2026年1月，TRANS课题组最新研究成果《Quantitative Modeling of China’s Commercial Vehicle Powertrain Transition Toward 2050: Market Penetration, Uncertainty, and Policy Impacts》发表于能源领域中科院SCI一区期刊《Energy》（影响因子9.4）。本研究建立了商用车可持续发展展望（Sustainability Outlook for Commercial Vehicles for China, SOC-China）模型，实现了长期、全面、量化的中国商用车动力总成转型的前景预测。本研究的主要贡献总结如下：
- 全面且长期的研究范围：本研究涵盖了四类商用车（重型货车、中型货车、轻型货车、城市公交车）和五种主流的动力总成（柴油、天然气、纯电动、插电式混合动力、氢燃料电池），提供了直至2050年的中国市场动态预测。研究还将分析维度下沉至代表性地区级市场，探究不同能源资源禀赋、基础设施建设水平的区域间发展差异，同时针对性评估了纯电动重卡传统充电、换电两种模式的未来应用趋势。
- 基于代理体的宏观市场预测：创新构建了基于代理体的预测框架，通过蒙特卡洛抽样生成具备统计代表性的车队代理体，依托纳入隐性成本校准的感知拥有总成本（Perceived Cost of Ownership, PCO）决策规则，精准关联代理体异质性与市场渗透率轨迹，实现商用车有限数据场景下的宏观市场预测。同时，模型为关键输入参数赋予经大数据拟合验证的概率分布，借助非线性 PCO 函数传递不确定性输出，通过驱动代理体决策选择、汇总结果生成含置信区间的市场份额，相较传统拥有总成本（Total Cost of Ownership, TCO）决策更具真实性与全面性，更适配兼具有限数据特征与车队异质性的商用车市场场景。
- 明确的市场不确定性量化：随机输入向量（使用情况、成本和技术参数）通过非线性的PCO选择映射进行传播，最终得出技术份额的经验置信区间，清晰界定平均、四分位距及 3σ 区间范围，为市场趋势判断提供了科学的不确定性参考。。
- 能源、基础设施和政策影响分析：通过科学的情景设计，全面评估能源价格、基础设施可达性、补贴政策对商用车市场转型的影响，同时精准量化了不同补贴政策下的碳减排效益，为政策制定提供了量化依据。
论文第一作者为TRANS课题组2022级本科生韩潞洋，通讯作者为欧士琪教授、合作作者包括阿美美国闫子鸣、何鑫博士、沙特阿美Daniel J. De Castro Gomez、Vivek T. Seshan、清华大学彭天铎副研究员、TRANS课题组2025届本科毕业生陈珞和2022级本科生周奕。该研究得到了来自沙特阿美的项目资助和支持。
✨ 论文摘要
中国的商用车部门包括重型、中型、轻型卡车和巴士，占道路运输二氧化碳排放量的54.1%，凸显了其在全国更广泛的减排工作中所发挥的重要地位。本研究开发了商用车可持续发展展望（SOC-China）模型，该定量框架可用于预测到2050年中国商用车市场的动力系统转型。该模型对车队代理体进行模拟，评估感知拥有成本，并运用蒙特卡洛方法模拟市场波动。它针对柴油车（DV）、天然气车（NGV）、纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）五种动力系统，在四个商用车类别中展开评估，同时考虑了能源价格、使用工况和基础设施方面的地区差异。结果显示，到2050年，BEV将持续增长，城市公交车的电动化率将达到98%，在重型卡车市场的渗透率达到34%，轻型卡车达22%。2050年，DV仍将保持30%以上的市场份额。由于天然气价格较低，NGV在2030年将达到近50%的渗透率峰值后将下降，并主要在华北和西北地区保持竞争力。PHEV仅具有相对小众的市场，而FCEV由于氢气成本高和使用存在不确定性使得应用水平有限。对于使用年限在11年以下的重卡，换电式BEV具有PCO优势；但随着换电优势的缩小，充电式BEV在长期使用中占据竞争的主导地位。此外，短期购车补贴能为重卡带来更大的碳减排效益——平均为长期政策情景下的5.05倍——但不过这些补贴并不会显著改变长期的清洁转型速度。本研究为支持中国商用车的可持续转型提供了一份全面的路线图。
✨ 图形摘要
✨ 主要方法
（1）研究对象
本研究精准聚焦商用车四大细分车型（重卡、中卡、轻卡、城市公交）与五大主流动力总成（柴油、天然气、纯电动、插电式混合动力、氢燃料电池），并进一步细化至华北、华东、华南、西北四大代表性区域，兼顾车型覆盖的全面性与区域发展的差异性，为后续精准分析奠定基础。
图 研究对象。
（2）数据处理
为提升数据对车队决策的适配性，本研究在传统TCO模型基础上，创新性引入“不便性成本”这一隐性成本维度，构建并量化得到PCO。“不便性成本量化”以蒙特卡洛方法为核心，依托高德在线开放数据平台，精准模拟全国主要道路网至各类补能站的平均时间；同时通过建立指数映射关系，将基础设施可达性量化为补能不便性的时间价值成本，实现数据从“传统TCO采集”到“感知PCO量化”的转化。此外，车辆技术参数也利用大数据爬取和数学分布拟合作为输入数据，提高了后续蒙特卡洛模拟的真实性。
图 可达性数据仿真。(a)和(b)展示了全国道路网天然气站和氢站的到站时间(Refueling time)，(c)展示了建立的到站时间和可达性（Accessibility）之间的映射关系。
（3）基于代理体和蒙特卡洛模拟的模型架构
SOC-China模型核心采用“蒙特卡洛模拟+ 最小化PCO”的车队代理体算法框架。代理体基于车辆行驶里程、使用寿命、折现率、惩罚时间成本等关键运行参数的随机变量生成，在商用车市场现有数据条件限制下，最大程度模拟出异质化的车队代理体——针对每类细分车型，均生成专属的车队代理体组。每轮蒙特卡洛迭代中，为每个代理体随机采样参数向量；随后，各代理体均选择PCO最低的动力系统，最终汇总所有决策结果，得出各类动力总成的市场采用概率。
✨ 主要结果
（1）迈向2050年的动力系统转型路径
- 全国市场的一切照旧（BAU）情景
在BAU基准情景下，研究揭示重卡车型将呈现多元化技术转型路径。其中，DV仍将占据重要市场地位，2050年渗透率超30%； NGV市场份额将于2030年左右达峰，此后逐步下滑，2050年降至12.3%； BEV增长潜力最突出，预计2050年渗透率攀升至34.0%，99.3%概率上界可达42.0%； PHEV与FCEV市场表现相对平缓，2050年渗透率均低于10%。
此外，中卡、轻卡清洁化进程相对迟缓，2050年BEV渗透率分别为24.1%和23.8%，FCEV在这两类细分车型中暂无明显发展空间；而城市公交领域BEV将长期保持主导地位，渗透率稳定在95%以上。
图 重卡的市场份额预测（2018-2050）。(a)代表各种动力总成的百分比堆积图。(b)-(f)分别表示不同动力总成在50%和99.3%的置信区间下的市场份额预测。
- 区域市场的异质性
区域市场分析结果显示，NGV市场存在显著地域差异。得益于天然气站可达性优势及相对低廉的气价，2050年华北、西北地区NGV渗透率将分别维持在36.3%和29.9%，具备持续发展潜力；而华东、华南地区这一数值仅为15.8%和9.0%。此外，华东、华南地区FCEV渗透率将超14%，显著高于全国平均水平。
图 代表地区的市场预测结果。(a)表示本研究四大代表性地区的划分示意图。(b)-(e)为代表地区的具体市场预测。
- BEV不同运营模式的PCO对比
在换电站充足部署的假设场景下，模型对比分析了BEV重卡充电、换电两种模式的PCO差异。若不考虑充电重卡电池换新，换电重卡在短运营周期（<8年）内展现出显著PCO优势：2025年运营周期5年的车辆中，换电重卡偏好概率达83.2%，该优势将延续至2034年，届时与充电重卡偏好概率持平，2040年则降至43.9%。而在中长运营周期（≥8年）中，充电重卡PCO优势明显，尤其使用寿命超10年时，其全生命周期成本主导地位贯穿未来所有部署年份。若考虑充电重卡电池换新，换电重卡偏好概率不再随使用寿命单调变化，尤其使用寿命7-9年时，各部署年份偏好概率均保持在58.0%以上。此外，受电池更换成本变化影响，换电重卡最优使用寿命区间将逐步缩小，从2024年的9-12年缩减至2040年的8-9年。因此，完善换电商业模式、优化生命周期成本管理，对换电重卡可持续发展至关重要。
图 重卡车队选择换电的偏好概率。(a)和(b)分别代表充电重卡考虑电池换新和不考虑电池换新的情景结果。(c)比较了这些情景在特定年份的差异。
- 能源价格的情景分析
SOC-China模型可用于能源价格、基础设施可达性情景分析，结果表明柴油价格对可持续动力总成技术发展进程影响显著。DV渗透率对柴油价格高度敏感：高柴油价格（HDP）情景下，DV发展受限，2030年重卡市场份额将降至0.7%-6.0%，2035年进一步降至0%-2.7%；中卡、轻卡领域呈现类似下降趋势，DV份额分别下降31.5%和51.8%。低柴油价格（LDP）情景下，各类可持续动力总成渗透率显著低于BAU基准情景，2035年各卡车车型DV渗透率均超80%，2050年虽小幅下降，但仍明显高于基准情景。
图 2035年和2050年高低柴油价格的情景预测。
同时，模型量化了加氢站可达性对FCEV市场的影响，证实加氢站可达性是FCEV规模化发展的关键前提。研究设置高加氢站可达性（HHA）、低加氢站可达性（LHA-1）、极低加氢站可达性（LHA-2）、停滞加氢站可达性（SHA）四种情景：2050年，与BAU基准情景相比，LHA-1、LHA-2情景下FCEV占比仅分别下降1.6%和3.98%，但SHA情景下FCEV渗透率骤降至0.25%。这一对比充分说明，推广新兴动力总成技术，必须在配套基础设施上进行充足、持续、规模化的投资，才能满足实际运营需求。
图 不同可再生能源价格和基础设施可达性下的情景预测。
（2）面向最大化减碳效益的补贴政策量化
研究通过定量评估补贴时限与强度，明确了兼具不出现政策反弹效应、能加速新能源化并最大化单车碳减排效益的政策路径。分析表明，短期、低强度补贴（5%补贴强度持续6-9年）被评估为最优选择；此外，购置补贴对市场长期发展影响有限——各种强度的政策情景下的新能源化差异在3%以内。这意味着，要实现更持久、有效的可持续转型，需战略性将政策重心从直接购置补贴转向结构性措施，如能源定价改革、基础设施完善等。
图 补贴情景矩阵的分析。(a)表示动力总成的相对可持续化率；(b)表示相对减碳效益；(c)分析了平均反弹效应。
✨ 讨论与未来工作
本研究针对中国四种商用车的五种主要动力总成技术开发了SOC-China模型，评估中国商用车动力总成的长期转型前景。它基于采用蒙特卡洛模拟抽样反映真实市场特征的车队代理体，并通过量化隐性成本，有效提高了总拥有成本评估的可靠性，为政策相关分析提供支持。SOC-China模型表明，不同动力总成技术在各类商用车和不同地区的适用性存在差异，同时，BEV均具备长期的发展潜力。此外，能源价格和基础设施可达性会显著影响清洁化进程。短期购置补贴和精心规划的逐步退出策略将在最大限度地提高碳减排效益。长远来看，政府与行业协会需制定平衡且精准的激励政策，统筹考量车辆成本、配套基础设施建设、能源定价机制及区域能源禀赋差异，战略性推动政策重心从直接市场补贴，转向通过能源价格改革、基础设施完善等结构性改革引导能源转型。
展望未来，SOC-China模型将延伸至完整市场和动力系统技术的销量、保有量、碳排放及能源需求的宏观市场建模维度，精准定位中国乃至全球商用车领域实现碳达峰、碳中和目标的关键杠杆点。同时，将系统评估一系列细化的车辆运营情景，明确不同场景下最优的动力系统选型及转型路径，为技术创新方向与政策优化设计提供实证参考，助力商用车和交通部门实现更高效、可持续的转型发展。
✨ 可视化工具
SOC-China 模型同步开发了可视化工具，可直观呈现不同车型、动力总成、区域、情景及置信区间组合对应的模型结果。
图 SOC-China可视化平台（https://soc.translab.top/）。
✨ 原文链接（或点击阅读全文查看）
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544225054283
CITATION:
Luyang Han, Shiqi(Shawn) Ou, Luo Chen, Ziming Yan, Yi Zhou, Xin He, Tianduo Peng, Vivek T. Seshan, Daniel J. De Castro Gomez, “Quantitative modeling of China’s commercial vehicle powertrain transition toward 2050: Market penetration, uncertainty, and policy impacts,” Energy (2026): 139785, https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.139785
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初稿：韩潞洋
排版：高伟敏
终审：欧士琪