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【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？

【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？ 运联智库
2021-12-28
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导读：【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？

核心导读：

 1）“双碳”背景下，氢能的热度逐渐上升，国内外各大主机厂陆续布局氢能赛道。国外氢燃料电池主要是主机厂研发，国内主机厂依托于电堆及系统厂商；由于国外研究时间较早，技术经过多次迭代，所以国外氢能重卡的产品成熟度高于国内，但产业化进程相差不大； 

2）从成本的角度分析，未来氢能重卡的TCO成本将低于燃油重卡，技术层面的突破将为氢能重卡降本推波助澜； 

3）随着政策的推动、应用场景的增多，氢能重卡将迎来黄金发展机遇期。

“双碳”背景下，氢能重卡成为各大主机厂重点探索的方向 

氢能是清洁、高效、安全和可持续的二次能源。对于排放要求日趋严格的交通领域，氢能成为各大主机厂争先布局的新能源赛道。
 
1.1 主机厂陆续布局，抢占氢能赛道
 
当下，氢能被称为21世纪的“绿色黄金”。对于排放要求越来越严格的汽车运输市场而言，氢能成为了各家主机厂争先布局的赛道。
 
纵观整个商用车市场，国内的主流主机厂基本上都参与到氢能重卡布局上来。在战略规划和协议的支撑下，这些主机厂已经形成了初步的交付和运营，比如东风、重汽、陕汽、上汽红岩、大运汽车、北奔重汽、江铃重汽等。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
 
1.2 固定场景下氢能重卡市场化程度加深
 
今年11月，上汽红岩首批氢能重卡在鄂尔多斯投入运营，主要用于鄂尔多斯市的露天煤矿的运输；与此同时，上汽红岩在鄂尔多斯投资20亿打造全球首个氢能产业链。
 
而此前，氢燃料车基本上是以城市公交为主，最终买单者几乎都是地方政府。但从目前市场中投入运营的氢能重卡来看，在矿山、港口、码头、钢铁厂等场景中，氢能重卡逐渐受欢迎。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
 
虽然投入市场中运营的氢能重卡，其应用场景与纯电重卡类似，都是较为封闭的，总体上还是以短途为主；不过，最终买单者已经从政府部门逐渐变成了煤矿、钢铁等企业。这是氢能重卡在车用领域逐渐市场化的一个重要信号，说明氢能重卡已经逐渐触发民间内需。目前，氢能重卡都是在较为特殊的场景下运营，但现在大型物流企业的接受程度很高，这也进一步为氢能重卡加深市场化程度奠定基础。
 
1.3 国外由主机厂来推动氢能重卡产业进程，国内主要是电堆及系统厂商
 
1）国外：主机厂自主研发氢燃料电池重卡
 
丰田和现代是最早一批研究氢燃料电池重卡的车企。丰田在氢燃料乘用车上已经建立了领先的优势，但是产业化的进程比较缓慢。目前，丰田在不断加码氢燃料重卡，市场也由北美逐渐拓展至了亚洲，并与多家企业进行了合作，但迄今为止丰田的氢燃料重卡并没有实际交付用户运营的案例。
 
现代在氢燃料电池上的研究略早于丰田，但是在氢燃料电池重卡发布的节奏上晚于丰田，不过现代已经有实际交付运营的氢燃料电池重卡。
 
纵观整个国外市场的氢能重卡的玩家，基本上都是整车厂为主，在整个氢能产业链上也是依托整车企业来推动其发展进程。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
 
2）国内：主机厂的燃料电池主要依托电堆及系统厂商
 
纵观整个国内市场的参与者，除了上汽、潍柴等少数由主机厂来驱动燃料电池汽车产业发展以外，其他的更多是由燃料电池电堆及系统厂商。当由电堆及系统厂商主导时，则以“主机厂+燃料电池电堆及系统企业”的形式一起推动氢能重卡的应用和产业化。
 
由于国内氢能政策近几年才落地，而且发展氢能的一些设备和原材料需要从国外采购，主机厂自主研发的成本较高，所以，主机厂基本是采取与电堆及系统厂商合作的形式来推动氢能产业的发展。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
 
3）国外技术高于国内，产业化进程相差不大
 
从产业技术来看，丰田燃料电池重卡已经经过三次技术迭代，产品相对成熟，不过产业化落地缓慢。现代已于去年7月交付了第一批氢能重卡XCIENT Fuel Cell，搭载的是190kW的氢燃料电池系统，是目前市场中最高功率最高的氢燃料电池系统。但是国内目前氢燃料电池系统功率最大不超过100kW，未来技术突破还有很长一段路要走。
 
从产品交付的情况来看，江铃氢燃料重卡是国内外第一家实际交付运营的整车企业，交付的时间早于现代。
 
从整体来看，整个氢燃料重卡市场，国内国外基本上处于同一个起跑线。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？

从经济性的角度分析，氢能重卡的成本将低于燃油重卡 

2.1 降本空间广阔，未来TCO成本可低于燃油重卡
 
尽管氢能在政策和国际形势的推动下热度很高，但受限于技术水平和产业链发展不足，氢能重卡的成本问题阻碍了“柴改氢”进程。
目前，由于全球氢能产业规模较小，固定成本比较高，无法利用规模化来进行降本，导致氢能重卡的购置成本远高于纯电动重卡和柴油重卡。以大运此前交付运营的氢能重卡来看，60辆车的价格为9576万元，相当于每辆氢能重卡的价格为159.6万元。对比普通的燃油重卡来说，单辆氢能重卡的购置成本要高上3-4倍。
我们选取三类同类型，功能相同、配置相近的氢燃料重卡、纯电重卡（换电重卡）和燃油重卡进行TCO测算（假定运输场景、保险费用和人工成本相同）。
 
根据运联研究院对三者的TCO进行拆分测算，其中纯氢燃料重卡每百公里的TCO成本约为998.8元，纯电动重卡每百公里的TCO成本约为570.6元，而燃油重卡每百公里的TCO成本约为671.5元。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
从整个TCO的成本来看，燃料电池重卡的购置成本和燃料费用占比较高，购置成本达到22%，燃料成本达到40%。对比纯电和燃油重卡来说，氢燃料重卡TCO成本并不占据优势。但根据目前市场的状况，预估2030年燃料电池重卡的购置成本可以降低50%，意味着，TCO中的购置成本可以降低到109.5元/百公里。
 
从燃料的角度来说，2030年依靠可再生能源发电可使得氢气的制取成本下降，加之依靠规模化降本，预估氢气价格最终可以降到18元/kg。这样算下来，氢燃料重卡的TCO成本可以降到669.3元，低于燃油重卡。
 
2.2 技术层面的突破将成为氢能重卡降本的前提
技术的成熟度与氢能重卡的购置成本和运营成本密切相关。技术成熟将为氢能重卡降本推波助澜。
 
从购置成本来看，燃料电池的核心零部件占据了购置成本的最大头。目前，燃料电池的核心零部件，例如质子交换膜、双极版及镀电工艺、膜电极制备工艺等技术国产化的趋势明显，未来达成量产后，购置成本降低效果显著。
 
从运营成本来看，氢气价格高低对于未来氢能重卡的推广应用至关重要。目前，由于制、储、加氢的相关环节的技术成熟度不高，导致氢气价格较高。从制氢的角度来看，未来依托可再生能源发电降低电解水制氢的用电成本，制氢的成本会降低；从储运的角度，依托液态运输可提高加氢站单站供应能力，储运效率提升，储运成本会降低；从加氢的角度，加注设备、储存设备的国产化程度的提升，会降低运营成本和维护成本。氢气的各个环节的成本降低之后，氢能重卡的价格会下降。 

从不同角度来看，未来氢能是重卡的“官配” 

3.1 从政策法规的角度：引导日趋完善，助力氢能产业良性发展
“双碳”目标下，绿色转型已是大势所趋，新能源成为热门赛道。氢能产业的快速发展和提升，离不开政策的引导和支持。
 
2021年，氢能产业被写入《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》，成为六大未来产业之一。交通运输领域，氢燃料电池作为氢能产业落地的重要载体，也借此搭上了“十四五”规划的东风，迎来下一个新能源风口。
据统计，目前北京、上海、广州、浙江等13个省份先后制定了氢燃料电池汽车产业相关的政策和规划，涉及面较广，对加氢站的规划建设、氢燃料电池汽车的推广应用和核心产业链的布局等都进行了详细的部署。
 
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
 
3.2 从使用场景的角度：重卡长距离、路线固定特点显著
 
首先，重卡的行驶路线相对固定，因此对于建设难度较大的加氢站的布局可以更有针对性。通过较少的投资，在相关干线物流的路线布局加氢站就可以解决氢能补给问题。
 
其次，氢燃料电池没有纯电动在续航里程里程方面的制约，并且拥有更高的能量密度允许氢燃料电池车型以更小的质量增量换取更长的续航增加。加氢时间比较短，充一次氢气，可以行驶数百公里，与传统燃油车无异。所以对于更加看重经济效益的重卡来说，氢燃料电池更加优于纯电动技术。
最后，锂电池在低温环境下能量密度会降低，甚至会出现断电等故障，这一技术难题至今解决起来难度较大。氢燃料电池则不容易受气温低的影响，在低温环境中仍能保持正常使用；此外，氢燃料电池能量密度更高，对比要背一块几吨重的纯电动车来说，氢燃料电池自重低，效率更高。
【运联研究】氢能重卡能否取代燃油重卡？
从目前市场中氢能重卡的运营情况来看，其应用场景与纯电动重卡类似，都是相对封闭的场景，例如矿山、煤炭、港口等固定运输专线、支线短驳等。但是，氢燃料重卡具有的载重效率高、便于长途运输、便于低温启动、充氢速度快等诸多优势。所以，氢能技术路线更加符合重卡的运营要求，未来随着氢能产业链的迅速发展，氢能重卡或迎来黄金发展机遇。

 

 

【声明】内容源于网络
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