專欄作者：宋佳 - 中科創星
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保有量只佔全國總量的 7.9%，一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及顆粒物的排放量，卻分別佔到汽車排放總量的 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，即我們通常所説的重卡。

主要用於基礎設施建設、工業生產、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，產量約佔全球產量的 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，重卡行業在國務院《打贏藍天保衞戰三年行動計劃》的驅動下，掀起了一陣 “純電動” 之風。

解放、重汽、陝汽、大運、比亞迪等車企都曾力推純電動重卡。

然而，由於成本高、自重大、續航里程短、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 年達到最高點後，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，新能源卡車的佔比也一直處於低位。

面對純電動重卡的 “叫好不叫座”，在 “30/60” 升級減排目標下，沉澱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峯會” 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，濰柴宣佈首台國產 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。

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範線” 項目。

6 月 8 日，長城控股旗下未勢能源科技與大運、東風、福田三家企業合作發佈 “百輛氫能重卡示範項目”。

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

各大車企、氫燃料電池研發集團紛紛 “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。

隨後在太空（1960 年 NASA 採用的培根燃料電池）、發電、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展。

然而，由於核心技術和關鍵零部件缺失、國內企業創新能力不強、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，氫燃料電池終於迎來轉機。

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，採取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭於 2030 年前達到峯值，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節。

生態環境部發布的《中國移動源環境管理年報（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，保有量雖然只佔汽車的 7.9%，但一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物及顆粒物的排放量，卻分別佔到汽車排放總量的 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，國家發改委、工信部等五部門發佈《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》，將燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為燃料電池汽車示範應用支持政策。

當時，行業目光大多被 “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。

相較於純電，氫燃料電池有以下優點：

能量密度更高；
在相同續駛里程下，氫燃料電池重卡憑藉自重低的優勢增加有效荷載；
氫燃料電池車能在 10-15 分鐘內完成氫氣加註；
氫氣沒有工作温度限制。

最後一點至關重要，因為低温一直是鋰電池的 “天敵”。

這決定了氫燃料電池車適用於固定路線、中長途幹線和高載重的場景中。

純電動重卡續駛里程較短、充電時間較長。

即便採用換電模式減少充電時間，也只能在換電站輻射的作業半徑內進行運輸工作。提升續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並非一帆風順。

從整個行業來看，目前氫燃料電池車的小爆發主要集中在城市客車。

據高工產業數據顯示，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。

客車佔據半壁江山，共有 30 款。其餘為牽引車、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”，無論是出於完成減排任務還是為了刺激氫燃料電池汽車產業的發展，地方政府顯然更願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者都不敢輕易接受氫燃料電池重卡這個新事物。

背後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，更能滿足重卡對於載重量的要求。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，應用場景較為複雜，對電池系統使用壽命、效率、系統功率大小要求更高。

氫燃料重卡技術路線

當前，氫燃料電池存在石墨、金屬、複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功率水平。

而若以多個石墨雙極板電堆串並聯實現大功率系統，則又有着配套系統複雜、體積龐大、穩定性弱等弊端。

要實現氫燃料電池在重卡的應用，業界將目光轉向了金屬板。

金屬雙極板具有比功率密度高、低温自啓動能力強、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化要求。

據《中國氫燃料電池重卡行業發展白皮書》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化中不可忽視的問題。

由於市場用氫量不足，各地規模、氫源供應、加氫站類型不一，不同區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間在 60-80 元/KG，部分地區最低也需要 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化，各路企業和資本紛紛入局。

2020 年 9 月 22 日，國家發改委、工信部等五部門發佈關於開展燃料電池汽車示範應用的通知，將燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為燃料電池汽車示範應用支持政策。

對符合條件的城市羣開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示範應用給予獎勵。

一石激起千層浪，佛山、上海等城市發佈各自的氫能產業發展規劃。

氫燃料電池企業也迎來了集中發展。

龍頭企業億華通2020 年 8 月在科創板上市。

今年 3 月 29 日，億華通發佈公告稱，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展，總投資約 80 億日元。

首款產品計劃於年內投入中國市場，2023 年正式投產燃料電池系統及電堆。

上汽集團、濰柴集團、雪人股份等國內大型企業也紛紛佈局氫能源及氫燃料電池核心零部件產業，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佈公告，計劃 2022 年登陸科創板。

長城汽車公佈了其氫能產業戰略佈局，併發布了氫動力系統全場景應用解決方案——氫檸技術。

《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》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化應用”，為入局企業指明瞭方向：燃料電池企業紛紛將技術路線鎖定金屬板，以適應商業車大功率需求。

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

5 月 8 日，燃料電池廠商愛德曼公佈，其研發的 152kW 金屬板燃料電池及其發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，電堆技術開發領域的新鋭企業驥翀氫能攜帶其自主研發的 160kW 氫燃料電池電堆亮相，並公開表示同時實現了金屬板材料防腐、導電與低成本，其電堆報價也處於全行業最低區間。

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隨之不斷湧現，找準細分切口是氫燃料電池重卡儘快落地的下一個步驟。

落地場景

隨着綠色礦山、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。

相對於長途運輸來説，礦山、碼頭、廠區等地相對封閉、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一管理，具備實施示範項目的條件，後期隨着氫燃料電池重卡補貼政策逐漸明朗，對成本的敏感性更低。

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

成立於 2016 年的氫途科技早期專注於公交車市場，匹配其電池系統的公交車創下了國內氫燃料電池公交車單車平均里程之最。

氫途科技合夥人付鵬表示，行業早期大多從公交車起步，但是從 2020 年疫情結束後，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間。

去年 9 月，裝載氫途科技電池系統的重卡車型已經率先登上工信部推薦目錄，目前正在鋼鐵、化工行業園區小範圍試用。

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

一旦政府獎勵政策進一步明確，行業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，隨着基礎設施、技術革新和成本下降，氫燃料電池商用車將進入發展加速期，到 2030 年銷量有望超 10 萬輛。

規模化將帶來車輛購置成本和氫氣成本雙重下降，氫燃料汽車全生命週期成本 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並不是一個結束，而是藉助 “氫儲能” 重構能源結構的開始。

專欄作者：宋佳 - 中科創星 智能車參考 出品 | 公眾號 AI4Auto

純電託不起的重卡，憑什麼氫燃料行