|
近年來(lái),，受置換高峰已過(guò)和全球經(jīng)濟(jì)下行壓力的雙重影響，重型卡車市場(chǎng)呈現(xiàn)低迷狀態(tài),。在該形勢(shì)下,，一方面新能源車型的商品化為行業(yè)發(fā)展提供了新希望，純電動(dòng)重卡和燃料電池重卡相繼步入大眾視野,， 并以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)開(kāi)始逐步與傳統(tǒng)柴油車正面對(duì)抗,。純電動(dòng)卡車與燃料電池卡車發(fā)展優(yōu)劣勢(shì)比較兩者的主要?jiǎng)恿怯呻姵毓┙o，純電動(dòng)重卡常使用鋰離子電池,，而燃料電池重卡使用的是以氫氣為燃料的燃料電池,，并且相較于燃油重卡均有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 1. 純電動(dòng)重卡： 純電動(dòng)車是指以車載電源為動(dòng)力,、電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛的汽車,。其相較于燃油車而言差別主要體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控,、動(dòng)力電池和充電器等方面,。我國(guó)在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域布局起步較早，在 1995 年北京理工大學(xué)就研發(fā)出了中國(guó)首臺(tái)純電動(dòng)客車,，到2015年中國(guó)已經(jīng)成為了全球最大的新能源汽車市場(chǎng),。
政策的扶持是純電動(dòng)汽車迅速發(fā)展的重要原因。國(guó)家從技術(shù)研發(fā),、充電基礎(chǔ)設(shè)施,、安全管理、財(cái)政補(bǔ)貼等多個(gè)角度出臺(tái)了許多政策保障行業(yè)發(fā)展,。2020年 3 月 31 日,，國(guó)務(wù)院提出延長(zhǎng)新能源汽車補(bǔ)貼至 2022 年，為行業(yè)從“補(bǔ)貼時(shí)代”到“市場(chǎng)化時(shí)代”的過(guò)渡提供了更長(zhǎng)的緩沖期,，同時(shí)也盡可能減少了補(bǔ)貼退出對(duì)于市場(chǎng)可能造成的沖擊,。
純電動(dòng)汽車具有環(huán)保,、清潔等優(yōu)點(diǎn)，但續(xù)航方面仍存在不足,。將燃油車與電動(dòng)汽車對(duì)比來(lái)看,，純電動(dòng)車使用的能源為電力，較汽柴油而言更加環(huán)保,，行駛時(shí)噪音顯著更低,，同時(shí)還具有系統(tǒng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是由于目前技術(shù)局限,，純電動(dòng)車的續(xù)航里程和補(bǔ)能時(shí)間仍不理想,，這限制了其在長(zhǎng)途運(yùn)輸重卡領(lǐng)域的應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外主要車型的續(xù)航極限能夠達(dá)到 500公里左右,，但是大多數(shù)車型仍集中在 300 公里,，加之每次充電時(shí)長(zhǎng)一般在 1小時(shí)左右，這使得其單日行駛距離有了很大的局限性,，對(duì)于需要進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)闹乜ǘ?，純電?dòng)重卡目前并不具有很大吸引力。目前電動(dòng)重卡主要應(yīng)用在環(huán)衛(wèi),、建筑等活動(dòng)范圍集中,、路線相對(duì)固定的中、近程運(yùn)輸中,，而這能充分發(fā)揮其環(huán)保,、能耗較低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)用夜間電力波谷充電也能一定程度上降低其運(yùn)行成本,。2. 燃料電池重卡： 國(guó)內(nèi)的燃料電池汽車從 2001 年起步,，至今發(fā)展了近 20 年，而 2016 年之前大多還是進(jìn)行試驗(yàn)和示范運(yùn)營(yíng),，到 2019 年,，已有 124 個(gè)車型進(jìn)入工信部產(chǎn)品名錄。
燃料電池汽車同時(shí)具有燃油車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì),。一方面,，它的燃料為氫氣，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放,、對(duì)環(huán)境友好,，并且氫氣來(lái)源非常廣泛；另一方面,，由于氫氣燃料電池的高轉(zhuǎn)換效率和較快的加氫速度,，燃料電池重卡有著優(yōu)異的電力設(shè)備，對(duì)于在長(zhǎng)途運(yùn)輸中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)前景廣闊,。但是由于氫氣成本高,、基礎(chǔ)設(shè)施少,，導(dǎo)致燃料電池在實(shí)際應(yīng)用中在成本和維護(hù)方面優(yōu)勢(shì)并不明顯，依然還有很長(zhǎng)的路要走,。
目前,，國(guó)家相繼出臺(tái)了一系列政策來(lái)扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018 年以來(lái)全國(guó)已經(jīng)有 40 余家整車企業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)布局燃料電池車市場(chǎng),。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的估計(jì),，到 2030 年中國(guó)氫氣需求量將達(dá)到 3500 萬(wàn)噸，占能源體系的 5%,，而到 2050 年則在終端能源體系中至少占比達(dá)到 10%,。
2019 年中國(guó)燃料電池汽車銷量為 2737 輛，同比增長(zhǎng) 79.2%,，表現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭,。但是相較于其他國(guó)家而言，中國(guó)在燃料電池汽車領(lǐng)域無(wú)論是技術(shù)還是市場(chǎng)都還有較大差別,。此外，在耐久性,、低溫性能,、儲(chǔ)氫系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)上，中國(guó)與國(guó)際一流水平仍存在較大差距,。燃料電池重卡長(zhǎng)距離性能優(yōu)勢(shì)燃料電池重卡對(duì)比純電動(dòng)重卡,，前者在長(zhǎng)距離運(yùn)輸應(yīng)用上具有一定優(yōu)勢(shì)。從動(dòng)力來(lái)源來(lái)看,，目前純電動(dòng)乘用車通常采用的是較為經(jīng)濟(jì)且能量密度較高的三元鋰電池,，可以保障較高的續(xù)航里程；但對(duì)于商用車或重卡車,，通常采用磷酸鐵鋰,，其相對(duì)較低的能量密度限制其續(xù)航歷程；在此方面由于氫能量密度較高,，燃料電池能夠滿足絕大多數(shù)重卡的日常運(yùn)輸需求,。目前，純電動(dòng)重卡續(xù)航能力大多集中在 200-300 公里,，而燃料電池重卡續(xù)航普遍能夠達(dá)到 400 公里以上,。 若提高續(xù)航能力，純電動(dòng)重卡須犧牲重量進(jìn)行對(duì)沖,。在 150 公里續(xù)航下,，純電動(dòng)重卡的電池系統(tǒng)重量達(dá)到 1.66 噸，而使得達(dá)到 400 公里續(xù)航,，預(yù)計(jì)其電池系統(tǒng)質(zhì)量為 4.43 噸左右,；而同續(xù)航能力下燃料電池重卡動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量?jī)H為 0.8 噸,，遠(yuǎn)低于純電動(dòng)重卡。燃料電池重卡的燃料為氫氣,，通過(guò)提升氣瓶大小或儲(chǔ)氣壓力即可提升續(xù)航里程,；而純電動(dòng)重卡所使用的磷酸鐵鋰電池能量密度較低，為了提高續(xù)航里程,，只能采取犧牲車體重量或體積等方式進(jìn)行對(duì)沖,。 
燃料電池亦在燃料補(bǔ)充速度、低溫性能等方面具有優(yōu)勢(shì),。燃料電池重卡能夠在 10 分鐘左右完成燃料的補(bǔ)充,，而純電動(dòng)重卡的一次充電往往需要一個(gè)小時(shí)以上的時(shí)間。而從低溫性能來(lái)看,，純電動(dòng)重卡受溫度變化影響較大,，燃料電池重卡目前能夠?qū)崿F(xiàn)-30℃的冷起動(dòng)從而適應(yīng)高緯度地區(qū)的惡劣氣候條件。
未來(lái)燃料電池重卡電池系統(tǒng)壽命將達(dá)到 3 萬(wàn)小時(shí),，已滿足消費(fèi)者使用 10 年左右,，總行駛里程 120 萬(wàn)的目標(biāo)。根據(jù)美國(guó)能源部的預(yù)測(cè),，在單次續(xù)航方面,，燃料電池重卡將在 2030 年實(shí)現(xiàn)單次近 1000 公里的續(xù)航，以滿足 98%左右的客戶需求,；在 2050 年達(dá)到單次 1200 公里左右的續(xù)航目標(biāo),，從而滿足 99%的客戶需求。在燃料補(bǔ)充方面,，為了實(shí)現(xiàn)與柴油車燃料補(bǔ)充速度一致,，在 2050年燃料電池重卡單次燃料補(bǔ)充時(shí)間需縮短至 6 分鐘左右，而實(shí)現(xiàn)單次續(xù)航1200 公里需要存儲(chǔ) 60kg 氫氣,，因而需要實(shí)現(xiàn) 10kg H2/min 的加氫速度,。
額定載重在 15 噸左右的三種車型，其成本測(cè)算,，發(fā)現(xiàn)目前燃料電池重卡成本仍高于柴油和純電重卡,。從購(gòu)車成本來(lái)看，目前燃料電池系統(tǒng)單位成本為 283 美元/千瓦,，車載氣瓶成本為 36 美元/千瓦,，這都使得其在購(gòu)車成本上就達(dá)到了柴油重卡近兩倍。而從燃料價(jià)格來(lái)看,，單位距離氫燃料成本為 1.5 美元/英里,，遠(yuǎn)超另外兩種車型，而且燃料成本在總成本的占比高達(dá) 74%，可見(jiàn)氫燃料價(jià)格是限制燃料電池汽車商業(yè)化的重要因素,。當(dāng)前燃料電池重卡生態(tài)仍處于發(fā)展初期,，關(guān)鍵技術(shù)并不成熟，配套設(shè)施并不完善,，需求端大多持觀望態(tài)度,；破除當(dāng)前困境，降本勢(shì)在必行,，而技術(shù)進(jìn)步,、規(guī)模效應(yīng)等都是行之有效的降本途徑。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同有利于規(guī)?；当?/strong>當(dāng)前全球氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模小,，固定成本高，規(guī)?；軌蛴行Ы档统杀?。我國(guó)的燃料電池車制造規(guī)模僅為 3000 輛左右，而加氫站僅有 50-60 座,，可見(jiàn)目前我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小,。而由于燃料電池產(chǎn)業(yè)前期研發(fā)投入大、生產(chǎn)設(shè)備投入大,，因而折舊或攤銷成本高,，故通過(guò)規(guī)模化能夠有效降低固定成本并促使總成本的下降,。作為燃料電池重卡的核心零部件，燃料電池系統(tǒng)和車載氣瓶的成本對(duì)整車成本影響很大,。根據(jù)美國(guó)能源部的測(cè)算,，在發(fā)展初期規(guī)模效應(yīng)尤為顯著：（1）當(dāng)燃料電池系統(tǒng)年產(chǎn)量為 200 臺(tái)時(shí)，單位成本為 283 美元/千瓦,，而當(dāng)其產(chǎn)量上升至 1000 臺(tái)時(shí),，成本將下降 36.40%。而隨著年產(chǎn)量繼續(xù)增加值 1 萬(wàn)臺(tái),、5 萬(wàn)臺(tái)時(shí),，成本分別下降 59.36%和 68.20%。
（2）當(dāng)車載氣瓶的年產(chǎn)量為 1000 個(gè)時(shí),，其單位成本為 36 美元/千瓦,，而當(dāng)年產(chǎn)量上升至 10000 個(gè)時(shí)，單位成本會(huì)下降至 21.3 美元/千瓦,，而車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)總成本會(huì)下降 40.83%,。而當(dāng)年產(chǎn)量從 1 萬(wàn)個(gè)增長(zhǎng)至 10 萬(wàn)個(gè)、50 萬(wàn)個(gè)時(shí)，總購(gòu)車成本分別降低了 56.42%和 60.58%,。
目前全球范圍內(nèi)的燃料電池重卡規(guī)模很低,，規(guī)模化降本應(yīng)該是目前最主要的降本路徑,。特別是在發(fā)展前期,，規(guī)模效應(yīng)效果尤為顯著；但隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，技術(shù)和生產(chǎn)水平對(duì)成本的影響將會(huì)不斷擴(kuò)大,。目前所常用的氫氣儲(chǔ)運(yùn)方法是氣態(tài)運(yùn)輸和液態(tài)運(yùn)輸，主要運(yùn)輸方式是使用拖車和槽罐車等,，國(guó)內(nèi)主要是高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)法,。而重卡領(lǐng)域具有運(yùn)輸路線相對(duì)固定的特點(diǎn)，據(jù) Nikola數(shù)據(jù)表示全美 25%的重卡在固定線路上運(yùn)輸,；而在中國(guó),，大型物流樞紐的建設(shè)和物流企業(yè)的迅速崛起，使得我們可以在很大程度上鎖定重卡的運(yùn)輸路線,，進(jìn)而考慮產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展協(xié)同,，可有效降低氫氣的制取、運(yùn)輸成本,，提高氫氣加注的便利性,；這是燃料電池應(yīng)用于重卡領(lǐng)域相較于乘用車領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。
加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作,，利用企業(yè)優(yōu)勢(shì)資源推動(dòng)商業(yè)化進(jìn)程和降本進(jìn)程,。目前在國(guó)內(nèi)，山東,、山西等省份已經(jīng)相繼提出并建立了省內(nèi)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,，充分整合本省上下游資源，促進(jìn)科研成果的迅速轉(zhuǎn)化,。燃料電池重卡在未來(lái)完全有潛力在重卡領(lǐng)域率先規(guī)?；瘧?yīng)用；但目前,，高昂的成本和產(chǎn)業(yè)的不完善也限制了其發(fā)展,。因此，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新,、規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展來(lái)實(shí)現(xiàn)降本是當(dāng)務(wù)之急,。雖然氫能及燃料電池的產(chǎn)業(yè)化依然任重而道遠(yuǎn)，但是該領(lǐng)域符合國(guó)家能源安全及環(huán)保大方向,，同時(shí)政策表明國(guó)家對(duì)氫能及燃料電池領(lǐng)域的支持是一貫的,；而其在商用車應(yīng)用尤其在重卡領(lǐng)域的應(yīng)用具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),，相對(duì)純電動(dòng)重卡、柴油重卡,，燃料電池重卡有著續(xù)航能力強(qiáng),、低溫性能優(yōu)異等特點(diǎn)，可在下游應(yīng)用端率先發(fā)力,，推動(dòng)氫能-燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈同步發(fā)展,。
|
