这篇文档属于类型a(单篇原创研究论文),以下是针对该研究的学术报告:
1. 作者与发表信息
本研究由来自清华大学车辆与运载学院(School of Vehicle and Mobility, Tsinghua University)的Lang Mai、Ming Liu、Han Hao(通讯作者)等15位作者合作完成,联合了剑桥大学、格罗宁根大学、上海交通大学等国际机构。论文题为《A high-resolution dataset on electric passenger vehicle characteristics in China and the European Union》,发表于《Scientific Data》2025年第12卷,DOI号为10.1038/s41597-025-05770-7。
2. 学术背景
科学领域:本研究属于新能源汽车(Electric Vehicle, EV)与可持续交通交叉领域,聚焦电动汽车市场的高分辨率数据建模。
研究动机:中国和欧盟是全球最大的电动汽车市场(占2023年全球销量的80%),但现有研究多基于国家层面的宏观估算,忽略了区域、车型细分和动力系统的异质性,导致政策和资源评估精度不足。例如,电池化学组成(battery chemistry mix)和容量(battery capacity)的空间差异可能影响关键材料(如锂、钴、镍)的需求预测。
研究目标:构建2023年中国31个省级行政区及欧盟29国(EU27+冰岛、挪威)的电动汽车高分辨率数据集,涵盖销量、市场渗透率、电池化学组成、电池容量等核心指标,支持材料需求、碳足迹等下游研究。
3. 研究方法与流程
研究采用多源数据融合的“自下而上”方法(bottom-up multi-dataset fusion),具体流程如下:
(1)数据收集与系统边界
- 研究对象:2023年注册的纯电动(BEV)和插电混动(PHEV)乘用车(M1类,≤9座),覆盖中国31省份及欧盟29国,排除燃料电池车(FCEV)和普通混动车(HEV)。
- 数据来源:
- 中国:交通事故责任强制保险(CTALI)数据库(约2500万条注册数据)、工信部(MIIT)发布的2万余条EV车型参数(如电池容量、化学类型)。
- 欧盟:欧洲环境署(EEA)数据库(约1000万条注册数据)、第三方平台(如EV-Database)补充电池参数。
(2)数据分类与处理
- 空间分类:中国省份(如BJ-北京、GD-广东)和欧盟国家(如DE-德国、FR-法国)。
- 车型分类:基于轴距划分为5类(C1微型车≤2450mm至C5行政级>2900mm)。
- 动力系统分类:BEV/PHEV,进一步按电池化学类型细分(如LFP磷酸铁锂、NCM三元锂)。
- 缺失数据处理:
- 电池容量缺失时,通过能耗(kWh/km)和续航(km)反推(公式:电池容量=能耗×续航/γ,γ为可用电量比例)。
- NCM电池细分(低/中/高镍)采用k-means聚类,依据工信部提供的能量密度数据划分。
(3)特征计算
- 通过加权平均法计算各区域的销售加权平均电池容量、市场渗透率等指标。公式示例:
- 某类别电池容量=Σ(单车型销量×其电池容量)/总销量。
创新方法:
- 开发了基于能量密度的NCM电池细分算法(MATLAB R2021b实现),解决了公开数据中镍含量信息缺失的问题。
- 首次实现中欧EV市场的高分辨率(省/国+车型段+动力类型)数据整合。
4. 主要结果
(1)市场渗透率
- 中国平均EV渗透率为34.2%,欧盟为25.3%,但挪威高达90.4%。
- 中国省份差异显著:北京(BJ)渗透率超50%,而西部省份如西藏(XZ)不足10%。
(2)电池化学组成
- 中国LFP电池占比62%(203GWh),NCM/NCA占38%(125GWh),与中国汽车动力电池产业创新联盟(CABIA)数据偏差<15%。
- 欧盟以高镍NCM(NCM-H)为主,占比达45%,反映对能量密度的偏好。
(3)电池容量
- 中国BEV平均电池容量67kWh,欧盟为72kWh;PHEV中欧分别为16kWh和14kWh。
- 行政级车型(C5)电池容量普遍比微型车(C1)高200%。
逻辑关联:区域和车型维度的差异表明,单一国家层面对电池材料需求的估算可能偏差显著,需结合细分数据优化供应链规划。
5. 结论与价值
科学价值:
- 提供了首个覆盖中欧的高分辨率EV数据集,支持精准的全生命周期分析(LCA)和关键材料需求预测。
- 揭示了区域和车型的异质性,如中国西部与东部省份在电池技术路线上的分化。
应用价值:
- 为政策制定者提供区域定制化激励措施的依据(如针对低渗透率省份的补贴)。
- 助力企业优化电池供应链布局,应对镍、钴等材料的波动风险。
6. 研究亮点
- 数据粒度创新:首次实现“省-车型-动力类型”三级分辨率的中欧EV数据整合。
- 方法学创新:通过多源数据融合与k-means聚类,解决了电池化学细分的技术瓶颈。
- 跨区域对比:揭示了中国LFP主导与欧盟高镍NCM主导的技术路线差异,反映市场偏好与政策导向的相互作用。
7. 其他价值
数据集已开源(Figshare平台),包含中国(cn_characteristics_2023.xlsx)和欧盟(eu_characteristics_2023.xlsx)的工作表,并提供MATLAB计算代码,便于后续研究复现与扩展。