纯电动托不起的重卡，凭什么氢燃料可以

保有量只占全国总量的 7.9%，一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及颗粒物的排放量，却分别占到汽车排放总量的 10%、18.8%、60% 与 84.6% 以上。

这是最新《中国移动源环境管理年报（2019）》所显示的柴油货车污染情况。

柴油货车一般为重型货车，即我们通常所说的重卡。

主要用于基础设施建设、工业生产、公路货物运输、码头货物运输等。

其“重载”功能要求必须使用功率更高的柴油发动机，会造成严重污染。

我国拥有全球最大的重卡市场，产量约占全球产量的 50%，位居世界第一。

所以，重卡减排，势在必行。

“重型汽车不可能用纯电动”

早在三年前，重卡行业在国务院《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的驱动下，掀起了一阵“纯电动”之风。

解放、重汽、陕汽、大运、比亚迪等车企都曾力推纯电动重卡。

然而，由于成本高、自重大、续航里程短、动力不足等，纯电动重卡仅是昙花一现。

据汽车总站网数据显示，新能源卡车销量在 2018 年达到最高点后，就开始出现断崖式下跌。

2020 年的前 5 个月，销量仅为 12693 辆。

而且，新能源卡车的占比也一直处于低位。

面对纯电动重卡的“叫好不叫座”，在“30/60”升级减排目标下，沉淀多年的氢燃料电池为重卡转型带来了新的机会。

在 2019 年的“跨国公司领导人青岛峰会”上，山东重工、潍柴集团、中国重汽董事长谭旭光曾做出“重型汽车不可能用纯电动”的推论。

他认为，未来的长途用车仍以柴油机为主，短途会被混合动力替代。

燃料电池可能是重型商用车的终极路线。

如今，这个预言似乎正在一步步走向现实。

去年 12 月 25 日，潍柴宣布首台国产 200 吨以上氢燃料-锂电池混合能源矿用卡车自卸车成功下线。

由潍柴动力、中国氢能联盟、国家能源集团联合研发。

4 月 22 日，川威集团、亿华通、大运汽车三方签约，联合开展“西部首条氢燃料电池重卡示范线”项目。

6 月 8 日，长城控股旗下未势能源科技与大运、东风、福田三家企业合作发布“百辆氢能重卡示范项目”。

由未势能源，搭载上燃动力自主研发的 111KW 燃料电池系统超越-300EP，联合开发的氢能重卡车型，配套雄安新区“容易线”建筑骨料运输需求。

各大车企、氢燃料电池研发集团纷纷“抱团”入局。

这也从侧面透露出一个信息：氢燃料电池车为重卡转型提供了新可能。

同样，重卡也为多年来“叫好不叫座”的氢燃料电池车找到了一条可落地变现的路。

氢燃料电池车入局为何选重卡？

从理论上来看，氢是终极的清洁能源。

在氢燃料电池中，氢气进入电池，在催化剂的作用下氧气与质子（氢离子）和电子共同产生化学反应，为车辆提供电能。

水和热量是唯一的排放物。

这种没有污染的电池，早在 1838 年就已经问世。

随后在太空（1960 年 NASA 采用的培根燃料电池）、发电、小型机械和电气设备供能等领域大放异彩。

1991 年，Roger Billings 研发了第一辆氢燃料汽车，氢燃料电池技术正式进军汽车领域。

2009 年，中国通过购置补贴的方式支持氢燃料电池车的发展。

然而，由于核心技术和关键零部件缺失、国内企业创新能力不强、加氢设施建设难等难题，氢燃料电池车在与纯电动的“较量”中逐渐败下阵来。

截至 2020 年底，我国氢燃料电池车累计保有量仅 7000 多辆。

去年 9 月，氢燃料电池终于迎来转机。

在第七十五届联合国大会上，我国提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。

碳中和的实现必须推动上游高耗能行业及下游应用同步转型，而氢能则是实现碳中和的重要路径。

在下游应用的转型中，为减少排放，需要减少直接化石燃料的使用，提高用电比例，交通就是其中重要环节。

生态环境部发布的《中国移动源环境管理年报（2019）》显示，汽车是移动源污染排放的主要“贡献者”。

其中，柴油货车使用强度高、单车排放大，保有量虽然只占汽车的 7.9%，但一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及颗粒物的排放量，却分别占到汽车排放总量的 10%、18.8%、60% 与 84.6% 以上。

为实现碳中和，交通领域的电动化为大势所趋。

而商用车，尤其是柴油货车则是交通运输迈向碳中和绕不过去的“槛儿”。

无独有偶，同样是在 2020 年 9 月，国家发改委、工信部等五部门发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，将燃料电池汽车的购置补贴政策，调整为燃料电池汽车示范应用支持政策。

当时，行业目光大多被“以奖代补”吸引，其实《通知》还释放了另一重大信息：“重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用”。

从通知中各类车型积分的计算方法中也可以看到，补贴力度最大的车型是重型货车。

氢燃料电池重卡与“30/60”目标紧密相连，加速了落地速度。

另一方面，从氢燃料电池技术本身来看，重卡的确是为其“量身定做”的应用场景。

相较于纯电，氢燃料电池有以下优点：

• 能量密度更高；

• 在相同续驶里程下，氢燃料电池重卡凭借自重低的优势增加有效荷载；

• 氢燃料电池车能在 10-15 分钟内完成氢气加注；

• 氢气没有工作温度限制。

最后一点至关重要，因为低温一直是锂电池的“天敌”。

这决定了氢燃料电池车适用于固定路线、中长途干线和高载重的场景中。

纯电动重卡续驶里程较短、充电时间较长。

即便采用换电模式减少充电时间，也只能在换电站辐射的作业半径内进行运输工作。提升续航里程将面临载重量的降低。

这些因素都大大限制了电动重卡的适用场景，为氢燃料电池车的进入留下了空间。

氢燃料电池重卡“降本提效”之困

重卡动力转型已是大趋势，但氢燃料电池车入局重卡的过程也并非一帆风顺。

从整个行业来看，目前氢燃料电池车的小爆发主要集中在城市客车。

据高工产业数据显示，2020 年我国氢燃料电池汽车销量为 1497 辆。

其中，氢燃料电池客车销量为 1351 辆，而氢燃料电池专用车销量仅为 146 辆。

据公开信息显示，共有 66 款燃料电池汽车入选新能源汽车推荐目录。

客车占据半壁江山，共有 30 款。其余为牵引车、抑尘车、自卸车、运输车、洗扫车……

今年以来，运营氢燃料电池公交车的城市和区域不断增加。

马鞍山市、乌海市、青岛市、常熟市、佛山市、张家口市、济南市等地的燃料电池公交车纷纷投入运营。

相比之下，重卡车型显得冷冷清清。

之所以会出现这一现象，是因为公共交通工具与私人运输工具的性质不同。

公共交通通过政府的财政进行补贴。

为了确保“肥水不流外人田”，无论是出于完成减排任务还是为了刺激氢燃料电池汽车产业的发展，地方政府显然更愿意把这笔钱花在本地公交车上。

而重卡是运输公司和个体从业者的“赚钱工具”，注重成本与利润的比较，而且行驶路线不固定。

在加氢站数量远远难以满足需求的情况下，运输公司和个体从业者都不敢轻易接受氢燃料电池重卡这个新事物。

背后的深层次问题仍然是氢燃料电池车“降本提效”不足，加氢基础设施和氢燃料电池汽车的技术尚不成熟，整车购置和加氢成本仍然较高。

从提效方面来看，虽然氢燃料电池高功率、能量密度大，更能满足重卡对于载重量的要求。但目前的技术仍然难以在量产中释放氢燃料电池的优势。

重卡的载重量高达数 10 吨，运输单程动辄数百、上千公里，应用场景较为复杂，对电池系统使用寿命、效率、系统功率大小要求更高。

氢燃料重卡技术路线

当前，氢燃料电池存在石墨、金属、复合双极板三种技术路线。

短中期兼具寿命和效率的石墨双极板电堆路线是主流，但石墨双极板电堆自有的功率密度上限特点（4.3KW/L 左右）将制约石墨双极板电堆所能达到的系统功率水平。

而若以多个石墨双极板电堆串并联实现大功率系统，则又有着配套系统复杂、体积庞大、稳定性弱等弊端。

要实现氢燃料电池在重卡的应用，业界将目光转向了金属板。

金属双极板具有比功率密度高、低温自启动能力强、阻气性好、结构强度高、量产成本低、工艺简单、工序少等优点，一直被认为将替代石墨双极板。

然而，金属板应用又带来了“降本”难题。

金属在燃料电池酸性电化学环境下容易腐蚀，抗腐蚀兼具良好导电性的贵金属成本过高，导致整车成本难以满足商业化要求。

据《中国氢燃料电池重卡行业发展白皮书》测算，在不考虑补贴的情况下，氢燃料牵引车的基准配置（110KW 电堆 + 100KWH 电池）购置成本在 2025 年才能与锂电池相当。

加氢成本

另一方面，降低加氢成本也是氢燃料重卡商业化中不可忽视的问题。

由于市场用氢量不足，各地规模、氢源供应、加氢站类型不一，不同区域的加氢站氢气销售价格差异大。

目前，外供加氢站价格主流区间在 60-80 元/KG，部分地区最低也需要 40 元/KG 左右，补贴平均在 10-12 元/KG。

以氢燃料重卡牵引车为例，百公里能耗成本至少超过 400 元，而同类型柴油车百公里能耗成本在 180-200 元。

因此，单从加氢成本的比较，以商用为主的氢燃料电池重卡，在当前与柴油车的市场竞争中一定会败下阵来。

氢燃料电池重卡未来已至

虽然难关重重，但氢燃料电池车在重卡领域的落地已经迎来了关键的起步期。

这个时期内，市场整体仍需以政策驱动为主。

但是在政策的推动下，国内积累数十年的燃料技术开始走向产业化，各路企业和资本纷纷入局。

2020 年 9 月 22 日，国家发改委、工信部等五部门发布关于开展燃料电池汽车示范应用的通知，将燃料电池汽车的购置补贴政策，调整为燃料电池汽车示范应用支持政策。

对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励。

一石激起千层浪，佛山、上海等城市发布各自的氢能产业发展规划。

氢燃料电池企业也迎来了集中发展。

龙头企业亿华通 2020 年 8 月在科创板上市。

今年 3 月 29 日，亿华通发布公告称，将与丰田在中国合资成立华丰燃料电池有限公司，推动商用车燃料电池发展，总投资约 80 亿日元。

首款产品计划于年内投入中国市场，2023 年正式投产燃料电池系统及电堆。

上汽集团、潍柴集团、雪人股份等国内大型企业也纷纷布局氢能源及氢燃料电池核心零部件产业，其中上市公司超过 30 家。

上汽旗下氢燃料电池子公司捷氢科技发布公告，计划 2022 年登陆科创板。

长城汽车公布了其氢能产业战略布局，并发布了氢动力系统全场景应用解决方案 —— 氢柠技术。

《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》明确表示：“重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用”，为入局企业指明了方向：燃料电池企业纷纷将技术路线锁定金属板，以适应商业车大功率需求。

不久前，亿华通公开表示，正在基于丰田汽车的金属双极板电堆进行合作开发，用以满足国内商用车厂商对燃料电池系统的需求。

5 月 8 日，燃料电池厂商爱德曼公布，其研发的 152kW 金属板燃料电池及其发动机通过了国家强检。

6 月 8 日开幕的第六届国际氢能与燃料电池汽车大会 (FCVC 2021) 上，电堆技术开发领域的新锐企业骥翀氢能携带其自主研发的 160kW 氢燃料电池电堆亮相，并公开表示同时实现了金属板材料防腐、导电与低成本，其电堆报价也处于全行业最低区间。

燃料电池的技术壁垒不断被打破，满足重卡需求的氢燃料电池系统随之不断涌现，找准细分切口是氢燃料电池重卡尽快落地的下一个步骤。

落地场景

随着绿色矿山、绿色码头建设的推进，氢燃料电池重卡可以选择这类场景先行落地。

相对于长途运输来说，矿山、码头、厂区等地相对封闭、路线固定，能够快速集中建设起加氢站，加氢难问题更易解决。

同时，这类使用场景多由大型集团统一管理，具备实施示范项目的条件，后期随着氢燃料电池重卡补贴政策逐渐明朗，对成本的敏感性更低。

氢燃料电池发动机企业氢途科技的发展轨迹，或许正是氢燃料电池车落地之路的缩影。

成立于 2016 年的氢途科技早期专注于公交车市场，匹配其电池系统的公交车创下了国内氢燃料电池公交车单车平均里程之最。

氢途科技合伙人付鹏表示，行业早期大多从公交车起步，但是从 2020 年疫情结束后，开始进入物流重卡领域。一方面技术在客车上得到了验证，另一方面成本也逐渐下降到了重卡可以接受的区间。

去年 9 月，装载氢途科技电池系统的重卡车型已经率先登上工信部推荐目录，目前正在钢铁、化工行业园区小范围试用。

付鹏认为，氢燃料重卡的进一步落地，不仅需要行业持续提高产品寿命和可靠性，降低成本，还需要制氢、加氢赛道的伙伴协同。

一旦政府奖励政策进一步明确，行业将共同延伸氢燃料重卡应用的宽度和长度。

据罗兰贝格预测，2025 年-2030 年，随着基础设施、技术革新和成本下降，氢燃料电池商用车将进入发展加速期，到 2030 年销量有望超 10 万辆。

规模化将带来车辆购置成本和氢气成本双重下降，氢燃料汽车全生命周期成本 TCO 竞争力将会随之大大提高。

更远的未来，氢燃料电池车的落地并不是一个结束，而是借助“氢储能”重构能源结构的开始。