柴油貨車污染情況嚴重 重卡減排勢在必行

保有量只占全國總量的 7.9%，一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及顆粒物的排放量，卻分別占到汽車排放總量的 10%、18.8%、60% 與 84.6% 以上。

這是最新《中國移動源環(huán)境管理年報(2019)》所顯示的柴油貨車污染情況。

柴油貨車一般為重型貨車，即我們通常所說的重卡。

主要用于基礎設施建設、工業(yè)生產、公路貨物運輸、碼頭貨物運輸等。

其“重載”功能要求必須使用功率更高的柴油發(fā)動機，會造成嚴重污染。

我國擁有全球最大的重卡市場，產量約占全球產量的 50%，位居世界第一。

所以，重卡減排，勢在必行。

“重型汽車不可能用純電動”

早在三年前，重卡行業(yè)在國務院《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》的驅動下，掀起了一陣“純電動”之風。

解放、重汽、陜汽、大運、比亞迪等車企都曾力推純電動重卡。

然而，由于成本高、自重大、續(xù)航里程短、動力不足等，純電動重卡僅是曇花一現。

據汽車總站網數據顯示，新能源卡車銷量在 2018 年達到最高點后，就開始出現斷崖式下跌。

2020 年的前 5 個月，銷量僅為 12693 輛。

而且，新能源卡車的占比也一直處于低位。

面對純電動重卡的“叫好不叫座”，在“30/60”升級減排目標下，沉淀多年的氫燃料電池為重卡轉型帶來了新的機會。

在 2019 年的“跨國公司領導人青島峰會”上，山東重工、濰柴集團、中國重汽董事長譚旭光曾做出“重型汽車不可能用純電動”的推論。

他認為，未來的長途用車仍以柴油機為主，短途會被混合動力替代。

燃料電池可能是重型商用車的終極路線。

如今，這個預言似乎正在一步步走向現實。

去年 12 月 25 日，濰柴宣布首臺國產 200 噸以上氫燃料-鋰電池混合能源礦用卡車自卸車成功下線。

由濰柴動力、中國氫能聯盟、國家能源集團聯合研發(fā)。

4 月 22 日，川威集團、億華通、大運汽車三方簽約，聯合開展“西部首條氫燃料電池重卡示范線”項目。

6 月 8 日，長城控股旗下未勢能源科技與大運、東風、福田三家企業(yè)合作發(fā)布“百輛氫能重卡示范項目”。

由未勢能源，搭載上燃動力自主研發(fā)的 111KW 燃料電池系統(tǒng)超越-300EP，聯合開發(fā)的氫能重卡車型，配套雄安新區(qū)“容易線”建筑骨料運輸需求。

各大車企、氫燃料電池研發(fā)集團紛紛“抱團”入局。

這也從側面透露出一個信息：氫燃料電池車為重卡轉型提供了新可能。

同樣，重卡也為多年來“叫好不叫座”的氫燃料電池車找到了一條可落地變現的路。

氫燃料電池車入局為何選重卡?

從理論上來看，氫是終極的清潔能源。

在氫燃料電池中，氫氣進入電池，在催化劑的作用下氧氣與質子(氫離子)和電子共同產生化學反應，為車輛提供電能。

水和熱量是唯一的排放物。

這種沒有污染的電池，早在 1838 年就已經問世。

隨后在太空(1960 年 NASA 采用的培根燃料電池)、發(fā)電、小型機械和電氣設備供能等領域大放異彩。

1991 年，Roger Billings 研發(fā)了第一輛氫燃料汽車，氫燃料電池技術正式進軍汽車領域。

2009 年，中國通過購置補貼的方式支持氫燃料電池車的發(fā)展。

然而，由于核心技術和關鍵零部件缺失、國內企業(yè)創(chuàng)新能力不強、加氫設施建設難等難題，氫燃料電池車在與純電動的“較量”中逐漸敗下陣來。

截至 2020 年底，我國氫燃料電池車累計保有量僅 7000 多輛。

去年 9 月，氫燃料電池終于迎來轉機。

在第七十五屆聯合國大會上，我國提出：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和”。

碳中和的實現必須推動上游高耗能行業(yè)及下游應用同步轉型，而氫能則是實現碳中和的重要路徑。

在下游應用的轉型中，為減少排放，需要減少直接化石燃料的使用，提高用電比例，交通就是其中重要環(huán)節(jié)。

生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國移動源環(huán)境管理年報(2019)》顯示，汽車是移動源污染排放的主要“貢獻者”。

其中，柴油貨車使用強度高、單車排放大，保有量雖然只占汽車的 7.9%，但一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及顆粒物的排放量，卻分別占到汽車排放總量的 10%、18.8%、60% 與 84.6% 以上。

為實現碳中和，交通領域的電動化為大勢所趨。

而商用車，尤其是柴油貨車則是交通運輸邁向碳中和繞不過去的“檻兒”。

無獨有偶，同樣是在 2020 年 9 月，國家發(fā)改委、工信部等五部門發(fā)布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》，將燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為燃料電池汽車示范應用支持政策。

當時，行業(yè)目光大多被“以獎代補”吸引，其實《通知》還釋放了另一重大信息：“重點推動燃料電池汽車在中遠途、中重型商用車領域的產業(yè)化應用”。

從通知中各類車型積分的計算方法中也可以看到，補貼力度最大的車型是重型貨車。

氫燃料電池重卡與“30/60”目標緊密相連，加速了落地速度。

另一方面，從氫燃料電池技術本身來看，重卡的確是為其“量身定做”的應用場景。

相較于純電，氫燃料電池有以下優(yōu)點：

能量密度更高;

在相同續(xù)駛里程下，氫燃料電池重卡憑借自重低的優(yōu)勢增加有效荷載;

氫燃料電池車能在 10-15 分鐘內完成氫氣加注;

氫氣沒有工作溫度限制。

最后一點至關重要，因為低溫一直是鋰電池的“天敵”。

這決定了氫燃料電池車適用于固定路線、中長途干線和高載重的場景中。

純電動重卡續(xù)駛里程較短、充電時間較長。

即便采用換電模式減少充電時間，也只能在換電站輻射的作業(yè)半徑內進行運輸工作。提升續(xù)航里程將面臨載重量的降低。

這些因素都大大限制了電動重卡的適用場景，為氫燃料電池車的進入留下了空間。

氫燃料電池重卡“降本提效”之困

重卡動力轉型已是大趨勢，但氫燃料電池車入局重卡的過程也并非一帆風順。

從整個行業(yè)來看，目前氫燃料電池車的小爆發(fā)主要集中在城市客車。

據高工產業(yè)數據顯示，2020 年我國氫燃料電池汽車銷量為 1497 輛。

其中，氫燃料電池客車銷量為 1351 輛，而氫燃料電池專用車銷量僅為 146 輛。

據公開信息顯示，共有 66 款燃料電池汽車入選新能源汽車推薦目錄。

客車占據半壁江山，共有 30 款。其余為牽引車、抑塵車、自卸車、運輸車、洗掃車……

今年以來，運營氫燃料電池公交車的城市和區(qū)域不斷增加。

馬鞍山市、烏海市、青島市、常熟市、佛山市、張家口市、濟南市等地的燃料電池公交車紛紛投入運營。

相比之下，重卡車型顯得冷冷清清。

之所以會出現這一現象，是因為公共交通工具與私人運輸工具的性質不同。

公共交通通過政府的財政進行補貼。

為了確保“肥水不流外人田”，無論是出于完成減排任務還是為了刺激氫燃料電池汽車產業(yè)的發(fā)展，地方政府顯然更愿意把這筆錢花在本地公交車上。

而重卡是運輸公司和個體從業(yè)者的“賺錢工具”，注重成本與利潤的比較，而且行駛路線不固定。

在加氫站數量遠遠難以滿足需求的情況下，運輸公司和個體從業(yè)者都不敢輕易接受氫燃料電池重卡這個新事物。

背后的深層次問題仍然是氫燃料電池車“降本提效”不足，加氫基礎設施和氫燃料電池汽車的技術尚不成熟，整車購置和加氫成本仍然較高。

從提效方面來看，雖然氫燃料電池高功率、能量密度大，更能滿足重卡對于載重量的要求。但目前的技術仍然難以在量產中釋放氫燃料電池的優(yōu)勢。

重卡的載重量高達數 10 噸，運輸單程動輒數百、上千公里，應用場景較為復雜，對電池系統(tǒng)使用壽命、效率、系統(tǒng)功率大小要求更高。

氫燃料重卡技術路線

當前，氫燃料電池存在石墨、金屬、復合雙極板三種技術路線。

短中期兼具壽命和效率的石墨雙極板電堆路線是主流，但石墨雙極板電堆自有的功率密度上限特點(4.3KW/L 左右)將制約石墨雙極板電堆所能達到的系統(tǒng)功率水平。

而若以多個石墨雙極板電堆串并聯實現大功率系統(tǒng)，則又有著配套系統(tǒng)復雜、體積龐大、穩(wěn)定性弱等弊端。

要實現氫燃料電池在重卡的應用，業(yè)界將目光轉向了金屬板。

金屬雙極板具有比功率密度高、低溫自啟動能力強、阻氣性好、結構強度高、量產成本低、工藝簡單、工序少等優(yōu)點，一直被認為將替代石墨雙極板。

然而，金屬板應用又帶來了“降本”難題。

金屬在燃料電池酸性電化學環(huán)境下容易腐蝕，抗腐蝕兼具良好導電性的貴金屬成本過高，導致整車成本難以滿足商業(yè)化要求。

據《中國氫燃料電池重卡行業(yè)發(fā)展白皮書》測算，在不考慮補貼的情況下，氫燃料牽引車的基準配置(110KW 電堆 + 100KWH 電池)購置成本在 2025 年才能與鋰電池相當。

加氫成本

另一方面，降低加氫成本也是氫燃料重卡商業(yè)化中不可忽視的問題。

由于市場用氫量不足，各地規(guī)模、氫源供應、加氫站類型不一，不同區(qū)域的加氫站氫氣銷售價格差異大。

目前，外供加氫站價格主流區(qū)間在 60-80 元/KG，部分地區(qū)最低也需要 40 元/KG 左右，補貼平均在 10-12 元/KG。

以氫燃料重卡牽引車為例，百公里能耗成本至少超過 400 元，而同類型柴油車百公里能耗成本在 180-200 元。

因此，單從加氫成本的比較，以商用為主的氫燃料電池重卡，在當前與柴油車的市場競爭中一定會敗下陣來。

氫燃料電池重卡未來已至

雖然難關重重，但氫燃料電池車在重卡領域的落地已經迎來了關鍵的起步期。

這個時期內，市場整體仍需以政策驅動為主。

但是在政策的推動下，國內積累數十年的燃料技術開始走向產業(yè)化，各路企業(yè)和資本紛紛入局。

2020 年 9 月 22 日，國家發(fā)改委、工信部等五部門發(fā)布關于開展燃料電池汽車示范應用的通知，將燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為燃料電池汽車示范應用支持政策。

對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業(yè)化攻關和示范應用給予獎勵。

一石激起千層浪，佛山、上海等城市發(fā)布各自的氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

氫燃料電池企業(yè)也迎來了集中發(fā)展。

龍頭企業(yè)億華通 2020 年 8 月在科創(chuàng)板上市。

今年 3 月 29 日，億華通發(fā)布公告稱，將與豐田在中國合資成立華豐燃料電池有限公司，推動商用車燃料電池發(fā)展，總投資約 80 億日元。

首款產品計劃于年內投入中國市場，2023 年正式投產燃料電池系統(tǒng)及電堆。

上汽集團、濰柴集團、雪人股份等國內大型企業(yè)也紛紛布局氫能源及氫燃料電池核心零部件產業(yè)，其中上市公司超過 30 家。

上汽旗下氫燃料電池子公司捷氫科技發(fā)布公告，計劃 2022 年登陸科創(chuàng)板。

長城汽車公布了其氫能產業(yè)戰(zhàn)略布局，并發(fā)布了氫動力系統(tǒng)全場景應用解決方案 —— 氫檸技術。

《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》明確表示：“重點推動燃料電池汽車在中遠途、中重型商用車領域的產業(yè)化應用”，為入局企業(yè)指明了方向：燃料電池企業(yè)紛紛將技術路線鎖定金屬板，以適應商業(yè)車大功率需求。

不久前，億華通公開表示，正在基于豐田汽車的金屬雙極板電堆進行合作開發(fā)，用以滿足國內商用車廠商對燃料電池系統(tǒng)的需求。

5 月 8 日，燃料電池廠商愛德曼公布，其研發(fā)的 152kW 金屬板燃料電池及其發(fā)動機通過了國家強檢。

6 月 8 日開幕的第六屆國際氫能與燃料電池汽車大會 (FCVC 2021) 上，電堆技術開發(fā)領域的新銳企業(yè)驥翀氫能攜帶其自主研發(fā)的 160kW 氫燃料電池電堆亮相，并公開表示同時實現了金屬板材料防腐、導電與低成本，其電堆報價也處于全行業(yè)最低區(qū)間。

燃料電池的技術壁壘不斷被打破，滿足重卡需求的氫燃料電池系統(tǒng)隨之不斷涌現，找準細分切口是氫燃料電池重卡盡快落地的下一個步驟。

落地場景

隨著綠色礦山、綠色碼頭建設的推進，氫燃料電池重卡可以選擇這類場景先行落地。

相對于長途運輸來說，礦山、碼頭、廠區(qū)等地相對封閉、路線固定，能夠快速集中建設起加氫站，加氫難問題更易解決。

同時，這類使用場景多由大型集團統(tǒng)一管理，具備實施示范項目的條件，后期隨著氫燃料電池重卡補貼政策逐漸明朗，對成本的敏感性更低。

氫燃料電池發(fā)動機企業(yè)氫途科技的發(fā)展軌跡，或許正是氫燃料電池車落地之路的縮影。

成立于 2016 年的氫途科技早期專注于公交車市場，匹配其電池系統(tǒng)的公交車創(chuàng)下了國內氫燃料電池公交車單車平均里程之最。

氫途科技合伙人付鵬表示，行業(yè)早期大多從公交車起步，但是從 2020 年疫情結束后，開始進入物流重卡領域。一方面技術在客車上得到了驗證，另一方面成本也逐漸下降到了重卡可以接受的區(qū)間。

去年 9 月，裝載氫途科技電池系統(tǒng)的重卡車型已經率先登上工信部推薦目錄，目前正在鋼鐵、化工行業(yè)園區(qū)小范圍試用。

付鵬認為，氫燃料重卡的進一步落地，不僅需要行業(yè)持續(xù)提高產品壽命和可靠性，降低成本，還需要制氫、加氫賽道的伙伴協同。

一旦政府獎勵政策進一步明確，行業(yè)將共同延伸氫燃料重卡應用的寬度和長度。

據羅蘭貝格預測，2025 年-2030 年，隨著基礎設施、技術革新和成本下降，氫燃料電池商用車將進入發(fā)展加速期，到 2030 年銷量有望超 10 萬輛。

規(guī)?；瘜碥囕v購置成本和氫氣成本雙重下降，氫燃料汽車全生命周期成本 TCO 競爭力將會隨之大大提高。

更遠的未來，氫燃料電池車的落地并不是一個結束，而是借助“氫儲能”重構能源結構的開始。

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