2021 年是我国氢能产业规模示范元年。据中国氢能联盟数据显示,2021年中国氢气总产量达 3500 万吨左右,位居全球第一;可再生能源制氢方面,中国已成为全球最大的电解槽增量市场;中国碳达峰碳中和“1+N”相关文件发布、燃料电池汽车示范城市群等行动陆续启动,从国家到地方支持氢能发展的政策频出,氢能进入产业化提速阶段。氢能应用在交通领域主要体现在大于31吨的长途重卡上,这也导致了近几年氢燃料重卡成为行业关注的热点。那么氢燃料重卡从示范运营到被卡友接受,成为长途重卡的主力车型,还有多远的路要走呢?

我国氢燃料电池重卡现状

燃料电池重卡具有续航能力强、加氢速度快、低温性能优越等优点。首先,可以优先满足环保要求;其次,氢燃料的能量密度高,能够通过增加气瓶体积或提高储氢压力等方式提高续航能力,使得燃料电池重卡续航普遍能够达到400公里以上。所以,从应用场景来讲,燃料电池重卡更适用于长距离运输。同时,对于氢燃料电池重卡而言,制氢、储运及加注环节配套设施也必不可少,重卡运输路线要相对固定且较为可控。即燃料电池车适用于中长途、高载重、固定路线的货运场景。

我国的燃料电池汽车从2001年起步,到2016年之前大多是试验和示范运营,2008年北京夏奥会、2010年上海世博会均有燃料电池汽车作为公务车投入使用。2022年北京冬奥会,示范运行超1000辆氢燃料电池汽车,配备30多个加氢站,成为全球规模最大的一次燃料电池汽车示范。

在企业研发层面,以重汽为例,早在2014年就开始了氢燃料车的研发,2017年推出首台氢燃料电池码头牵引车,之后重汽氢能技术前进的脚步马不停蹄,先后在工信部产品公告上推出多款氢燃料重卡车型。2021年12月黄河X7系列4x2燃料电池牵引车亮相,搭载功率为160kW氢燃料电池,高压储氢瓶单次可加氢29.5kg,提供约560km续航里程;123kWh动力电池电驱动助力,前后两组车桥四个电机可输出707马力,最大扭矩转速1400r/min;同时能满足零下30摄氏度环境下的正常使用。

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再看潍柴,2019年以来,潍柴先后在山东潍坊、聊城、济宁、济南等地批量投放氢燃料电池公交车超过200辆,成为全球氢燃料电池商用车区域性示范投放产品最多的企业之一。2020年3月,潍柴20000台产能氢燃料电池发动机正式投产,是目前全球最大的氢燃料电池发动机制造基地。

在国家系列政策的扶持下,2018年以来全国有40余家整车企业和发动机企业布局燃料电池车市场。解放、东风、重汽、福田、陕汽、红岩、江铃、大运、徐工以及潍柴、解放动力等国内主流整车厂、发动机厂纷纷量产氢燃料电池重卡、燃料电池产品,并在电堆及关键材料、关键零部件、系统集成、整车集成等领域不断创新发展。

续航里程长,燃料加注时间短,关键材料及核心部件、系统的不断攻关,我国氢燃料电池重卡发展的速度正在进一步加快。

据中国电动汽车百人会相关数据显示:现阶段,我国氢燃料电池汽车基本以商用车为主。2021年我国燃料电池汽车产量为1790辆,销量为1596辆,同比分别增加49%和35%。截至2021年底,我国燃料电池汽车保有量约为9000辆,共建成218座加氢站。

2021年燃料电池汽车示范城市群首批名单公布。其中京津冀城市群示范推广车辆目标数量5300辆,加氢站49座;上海城市群示范推广车辆目标数量10000辆,加氢站100座;广东城市群示范推广车辆目标10000辆,加氢站200座;郑州城市群示范推广车辆目标5000辆,加氢站80座;河北城市群推广车辆目标数量7710辆。这标志着氢燃料电池车的推广进入了落地实施阶段。此外,从区域上看,山东城市群和成渝城市群均在氢能、燃料电池和关键材料及核心零部件技术方面取得一定成效。

随着5大示范城市群相继落地,“十四五”期间,燃料电池汽车及加氢站有望迎来大面积推广,根据中国汽车工程学会组织编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,2025年中国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右,加氢站1000座。2030年燃料电池汽车将达到100万辆左右,加氢站5000座。预期2021-2025年中国氢燃料电池汽车年复合增长率有望达到68%,预期市场规模有望达到800亿元。

成本、配套直接影响卡友对氢燃料车的接受度

对于普通的卡友而言,以目前氢燃料电池重卡动辄上百万的购买价格来看,距离他们还十分遥远。一次性购车成本和氢气成本高、基础设施少,导致氢燃料电池重卡短期内无法实现普及应用。

在购车成本中主要涉及燃料电池成本。从燃料电池的成本构成看,膜电极占电堆成本60%-70%,电堆占系统成本约60%。2021年国产电堆成为主流,国产膜电极产品纷纷实现批量生产。目前国内膜电极、电堆、系统等市场竞争日益加剧,电堆价格也降至2000元/kW以下,这使得系统价格有望下探到5000元/kW以内。

据相关企业预测,燃料电池系统成本将逐步低于1200元/kW,电堆将降至600元/kW,相比现在大约下降70%。

氢气成本目前仍然处于高位。由于市场用氢量不足,各地规模、氢源供应、加氢站类型不一,不同区域加氢站氢气销售价格差异较大。目前法规允许的外供加氢站价格主流区间在60-80元/kg,虽有部分补贴,但百公里的耗能成本仍和同类型柴油车存在巨额差价。只有随着规模化程度的提升,氢气到站的成本才能有望降低,到2030年可能降低至25元/kg,而只有当燃料加注成本降低到30元/kg以下时,燃料成本才会与汽油、柴油形成相应的竞争力。

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除了一次性购车成本、氢气成本,关键原材料和零部件也需进一步提升技术水平,更快国产化,加氢站的数量也会直接影响燃料电池汽车商业化的进程,可以说我国目前的氢能产业总体上仍然存在技术基础不牢固、产业体系不健全,规模效益不显著等问题。这也导致了目前我国氢燃料电池重卡的市场需求仍以政策驱动为主,距离卡友还比较遥远。

规模上量和技术创新是成本下降的主要推动因素。据电动汽车百人会相关资料显示,到2025年随着技术提高及规模效应,燃料电池核心材料及关键零部件成本也有不同程度明显降低,预测到2035年,氢燃料电池汽车成本将具有与内燃机汽车同等的竞争力,并基本接近国外先进水平。或许到那个时候,才能让更多卡友用得起氢燃料电池重卡。