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    weixin_41976114的博客:汽车电气化共享移动性及自动驾驶对未来出行方式的全面展望

    作者:21344 栏目:未分类 时间:2021-11-26 13:40:46

    汽车电气化共享移动性及自动驾驶对未来出行方式的全面展望

    执行总结

     

    从上空鸟瞰一座城市就是在看一个处于运动之中的世界。火车载着人们去工作或从工作中返回,出租车忙碌地穿梭在大街小巷,卡车在运送货物或运走垃圾,行人在大街上来来往往,骑自行车的人也是风风火火。这种“移动性”是我们城市的命脉,也是城市生活的基本需求。

     

    与此同时,我们对移动性的渴望也带来了一些后果:城市变得吵杂、拥挤、多烟雾。有太多的城市居民每天在交通方面花费的时间长达数小时,没人能逃避空气污染。移动性也是一个关键的经济要素,不仅是在自身权利方面,也是提供商品和服务(经济生活的基础)的重要手段。另外,移动性还关系到我们每一个人的出行,如去工作或学校,访亲会友,甚至是简单的社区周围活动。在为数不多的一些地方,当前的移动性现状符合人们以安全、清洁、可靠和可承受的方式往返于 A 地与 B 地之间的愿望。

     

    虽然如此,我们认为城市居民的出行方式将发生巨变。Uber 和滴滴出行等企所推出的新型商业模式正在颠覆传统的出行模式。电气化、连接性和自主性等方面的技术创新层出不穷,城市化日益加剧,千万级人口的“大都市”越来越多,这些都为出行方式的改变创造了条件。

     

    那么未来的城市出行方式将是怎样的?我们说讲的内容旨在回答这一问题。为此,该内容对当前的一系列社会、经济和技术趋势将如何共同在本地层面颠覆移动性进行了一些小研究。其结果是,基于 2030 年可实现的三种城市移动性模式,未来的移动性与当前移动性模式将有着极大的不同。不可避免的是,个别城市会因为不同的条件而做出不同的决定,从而有着不同的发展方向。从全球角度讲,平均而言 2030 年的移动性系统将在很大程度上与当前保持一致。

     

    但在约 50 个城市,2030 年将率先实现前文所述的三种城市移动性模式中的一种。届时, 这些城市将展示出移动性创新所带来的深远影响。未来的移动性系统可能与当前许多国家的移动性系统都有着很大的不同。个人出行者是这场移动性革命的核心,因此消费者需要对采用新的技术和服务持开放态度。但是,无论是公共部门还是私营机构,都有责任为实现该目标而努力。

    综合视角的价值

     

    许多趋势,从能源分散到物联网,很可能在未来 10 年至 15 年内给移动性系统带来巨

    变,预测未来是有风险的。但对于移动性,两个因素为我们提供了方向。首先,几个关键的移动性趋势——电气化、共享移动性和自主性(自动驾驶汽车)——日趋明显。从 2010 年到2015 年间,锂离子电池组的成本下滑了 65%,未来十年有望降至每千瓦时 100 美元。得益于智能手机的普及和风险投资的资助,汽车共享和打车服务已在全球数百个城市推出。许多传统汽车厂商、科技公司,TBOX供应商以及 nuTonomy 和 Zoox 等初创公司都在测试自动驾驶功能, 希望将来能做到“户到户”的出行,又无需人工干预。

     

    其次,相关领域的一些趋势也将影响未来的出行方式。据预计,未来十五年城市化会导致城市密度提高约 30%,需求增长将导致当前的出行系统遭遇压力。城市规划者和居民正把宜居和可持续发展提上议事日程,连接性的日益强化为多种共享移动性选项敞开了大门,也有助于确保交通顺畅。

     

    单独来看,每一种趋势都很明显。但如果将这些趋势整合在一起,其影响力将更加强大。例如,更多的共享移动性将推动电动汽车的销量,因为这些共享车辆的需求更加频繁。反过来,更高的电动汽车产量有利于加速创新,降低电池成本。与此同时,这还将为周边系统开启新的应用,例如分布式存储(电量)。另外,分布式充电桩也将有利于降低温室气体的排放。这是一个相互作用,共同促进的生态。它不是一叶孤舟,而是许多艘航母及船只向着同一方向前进。

     

    未来移动性的三种模式

     

    当前,有一少部分城市的移动性被公认为十分有效,如阿姆斯特丹、新加坡和斯德哥尔摩。虽然方法不同,但这些城市都拥有一套高效的公交设施,鼓励骑车或步行,想方设法限制拥挤,降低污染。我们预计,到 2030 年还将出现一系列其他的系统来引领未来移动性走向下一阶段。

     

    从广义上讲,最佳的出行方式是将共享移动性、自主性和电气化与综合的能源系统、公共交通和基础设施相整合。从个体层面讲,每个城市会根据这些可能性做出不同的选择。本地条件——人口密度、富裕程度、路况、公交基础设施、污染、交通拥挤状况和本地监管等——将决定会有哪些变化,以及发展速度有多快。

     

    在不远的将来,对于那些处于移动性变革前沿的城市,我们预计会出现三种移动性模式,共享、自动驾驶和电气化等趋势都将以不同的速度向前发展。每一种模式将适合于不同类型的城市,如人口密集型城市或新兴的大都市。

     

    清洁能源与共享

     

    德里、墨西哥城和孟买属于发展中国家人口密集型城市,它们正在经历快速的城市化,正在遭受交通拥堵和空气污染。像这样的城市,至少在短期或中长期内,广泛采用自动驾驶汽车并不是一个可行的选项,因为它们的基础设施薄弱,来自行人和各种车辆的干预较大,对交通法规的遵守程度也不高。相对可行的方案是转向清洁能源交通,即电动汽车,同时还要限制私家车数量,优化共享移动性,拓展公共交通。配合一些连接性和自主性,这些城市的交通状况会有所好转,安全性也将得到加强。研究演示,如果相应的亚洲城市采用该模式,到 2030 年共享汽车将占到旅客周转量的约 50%,主要得益于更高的使用率和载客量(每次)。

     

    私人自动驾驶汽车

     

    在全世界许多城市,发展和通勤模式增长迅速。在这些城市,拥有一辆汽车至关重要。至少在可预见的未来,这一模式还将继续。毫无疑问,这种出行方式的成本非常高。例如,堵车每年给洛杉矶造成的损失高达 230 亿美元。

     

    为了改善该问题,我们认为这些城市的消费者将采用新的车辆技术,如自动驾驶和电动汽车。针对自动驾驶汽车,我们还可以划分出专用车道。日益提高的连接性(无线和互联网等各种连接方式)还允许我们根据需求征收拥堵费。与此同时,汽车共享和打车服务也可以作为补充,但不可能大规模取代私家车。

     

    该模式也存在一定的弊端:使用电动汽车或自动驾驶汽车后,由于出行成本降低,又无需人工干预,人们对移动性的需求可能随之提高,这可能造成交通堵塞。据预计,2030 年消费者行驶里程将增长 25%,主要源自私人拥有的自动驾驶汽车。

     

     

    无缝移动性

     

    与当前出行模式相比,该移动性模式的变化最大,短期内最可能出现在一些人口密集的高收入城市,如芝加哥、香港、伦敦和新加坡。

     

    在该模式下,移动性基本上是“户到户”和按需模式。出行者有许多清洁、廉价和灵活 的出行方式可选,私家车、共享和公共交通之间的界限日趋模糊。该模式下的移动性工具包括自动驾驶汽车、共享车辆和高质量的公共交通。电动汽车将越来越普及,这主要得益于严     厉的尾气排放法规、日益下滑的技术成本,以及日益浓厚的消费者兴趣。

     

    在这种无缝移动性系统下,由于成本低、出行便捷,人们的出行里程将增长 20%至 50%。但是,汽车数量将保持不变,甚至是减少,因为车辆利用率更高,更多人使用共享模式。届时,电动汽车将占到整体汽车保有量的 2/3,自动驾驶汽车将超过 40%。

     

    连锁效应

     

    整体而言,这三种模式可适用于全球约 50 座城市,约 5 亿人口。其中每一种模式都能带来显著裨益,例如节省时间、降低拥堵和改善空气质量。我们对每一种模式的累积社会效益进行了量化(直到 2030 年):

    1)清洁能源和共享模式,每人 2800 美元,主要得益于安全性的提高;

    2)私人自动驾驶汽车模式,每人 3300 美元(推动 2030 年 GDP 增长 0.9%);

    3) 无缝移动性模式,每人 7400 美元(推动 2030 年 GDP 增长 3.9%)。

     

    为充分利用这些裨益,避免走入误区,公共部门和私营机构需要协同工作,城市管理者也要愿意重新考虑如何进行自己的业务。例如,分享和自动驾驶将蚕食公共交通系统,各个城市可能要考虑从自主拥有汽车转向共享移动性提供商是否可行。政府也可能调整燃油和电力税收法,重新评估如何对基础设施进行定价。

     

    这些新的移动性模式将需要许多部门认真思考如何寻找新机会,并避免一些重大风险。例如,在电力方面,2030 年电动汽车将占到全球电力需求的 3%,占欧洲电力需求的 4%。对充电基础设施的投资将有助于缓解电动汽车充电对电网所带来的负面影响。

    未来的汽车产业可能与过去完全不同,可能要从纯粹的产品拥有模式转向一系列交通服务。毫无疑问,电动汽车将对传统的内燃机汽车构成直接的威胁。汽油零售商也应该考虑如何对当前资产进一步商业化,如何从充电、零售市场和车队服务方面获取更多价值。对于科技公司而言,三种移动性模式将为他们提供无限机会。例如,随着人们越来越多地使用连接性和自动驾驶,传感器和软件的需求也将增加,所产生的数据也极具价值。

     

    走向未来

     

    从东京到温哥华,移动性变革在这些城市已经很明显,而且将来还会继续。这些变化将允许人们以更高效、更经济、更频繁的方式出行。虽然如此,移动性的未来目前尚未成型,还需要公共部门和私营机构共同努力,以避免走入误区。

     

    为了充分实现这些裨益,公共部门和私营机构现在就应该为未来做好准备,而不要坐以待毙。此外,政府也要参与到其中,出台一些有利于推动这些趋势发展的法规。另外,各方     强有力的合作有利于将公共交通和私人移动性相结合,从而推出最佳的解决方案。

     

    这些措施事关重大,因为制定出适当的移动性将在很大程度上提升城市的竞争力。这种移动性变革也有助于改善空气质量,减少交通死亡事故。而且,这也是一个提高几十亿人生活质量的机会。

     

    简介

     

    移动性是城市的命脉:每天,城市交通系统把人们带到工作或娱乐场所;各种车辆帮助我们运送食物或其他重要物质,并运走垃圾。总之,它确保我们的城市正常运转。同时,移动性也是每个国家国民经济中的关键要素,是许多行业的重要增长引擎,如汽车、城市工程、能源、技术和电信等。

     

    今天,Uber 和 Lyft 等公司推出了新的业务模式,改变了人们的出行方式。电气化、连通性和自动驾驶方面的创新又为企业和城市创造了契机。同时,这些创新也将为整个社会带来裨益:先进的交通系统有助于解决环境问题,提高市民健康水平。

     

    当前,我们的移动性系统常常无法高效运转:街道拥堵,环境污染;过多的车辆不仅给城市基础设施带来压力,同时也带来了安全隐患。随着城市的扩张,这些问题还将进一步加剧。到 2030 年,全球 60%的人口居住在城市。拥有 1000 万人口的大都市会越来越多,交通流量、能源消耗、污染和拥挤也将随之加剧。

     

    快速创新伴随着城市扩张将不可避免地推动移动性变革,但未来的移动性系统究竟是怎样的呢?本篇将通过回答下列一些问题来揭示其中的一些新趋势:先进的移动性系统在不同城市环境中是如何形成的?社会将变得更好还是更糟?主要推动力是什么?要想通过先进的移动性系统收获经济和社会效益,如何才能加速实现?

     

    许多快速发展的趋势正在影响移动性

     

    本章第一部分将讨论影响移动性系统的各种快速发展的趋势。其中一些属于核心的移动性趋势,如汽车电气化、共享移动性和自动驾驶;还有一些辅助趋势,如连通性和物联网、城市化和其他宏观经济趋势、以及能源生成和储存的分散化。

     

    其中,每一种趋势都将对移动性的特定部分产生重大影响。但是,如果将这些趋势整合起来,则其对移动性的影响更加明显。而且,各个趋势之间也会相互刺激和强化。因此,在本章的结尾部分,我们会讨论这些趋势之间的强化效应,以及采用综合视角看待该问题的重要性。

     

    车辆电气化

     

    在过去的五年,全球电动汽车销量增长迅速,主要得益于高额的购买补贴、下滑的电池成本、节能监管、汽车厂商的努力,TBOX升级以及消费者兴趣的提升。由于受到中国新能源汽车市场蓬勃发展的影响,中国市场份额增长 73%高居榜首,美国增长 27%、欧洲增长 39%紧随其后,但其差距仍在扩大。在日本,丰田 Prius Prime 插电式混合动力汽车瞬间成为畅销车型,且与第四季度发布的全新日产聆风一起,使电动汽车销量增长了 150%。纵观全球,12 月份销量再创记录,全球交付量超过 17 万辆,比之前 11 月份的历史最高纪录高出 17%。继过去的 5 个月中持续强劲的增长势头之后,12 月份全球电动汽车份额首次触及 2%大关。2017 年全年的全球份额为 1.3%。

     

    我们预计 2018 年销量将增至 190 万辆,这主要得益于中国市场上电动汽车的强势引进以及期待已久的特斯拉 Model 3 的大规模生产。截至 2018 年底,我们预计全球将有超过 500 万辆电动汽车和轻型卡车投入使用。

     

    在十二五期间,电动汽车使用的锂离子电池的平均价格下滑了 65%,从每千瓦时 1000 美元降至每千瓦时 350 美元。而且,得益于规模效应、电池化学技术的提升、以及更好的电池管理系统,锂离子电池成本仍在继续下滑,下滑速度甚至超出了分析师的预期。分析师现预计,未来十年内有望降至每千瓦时 100 美元。而在更远的未来,甚至可能降至每千瓦时 50 美元至 60 美元。

     

    这些变化将促使私人电动汽车的整体拥有成本在本世纪 20 年代中期达到与内燃机汽车相当的水平,而对于高频率使用的电动车辆(如共享车辆和出租车),达到与内燃机相当水平的时间还要更早。当前,消费者对电动汽车的兴趣已经在提高:特斯拉今年早些时候发布的Model 3 已经赢得了超过 40 万辆的预订量,尽管该车刚刚交付不久。

     

    全球和各国燃油经济性法规在推广混合动力车和电动汽车上起到了重要作用:美国、欧盟和中国为自动驾驶汽车厂商制定了严格的满足标准。其中许多仍可以通过提升内燃机车辆来实现,但随着标准越来越严格,将来要想继续通过内燃机来满足将十分困难。由于各国越来越强调燃油经济性,各种类型的电动汽车都将受益于此。汽车厂商也都针对这些压力要做出了回应,纷纷增加了未来几年计划推出的电动汽车数量。

     

    共享移动性

     

    最近几年共享移动性发展迅速,打车服务与传统的拼车服务提供商形成了竞争。例如, Uber 和 Lyft 就实现了快速发展,并与本地出租车直接竞争。从汽车共享到专业应用,都允许车主在空闲时充分利用自己的汽车。

     

    其中打车服务发展最快,全球范围内诞生了大量由风险投资资助的初创公司。2015 年全球打车服务公司获得了 110 亿美元的资金,今年年中达到了 210 亿美元。在竞争激烈的市场,许多打车服务提供商目前都在为市场份额而战。中国拥有全球最多数量的城市通勤者,同时车辆拥有率又较低,因此打车服务在那里经历了快速发展。在收购 Uber 中国业务后,本地打车服务提供商滴滴出行现拥有 1亿以上活跃用户,每周提供 近2 亿多次打车服务。

     

    自动驾驶汽车

     

    出于人们对道路安全的担忧、潜在的成本节约,以及一系列技术创新,自动驾驶技术近期取得了长足发展。根据该项技术的发展现状、预期中的技术提升、以及汽车制造商和其他     公司公布的一系列计划,全自动驾驶汽车很可能于本世纪 20 年代中期上路。根据美国国家公路交通安全管理局的规定,“级别 4”(Level 4)是最高级别的自动驾驶技术,中国定义到了Level 6。

     

    汽车厂商和刚进入该市场的新竞争者都在争相推出自动驾驶技术。特斯拉已经表示, 2018年将跨越全美实现自动接驾,意味着你可以在洛杉矶召唤纽约家中的电动汽车。宝马、福特、通用汽车和大众等传统汽车厂商也都希望在 2020 年至 2022 年率先推出自动驾驶汽车 (级别 3 或级别 4)。此外,还有其他一系列企业已经或即将推出自动驾驶汽车服务。

     

    自动驾驶功能是一个计算问题,解决速度很快,自动驾驶级的车内计算机的功能十分强大:它采用的是超级计算机所使用的基础架构,能够对来自多个传感器的数据进行整合和分析,从而对周围环境有一个全面的了解,这也是开发全自动驾驶汽车的一个关键。

     

    为了实现全自动驾驶,各种各样的创业公司在研究着不同的零部件,从成像和传感器硬件到各种模块(无线连接、地图、驾驶数据存储),以及针对自动驾驶汽车而优化的租赁和保     险服务等。与此同时,这些创业公司不仅吸引了传统汽车厂商的兴趣,也被一些科技和通信公司所追捧。例如,Verizon 以 24 亿美元收购 GPS 车辆追踪系统供应商 Feetmatics,三星投资激光雷达和 3D 地图解决方案供应商。

     

    全自动驾驶汽车并不是简单的驾驶辅助功能

     

    全自动驾驶汽车很可能迅速腾飞,无论是在车队层面,还是普通消费者层面。此外,它还将迅速成为创新性业务和应用(有些甚至无法想象)的新技术平台。例如打车应用,有些打车服务提供商已经积极参与到全自动驾驶汽车的研发中,因为它可以节省劳动力成本,对于卡车公司和短货运公司也是如此。

     

    自动驾驶汽车还有潜力为通勤者和其他出行的人们节省大量的时间,重新配备的新型车内娱乐系统还将为人们的车内生活带来更舒适的体验。此外,如果汽车能够自动驾驶而无需人为干预,那么许多当前需要人类司机来完成的任务,汽车自主就能完成,例如接送亲朋好友。最终,对于一个家庭而言,他们会发现,只要拥有一辆自动驾驶汽车,就能方便地穿梭于各个地点之间,而无需像现在这样需要购买多辆汽车。届时,停车问题将被其他一些更迫切的问题(定义自动驾驶汽车可以做哪些事情)所取代,因为让汽车在路上运行或在更远的地方停车将比购买房产更经济。

    无人驾驶技术还需要一个非常重要的能力,就是数据收集。俗称为样本采集。如果一个公司在做无人驾驶,无人驾驶的车队有多大很重要,因为每个车队的规模会影响到他这个车子开得好坏,也就是数据收集的大小,样本足够多,足够大,深度学习的算法越准。就当下,采用4G网络,已经可以将大部分的数据、摄像头照片,发回云端做很大的样本采集,涉及的车型不同,在总线数据上的采集方式也多种多样,那么,无人驾驶的数据采集终端也会得到业内的的很重视,因为数据的采集能力,决定着深度学习。

    按照单台车以30Hz的频率采集320*320的图像,十分钟生成一个压缩包图片库的速度来算,2小时内的行驶将产生4个GB的图片数据,结合边缘算法在本地实现处理还需要将图片通过蜂窝网络(4G,5G)上传到云服务器做深度分析。

    V8主核I.MX6集成了FlexCAN、MLB总线、PCI Express®和SATA-2,具有卓越的连接性,同时集成LVDS、MIPI显示器端口、MIPI摄像机端口和HDMI v1.4,是先进的消费电子、汽车和工业多媒体应用的理想平台。SK32作为与汽车总线交互的核心处理,采用的Cortex-M4的内核,并带有以太网的接口,将适应未来所有车型。

     

    两个主处理器都满足AEC-Q100,满足车规级的要求,未来可以在所有汽车领域大量应用。我们利用I.MX6解决了高速视频拍摄及解压,通过高通4G模组将S32K采集的CAN总线数据和外围GPS等SENSOR将数据传给服务器。主要解决从采集端到决策端的数据问题,通过采集到的车速、转向角度、档位信息等汽车CAN总线数据建立驾驶模型,建立样本。

     

    当汽车大脑拥有了这样的计算能力之后,就可以把学习算法和这个模型样本放到车上,然后在汽车自己驾驶的过程中,走一些实时的判断和决策。其中非常关键的是基础决策,他是通过摄像头、激光雷达感知,对很多物体作出判断,这个判断要用到速锐得V8的一些数据做一些评比,结合综合算法,看一看在大量数据里这个决策的准确性。

     

    但是,这些新的运营模式可能导致车辆行驶里程增加,从而加剧道路拥挤。对于内燃机汽车而言,还将导致更多的尾气排放。

     

    连通性和物联网

     

    所谓的物联网主要包括三个要素:传感器、连接到网络的能力,以及快速计算进入数据的能力。物联网应用正快速进入移动性市场。同时,基础设施连通性和其他“硬件”要素也 进一步缓和交通流。沃尔沃正在测试“机器到机器”的社交网络,允许汽车之间相互通报路况条件和其他危险因素。特斯拉推出了“智能手机式”升级方式,通过 OTA  对汽车进行重大升级,如自动紧急刹车。将来,该升级方式可能被其他汽车厂商所采用。

     

    消费者对汽车连通性的需求与日俱增:2015 年愿意改用具有更好连通性的汽车品牌的消费者比例达到了 37%,而中国的该比例更是高达 60%。出乎意料的是,数据隐私并不是主要障碍,76%的消费者愿意向汽车厂商发送车辆数据。

     

    需要指出的是,连通性趋势不仅仅适用于车辆。尤其是在发展中国家,日益提高的手机普及率让共享业务模式更易于访问。例如,肯尼亚的移动支付普及率已经超过了 70%。到2020 年,印度的移动数据使用量将从每月 1.8EB 增加到 20.6EB。

     

     

     

    公共交通

     

    全球范围内,许多城市都在强化和拓展公共交通网。最终,自动驾驶功能将降低运营成本,而网络优化又能带来可靠性和更大的交通容量。新的共享车辆网络解决方案将帮助城市降低规划欠佳的公交路线所带来的成本。另外,由卡车和公交车所提供的按需服务所创造的机会将改善“开头一公里”(First- Kilometer)和“最后一公里”(Last- Kilometer)选项,从而让当前路线承载更多乘客。

     

    宜居性和可持续性

     

    在许多大都市,人们对空气质量的担心日益加剧。例如,各种微粒子、PM2.5和氮氧化物排放影响人们健康。为此,北京、伦敦和阿姆斯特丹等大都市未来几年将继续出台一系列措施来倡导低排放车辆。例如,国内中国汽车研究中心重排室与国家计量局、科技部、工信部、环保部等有关部门共同制定了《远程排放管理车载终端的技术要求》并采用了速锐得E6设备,对北京重型车远程排放管理出台了相关的地标文件DB11-1475-2017。

     

    除了空气质量,城市规划者也越来越关注宜居性和可持续性 ,通过设立城市公园来重新获得城市空间。对自行车道和公交基础设施的投资将刺激人们放弃购买汽车,利用公交和共享交通成为一个有吸引力的选项。

     

    城市化和其他宏观趋势

     

    2015 年至 2030 年间,城市化和人口增长将推动城市平均人口密度至少增长 30%。为此,人口密集城市对移动性的需求将翻番(如果人均出行里程保持稳定,汽车保有量与 GDP 增速之间的比例保持历史水平)。毫无疑问,这将对本已吃力的移动性系统带来额外的压力, 使得私人购买汽车的吸引力下降。

     

    基于宜居性和可持续性而出台的本地政策也将加速汽车电气化, 其他刺激因素还包括各国和全球对尾气排放的监管,以及对可再生能源的支持。

     

     

    能源系统分散化

     

    在过去的十年,可再生能源的生成成本显著下滑。如果该成本继续快速下滑,间歇性分布式发电,以及电池和需求响应(demand response)资产,在未来 15 年内在全球发电中将发挥重要作用。该趋势可能加速电动汽车的普及,主要通过在峰值时降低电价,解决特定的电网问题(阻止电动汽车在当地的普及)。在某些情况下,也可以为消费者给车辆充电制定一个最高价格。管理电动汽车充电也可以防止在高峰时期可再生能源生成数量的下滑。

     

    在阳光充足地区,住宅光伏和存储系统有助于缓解电动汽车充电对电网带来的负面影响,因为消费者此时会选择自己的充电设备,而不是去花钱充电。加州圣地亚哥(San  Diego)一住宅家庭的数据显示,一套分布式发电和存储系统能的供电成本要低于购电成本。对于一套6kW 的太阳能光伏系统和 10kWh 的电池存储系统,到 2030 年其用电成本约为每千瓦时0.10 美元至 0.12 美元,低于加州居民 0.174 美元的平均用电价格(2016 年 5 月)。一套这样规模的供电系统可满足居民每天 70%至 90%的电量需求,其中包括为电动汽车充电和日常用电。此外,这样一套系统还可以部署在公司停车场,或者其他一些没有空间约束的场所。

     

    需要指出的是,分布式发电系统每千瓦时 0.12 美元的充电费用仍高于许多地区非高峰时间的电价。但是,随着太阳能光伏的普及,以及日间用电价格的继续下滑,将来分布式发电系统的供电成本将远低于购电成本。

     

    强化效应和综合视角需求

     

    要了解移动性系统的未来,我们必须要将各种趋势综合起来评估。本小节,我们将详述八大趋势之间的相互影响和强化。在未来十五年,这些趋势的发展速度将各不相同,但会共同影响移动性系统的发展。

     

    1.共享移动性的崛起将加速汽车电气化

     

    与传统内燃机汽车相比,电动汽车拥有较高的前期成本—“电池”,但被较低的边际成本所抵消:电力的生成价格仅为汽油的一小部分,维护成本也更低。因此,共享车辆所导致的更高的行使里程数将提升电动汽车的成本竞争力。将来,用于提供打车服务车辆的年累计行驶里程将超越传统出租车的年行驶里程(在美国约为 70000 英里),而私人车辆的平均累计行驶里程约为 13500 英里。

     

    与此同时,提供打车服务车辆的较高行驶里程数也意味着这些车辆的生命周期将缩短,从而加速向下一代电动汽车转移,无论是电动汽车还是自动驾驶汽车。共享移动性在整体移动性中所占比例每增加 10%,2015 年至 2030 年电动汽车的累计销量就会增长 5%左右。

     

    2.自动驾驶技术可能将各种共享移动性业务模式整合到一起,与私家车和公交车竞争

     

    基于当前的技术,对于大部分地区的通勤者而言,打车服务与私家车相比还不具备成本优势。即使是最低廉的打车服务,人均费用也达到了私家车费用的 140%。

     

    但是,如果打车服务启用自动驾驶汽车,则将对共享移动性业务模式和购买私家车模式带来颠覆性影响。使用私家车和打车服务之间的成本差别将急剧缩小。平均而言,使用私家车的成本仍较低。但对于许多司机而言,打车服务将成为一种替代性经济来源。按需的自动驾驶汽车可能取代当前大部分共享移动性业务模式,如汽车共享、拼车和打车等。它能自动去接下一位乘客,自动到指定停车场停车,或者返回到起点。

     

    如果一个私家车消费者愿意与他人共享出行,那么这种经济性将更具吸引力:平均而言,使用自动驾驶的共享电动出租车每英里成本要比私家车低 30%至 60%,主要取决于共享人数。到 2025 年,一辆私家车每公里成本约为 0.8 元。如果使用自动驾驶的共享出租车,最低可降至每公里 0.2 元至 0.3元。

     

    与公共交通相比,美国许多城市的公交成本仍仅为人类驾驶出租车共享成本的一半,国内后者 2018 年成本为每公里 0.14 元。

     

    3.自动驾驶汽车(私家车和共享)可能增加移动性消费,电动汽车将提供较低的整体拥有成本

     

    如前文所述,国外使用自动驾驶的共享电动出租车每英里成本要比私家车低 30%至 60%。而且,该模式还将给消费者带来额外的裨益:按需享受由各种车辆提供的“户到户”交通服务,而无需预付成本或维护费用。另一种模式是私人自动驾驶汽车,虽然成本要更高,但也可以由其他家庭成员来召唤使用,而之前这是无法做到的。

     

    较低的成本和使用量的提升,使得自动驾驶汽车不仅将取代其他交通方式的部分任务,还可能创造出全新的移动性需求。这与价格弹性效应类似:价格下滑就会刺激需求增长。在本报告中,基于历史价格弹性走势,我们预计每英里成本下滑 30%至 60%,需求就会增长12%至 24%。额外的需求还可能来自年轻人或年长者,他们目前正依赖于其他司机或交通工具。行使里程数越高,电动汽车从成本方面讲就更具吸引力。

     

    4.共享移动性的崛起将影响公共交通

     

    当前,共享移动性崛起对公共交通的影响是积极的。有证据显示,汽车共享者使用公共交通的可能性比非汽车共享者高 40%。还有其他一些研究显示,消费者使用共享交通模式越频繁,他们使用公共交通的可能性就越高。

     

    但是,到202年,使用公共交通和共享自动驾驶汽车的通勤成本可能整合到一起。一些出行者可能从公共交通转向共享移动性,主要得益于后者所提供的“户到户”的按 需服务。在某些地区,共享移动性将满足“开头一公里”和“最后一公里”需求——用公共交通网连接家庭——或者用来取代一些利用率较低的路线。在其他地区,公共交通所提供的速度和可靠性,尤其是铁路,其所提供的服务是汽车无以比拟的。

     

    5.电动汽车大规模量产将加速电池成本下滑

     

    电动汽车的普及将加速电池价格的下滑。这反过来又会提升电动汽车的吸引力,从而加速普及。这还可能开启新的电池应用,包括家庭能源存储。据预计,电动汽车锂离子电池产

    量每增加一倍,成本就会降低 16%至 20%,与历史趋势相符。如果这一比例保持下去,本报告稍后将讨论的电动汽车产量将推动电池成本在未来十年内降至每千瓦时100 美元以下。这将确保更多可再生能源被加入到当前电网中,进一步提升电动汽车的吸引力。

     

    6.自动驾驶汽车(私人和共享)将改变电动汽车充电基础设施的要求

     

    适当的充电基础设施将有助于推动电动汽车的普及,反之亦然。但很明显,私人电动汽车和未来的自动驾驶共享汽车对充电基础设施的要求也是不同的,如地点和类型。后者具有较高的利用率,因此需要快速充电模式。而且,汽车还可能自动驶向低成本充电地区进行充电。同样,缺乏适当的充电基础设施可能延缓共享汽车的电气化。

     

    7.可再生能源生成量的增加将使电动汽车更具吸引力,可作为降低碳浓度的一种手段

     

    即使在煤资源高产区,如中国,电动汽车的二氧化碳排放量(每英里)也低于内燃机,即使内燃机技术将来会有很大提升,到 2030 年其二氧化碳排放量仍将高于电动汽车。而且,2030 年后这一趋势还将加剧,因为可再生能源的市场份额增速要快于内燃机。这将促使电动汽车成为降低碳浓度的一种有吸引力的方式。

     

    8.自动驾驶汽车可能加速物联网应用的普及

     

    最近几年电动汽车发展迅速。自动驾驶汽车——以及服务于自动驾驶汽车的充电和燃料基础设施——对各方面的要求远多于当前的车辆和基础设施。这种需求将推动“汽车到 基础设施技术”的普及,已确保自动驾驶汽车所需要的方方面面,如交通流量优化和事故预防系统等。

     

    与此同时,自动驾驶汽车还将释放出司机的驾驶时间,为在线零售商或媒体服务商连接在途中的用户提供了机会。此外,未来的汽车还可能连接到家中的智能应用,为消费者提供无缝连接体验,让汽车成为家庭的延伸。

     

    在城市加速普及

     

    当前,全球范围内一些城市——如香港、新加坡、斯德哥尔摩和阿姆斯特丹——经常被援引作为如何组织移动性系统的例子,他们通过公共交通的可用性和可靠性、整合骑自行车和步行实现差异化,但他们的拥塞和污染程度也是不同的。移动性趋势的成熟和强化为一些城市加速远离当前的出行模式提供了潜力。在这些地区,2030 年的移动性将与全球或地区平均水平有着明显的不同。我们也正是要对这些具有突破性的移动性系统进行分类和解释。

     

    这样的趋势已经初露端倪。例如,挪威已经制定一项计划,从 2025 年起销售的私家车均为电动汽车。与此同时,新加坡的陆路交通管理局(LTA)最近也签署了合作协议,测试共享、按需、户到户、开头和最后一公里,以及城市内的自动驾驶运输服务。Uber 还与沃尔沃已签署协议,共同投资 3 亿美元组建一个自动驾驶出租车队,2015年 9 月已开始在匹兹堡提供测试服务,不知道现在运行效果如何。

     

    我们将为市民和当地管理机构对未来十五年移动性系统的发展趋势提供一个基本的了解,包括私家车未来角色的转变。本篇以城市人口密度、经济发展和社会繁荣作为区分标准,列出了三种未来移动性模式。其中,每种模式都有不同的特征,与特定的城市环境类型息息相关。

     

    清洁能源和共享系统,适合低收入、人口密集的大都市。在这些城市,快速的城市化,以及交通拥挤和污染加剧的压力,迫使他们转向清洁能源交通,优化与公共交通相关的共享移动性。在这些城市,使用全自动驾驶汽车的可能性不大。

     

    私人自动驾驶汽车,适合于高输入、向郊区扩张的城市。在这些城市,私家车几乎必不可少。而自动驾驶汽车和电动汽车将使人们的出行更加方便、安全、清洁、舒服和低成本。

     

    无缝移动性,适合高收入、人口密集的大都市。在这些城市,自动驾驶汽车、电动汽车和共享移动性等趋势均发展迅速,从而为消费者提供“无缝”出行体验。这将是一套技术领先的移动性系统,可提供户到户、按需和多种模式的出行服务。

     

    清洁能源和共享——适合于发展中国家、人口密集的大都市

     

    清洁能源和共享模式主要是指基于人类驾驶汽车、两轮车和小型公交车的多种共享出行模式,这些车辆日趋电气化。在这种人口密集的发展中大都市,自动驾驶汽车并不适合,因为那里的基础设施相对匮乏,交通解决方案比较复杂。

     

    污染驱动电气化:人口密集的发展中城市已经在面临严重的空气质量担忧,可能通过强制性的电气化来扼制污染继续加剧,尤其是影响健康的污染,如 PM2.5 和氮氧化物。分散式可再生能源生成技术的提高——如太阳能光伏——以及分散式存储将是确保城市走向电气化的关键。在许多发展中城市,电网已经接近最高产能,已无法再承受大规模的汽车电气化。在这些城市,私家车主可能会通过在房顶设立太阳能和存储系统为汽车和家庭供电。这样遭遇停电(因供电吃紧)的风险也较低。快递服务和打车服务公司也将发现,通过使用分散式能源可以轻松获得自己的充电基础设施,这可能导致他们率先拥抱电动汽车,因为这样做的运营成本将大大降低。

     

    共乘和共享移动性:人口增长将加剧移动性需求,尤其是对私家车的需求。因此,监管部门会大力提倡共乘和大容量公共交通,而不是私家车。这样,一系列有针对性的共享模式就会出现,如基于两轮和三轮车的按需服务,以及其他一些早已常见的非常规交通选项,如共享小巴和基于应用的打车服务。

     

    低速车辆:一些新兴城市还会看到越来越的低速电动汽车,它们主要针对市中心或非高速公路而设计。由于成本较低,移动范围较小,这些低速电动经汽车正在成为新兴的中产阶级在当地出行的有吸引力的选择。

     

    保留人类司机:较低的劳动力成本,较差的道路条件,政府对失业的担忧,以及当地复杂的交通解决方案,让自动驾驶汽车在这些人口密集的发展中城市失去了竞争力。虽然自动 驾驶功能可能在私人豪华汽车中找到一丝空间,但大规模普及是不可能的。因此,在这些城市人类司机仍是主流。

     

    改善交通流:基本基础设施的提升,包括车道结构,动态的交通信号灯,可能在一定程度上改善交通流。低级别的自动驾驶车辆(非全自动驾驶)和驾驶辅助系统将有助于较低交通     事故率,但全自动驾驶功能在这些地区的应用空间有限。

     

    支持公共交通:为了缓解移动性系统压力,城市需要以高于移动性需求增长的速度建立高容量交通网络。与其建立高成本的地铁系统,还不如设置专用车道的快速公交线路和地上轻轨。中产阶级用户在“开头和最后一公里”可能会考虑高质量的共乘服务(如有空调的汽车),或者是高容量的本地火车,以替代私家车。

     

    潜在影响:在亚洲一个普通的发展中人口密集城市,未来 15 年(到 2030 年)人口数量可能增长 50%,GDP 增长 90%。在前文所述的清洁能源和共享模式下,乘客数量和车辆公里数的增长将被较高的共享和更多的公共交通所抵消。到 2030 年,共享轻型车辆将占到车辆行驶里程数的 1/3。随着电气化的快速普及,届时路上近 40%的车辆为电动汽车,但自动驾驶汽车的渗透率仍较低。

     

    哪里(Where)?

    采用“清洁能源和共享”模式的将主要是那些发展中的人口密集城市。在所有的发展中人口密集城市,约 15%将成本早期采用者,包括伊斯坦布尔、德里和孟买。该预期主要基于城市的人口规模、人均 GDP、公共项目部署经验、污染和拥塞程度等。在转向“清洁能源和共享”模式过程中,一些核心指标会根据平均收入和人口密度的变化而变化。

     

     

    私人自动驾驶汽车——适合于发达国家、向郊区扩张的城市

     

    在私人自动驾驶汽车模式下,私家车仍处于主导地位,主要得益于其在移动性系统中的核心地位。自动驾驶汽车允许乘客将途中的时间用于办公或娱乐。该移动性系统可能随着需求的增长而进一步被拉伸,因为该模式下的车辆所有权模式被进一步强化。

     

    私家车的吸引力:理想中的、高度个性化汽车的出现——通常为电动汽车——可能提高消费者对购买私家车的兴趣。在该模式下,将来消费者可能要在较高的出行费用和拥有私家车的独立性两个方面进行权衡。同时,汽车共享和打车服务仍将是补充选项,但不可能大规模取代通勤。

     

    自动驾驶汽车的方便性:在自动驾驶汽车赋予人们利用途中时间办公或娱乐的同时,大多数通信模式仍将保持不变。但之前没有使用汽车的消费者可能会购买或使用(自动驾驶)汽车,这些人主要是老年人和没有达到法定驾龄的年轻人。他们可以“召唤”一辆处于空闲状态的自动驾驶汽车,去拜访好友或上学。由于利用电动汽车出行的成本较低,又无需人类司机(自动驾驶汽车),这将刺激人们对移动性需求的增长。根据增长的程度,这还可能带来更严重的交通堵塞。从长期角度讲,这还还可能刺激城市的进一步扩张,因为可接受的通勤距离延长了。人们对车辆行驶里程的需求可能提高,因为让汽车处于行驶状态或者停在较远的地区可以避免更高昂的费用(如购买房产)。将来,“零占用”行驶可能迅速普及,因为闲置的汽车会占用路边空间,而这也是其他人所需要的。

     

    消费者驱动电气化:消费者可能希望拥有一辆电动汽车,如果在家中或公司设有充电设施,那就更方便了。基于分散式太阳能面板和电池存储系统的充电方式将比许多地区的售充电模式更经济。

     

    优化道路基础设施:道路网络可能继续扩展,但大部分将位于边缘地区。一个更具效率——或者至少是更舒服——的通勤体验,可能意味着人们将原意进行更远距离的通勤。最初,道路容量可能足以应付交通现状,但随着出行成本的降低,将有更多车辆上路,导致需要对基础设施进行投资,以解决容量瓶颈问题。要提升道路的承载力,城市当局可能会设立专门的自动驾驶车道,从而与行人和非自动驾驶车辆分开。

     

    需求管理:除了设立自动驾驶汽车专用车道,城市管理者还可能通过复杂的需求控制措施来作为补充。高度连接性汽车还可能促使城市管理者征收基于需求的拥堵费,甚至是设置围栏,阻止汽车在特定时间段内进入。在郊区或高速公路上,自动驾驶汽车专用车道有利于最大化道路容量。在部分地区,汽车装置还能自动付费,以优先进入拥挤区域道路。

     

    公共交通:同时,日益发展的郊区扩张也使得“最后一公里”公共交通系统(如汽车)在外部区域(郊区)丧失竞争力,即使动态路线和按需接送服务显著提升了服务级别。相反,家庭轿车会被更频繁的使用,为无法亲自驾驶的消费者提供移动性。例如,自动驾驶汽车可以接送去购物的老年人,或者去学校接孩子。与此同时,目前已经启用的快速公共交通可能继续维持其当前地位。

     

    未来十五年,虽然私家车将继续占据统治地位。但对于低收入人群, 创新的共享模式将成为购买私家车的替代方式。在达拉斯和凤凰城,“Dollar Vans”(非官方公共汽车,班车)已经与公交车齐头并进,日载客量甚至超过了公共汽车。有证据显示,该模式比传统的公交网络更高效。在那些公共交通服务质量不及私家车的地区——例如,美国公交平均通勤时间为 53 分钟,而私家车为 22 分钟——这种转变(转向 Dollar Vans)对于那些没有私家车的消费者而言,也是平等接入公交系统的一种方式。因此,这些共享移动性服务的自动化,虽然整体市场份额不会很高,但却将提高低收入人群获得更高质量交通服务的能力。

     

    潜在影响:在一个典型的欧洲或北美向郊区扩张的城市,消费者出行里程数与 2015 年相比将增长 25%,其中大部分增长源自私人自动驾驶汽车。而私人自动驾驶汽车行使里程数的增长又得益于消费者更频繁的出行和“零占用”行驶越来越普遍。另一方面,由于私人自动驾驶汽车的使用方式越来越灵活,平均而言家庭需要的车辆数量将减少。在这些城市,电动汽车和自动驾驶汽车技术的市场渗透率将达到 30%至 35%,远高于全球平均水平。电动汽车的普及是由消费者驱动吗?

     

    在“无缝移动性”系统模式下,电动汽车几乎将占到 2025 年轻型汽车销量的 100%, 主要得益于经济、消费者需求和强有力的监管干预。该预期主要基于挪威公布的一项长期交通计划的意图和愿望。但是,如果对电动汽车的需求不需要任何监管干预或支持,完全是由消费者需求来驱动会怎样呢?在给定的时间内(2030 年前),电动汽车在各项性能指标(加速度、噪音和服务要求)上有能力与其他车辆竞争,而无需任何经济或环境刺激因素。那么早期用户能否通过口口相传来刺激大量模仿者、从而为电动汽车的普及带来雪球效应呢?

     

    “巴斯扩散模型”(Bass Diffusion Model)是评估“监管驱动模式”下电动汽车普及情况的一个替代方法。“巴斯扩散模型”描述了新产品是如何被采用和他人模仿的过程,该模型取决于两件事:主采用率(早期采用者)和他人模仿,这两个驱动因素也将受到竞争产品的需求价格弹性的影响。当电动汽车价格昂贵时,因为价格弹性这就成为了阻力;但当电动汽车价格低廉时,就将出现逆转,价格弹性将推动电动汽车的普及。如果这种情况并行发生,当模仿效果出现后,电动汽车的普及速度就会非常快。

     

    基于电动汽车普及的速度和时机,对电动汽车历史销量的模拟,以及内燃机与电动汽车成本的对比,我们将看到一个由消费者驱动的电动汽车普及曲线将在未来 5~10 年后腾飞, 随后将以近 100%增速快速普及。当然,要满足这样的增长曲线对于汽车厂商的制造产能将是一个严峻挑战。

     

    哪里(Where)?

    私人自动驾驶汽车系统最可能适用于发达国家向郊区扩张的城市,在那里汽车仍是必要的出行工具,而且居民也足够富裕来承受购买电动汽车和自动驾驶汽车。在全球发达国家向郊区扩张的城市中,约有 20 座城市能够提前实现“私人自动驾驶汽车”模式,其中包括悉尼、休斯顿和德国的鲁尔(Ruhr)等。这些早期采用的城市都拥有较高的人均 GDP 和部署公共交通项目的经验,而且对采取新技术持开放态度。

     

    无缝移动性——适合于人口密集、发达的大都市

     

    在“无缝移动性”系统下,移动性可能逐渐变成“户到户”、按需、多模式服务,私家车、共享和公共交通之间的界限日趋模糊。

     

    共享遇上自动驾驶汽车:共享移动性和自动驾驶汽车之间的碰撞可能迸发出新的交通模式:由自动驾驶的电动汽车组成的车队提供按需、户到户的移动性。这些车辆在尺寸和规格上将不尽相同——基础版、豪华版、2~20  人——以满足不同用户的需求。这种共享移动性车队的服务成本将低于私家车,从而推动消费者出行需求的增长。如果城市提倡,这种共享移动性还会得到进一步的激励。

     

    为了避免堵塞,私人自动驾驶汽车的“零占用”行驶可能被限制。同时,城市管理者还可能通过复杂的需求控制措施来作为补充。高度连接性汽车还可能促使城市管理者征收基于需求的拥堵费,共享和自动驾驶汽车的普及还将为城市规划带来新的机遇。城市对停车设施的需求可能降低,这部分空间可以变成城市绿地或其他公共场所。但城市规划者可能需要考虑设置特定的区域以方便乘客上下车。

     

    激励电气化:高里程数的共享车辆模式有助于电动汽车的发展,严厉的燃油经济监管,以及城市低排放区域的推出也将加速私家车向电气化转移。在特定国家或特定城市,出售的所有新车都将电气化可能成为一种强制措施。为此,在“无缝移动性”区域,预计2030年电气化水平最高将达到 60%。在强制电气化的同时,公共和半公共的充电基础设施可能迅速崛起。通过基于时间的支付、智能充电和差别电价等措施,对电力市场和电网的负面影响将被缓解。

     

    快速公交作为骨干:共享车队可能部分地取代公共汽车,提供“开头和最后一公里”选项,尤其是在城市的外环。大规模的铁路系统——连同步行和共享骑行——仍将是移动性系统的核心和重要组成部分,因为这些系统的速度和容量是无法比拟的。

     

    基础设施保障:在该模式下,移动性基础设施日益成为硬件和软件的组合,移动性日益作为一项服务被使用。消费者可能依赖于一个综合的软件平台来对比各种出行模式和价格,并为不同的出行选项进行支付,无论使用的是公共交通还是私人交通工具。城市可能使用专业厂商的智能路线规划和调度算法、利用有牌照或有补贴的打车服务来取代“开头和最后一英里”的公共汽车服务,甚至还可能部署一套中央调度平台来优化交通流量。同时,物理基础设施的完善,再配合自动驾驶、联网车辆(使用互操作协议),还可以通过“车辆到基础设施”(V2I)智能交通系统来优化交通流量。

     

    潜在影响:在“无缝移动性”系统下,在一个典型的北美或欧洲人口密集的发达城市, 我们预计人们的出行里程最高将增长 30%,主要得益于共享车辆服务。由于较高程度的共享,欧洲或北美的车辆保有量将停止增长,虽然消费者的出行里程增长了。但不管怎样,更多的出行里程还是有可能或多或少地导致城市的瓶颈区域出现拥堵。在该出行模式下,电动汽车和自动驾驶汽车的普及率将远高于全球平均水平。到 2030 年,电动汽车可能占到汽车保有量的 3/5%,而自动驾驶汽车将占到 40%以上。

     

    哪里(Where)?

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