速度的技术风险。此外，要充分发挥卡车充电基础设施的未来潜力，需要在新领域采用智能方法，例如本地微电网、能源管理和数字预订系统。

现在是创建卡车充电集成解决方案的时候了，其中还将包括融资产品、电力接入支持、硬件、实施和运营。进入卡车充电市场的参与者将出于不同的动机，例如，为了促进汽车销售、创建独立业务，或者为包括负载管理、能源管理和储能等电力解决方案在内的集成产品提供垫脚石。

无论动机如何，所有参与者都将受益于从他们的产品开始创建产品的短期计划，以及根据当地环境定制跨地区甚至国家扩展其产品的长期计划。这样的市场进入策略还需要清楚地了解市场动态，这将了解差异化的客户服务是什么样的，以及哪些要素应该在内部完成，而不是通过合作伙伴关系来完成。

那些能够解决当今艰巨挑战的人会得到回报。奖品不仅是更多的电动卡车销量，也是一个全新的商机。一旦足够大的电动卡车车队上路，充电参与者就可以提高利用率，并利用超过 7 亿欧元的利润池，到 2030 年将可用——在这个具有显著先发优势且没有自然现有企业的市场中。