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新能源汽車里,重卡上路有一定難度;而在新能源重卡里,氫能重卡上路的難度更大。雖然氫能有諸多優點,并且大多數人認為,氫能重卡才是未來,但因種種因素,想要大面積推廣并不是一件簡單的事情。
好在不少地方政府,積極支持氫能重卡落地,最近,不斷出臺相關補貼優惠政策,試圖從產業鏈角度,助力氫能重卡發展,促進地方經濟生升級,借此東風,相關企業對氫能重卡也做出了重要探索,已經取得初步成績,我們相信,在地方政府的發力下,企業的專注下,氫能重卡有望很快上路。
一、氫能重卡批量上路難的癥結所在
我國公路貨運量常年保持較高水平,重卡的使用是必然之舉,但如此之大的傳統重卡使用,與我國“碳達峰”“碳中和”的政策背道而馳,因此發展氫能重卡成了必經之路。
有人說,全球范圍內氫能源技術被豐田汽車壟斷,所以,中國才去研發電動汽車,其實不然,我國在氫能汽車,特別是重卡汽車的研究方面,取得了長足的進展,只是面臨著上路的種種困擾。
新能源汽車在乘用車領域的增速不斷加快,但重卡市場的化石能源替代卻困難重重。從短期來看,純電用車的系統成本略占優勢,但是從長遠發展以及氫燃料電池的技術不斷地更新迭代速度來看,電動化無法成為重卡領域碳中和的主要解決方案。
氫能燃料電池重卡是純電動重卡的替代品,純電動汽車充電時間過長及續駛里程過短的兩個關鍵性短板,均被氫燃料電池克服。另外,氫能重卡可在零下30度的環境溫度下使用,而鋰電車在東北冬季效果就不太理想。
而且,我國氫燃料電池汽車的發展采取先商用車后乘用車路線,以重型卡車為切入點,氫燃料電池汽車適合固定路線、中長途干線和高載重場景。
減碳壓力疊加政策要求,傳統重卡迫切需要“升級”,氫能汽車才是未來,這一點無可置疑,氫燃料電池在乘用車領域不具備競爭力,而與重卡結合更具優勢,氫能重卡以真正零排放、效率高、加注時間短、續航里程長、極寒環境下可正常運行等特性和優勢必將成為我國公路上的主角。
從環保角度說,氫能重卡優點多多。交通運輸領域的減排一直是行業關注焦點,而重型卡車的污染物排放尤其突出,2021年,重型貨車在中國道路車輛保有量中的占比僅為4%,但其氮氧化物排放占比高達道路車輛排放總量的79.8%,顆粒物排放占比高達58.5%。
氫能是全球公認最理想的清潔能源之一,氫氣的熱值是汽油的3倍,焦炭的4.5倍。氫能重卡排放出的尾氣,就是水蒸氣,根據測算,用氫能重卡取代柴油重卡,每輛車每年可以減碳80噸。
從應用角度說,氫能重卡優勢也不小,與鋰離子動力電池最大的不同是,氫燃料電池加氫就像加油一樣,只需5—15分鐘就能加滿。例如,配備116千瓦的燃料電池動力系統氫燃料電池重卡,僅需五分鐘便可完成氫燃料加注,加注一次可實現420公里超長續航,一輛車每年可減少近200噸二氧化碳排放,而且牽引動力比燃油車大大提升。
與柴油燃料技術相比,氫燃料在規模和數量上更相似,而且在運營操作上更熟悉,這可能會減少過度障礙。燃油重卡退出歷史舞臺只是時間問題,而氫能重卡是重卡領域未來最為環保的選擇。
正如豐田所說的那樣,布局氫能重卡正是在創造一個全新的未來。因為有如此多的優點,國家很早就重視氫能的發展,早在2016年,國家發改委、能源局聯合印發了能源技術革命創新行動計劃,將氫燃料電池技術作為重要技術之一;在汽車產業中長期發展規劃中提出,逐步擴大燃料電池汽車試點示范范圍。
在重卡領域,無論是電動還是氫燃料替代,并非受到技術的限制,而是商用化成本的制約。
目前氫燃料電池技術相對成熟,但成本在過去較長一段時間內制約著氫能重卡的利用發展。拋開應用端,從產業鏈來講,氫氣的制備、儲存、運輸等環節對比傳統燃油車型所需技術、成本是不可忽視的關鍵因素。
氫能重卡成本主要由車輛購置成本和用氫成本(使用成本)構成,二者都比較高昂。
在汽車工業發達的德國,目前氫能重卡價格超過50萬歐元,而柴油卡車的價格僅為12萬歐元;在我國,購置一臺氫能重卡約為150萬元,購置鋰電重卡的費用約為150萬元、而燃油重卡的費用才30萬元。整車成本高主要是因為當前常用的PEM燃料電池系統價格較高且未批量化生產。
不僅如此,氫能重卡使用成本約是燃油重卡的2倍以上,氫能重卡用氫成本約為5.1-6.8元/km,遠高于傳統燃油重卡的2.4-2.6元/km、鋰電重卡的2.7-3.06元/km。
這又回到了制氫上,制氫電力成本高、制氫效率低以及儲運技術瓶頸等因素拉高氫氣成本,高昂購置成本與使用成本疊加,制約氫能重卡的市場需求。
隨著技術進步和產業規模化發展,整車成本和用氫成本有望大幅降低,似乎有一定道理,但批量化生產可顯著降低成本,但沒有廣泛的應用,就不可能批量生產,這成了一對矛盾。把傳統卡車改裝成氫能燃料電池重卡,能否節省成本,還需要實踐的驗證。
氫能重卡上路的難點還在配套上,氫氣的生產、儲存、運輸環節環環相扣,一個環節不暢,就將影響氫能重卡上路。
氫能重卡上路,加氫站必不可少。目前,加氫站的數量制約著氫能重卡的使用,加氫站尚未大規模覆蓋前,應用場景的開拓受到制約。拿德國來說,2027在德國道路上投入5000輛40噸級氫能電動卡車,從石勒蘇益格-荷爾斯泰因州開始約需要建造150座加氫站。
氫能重卡尚未實現規模化生產與應用,下游用氫需求少與加氫站成本高相矛盾,導致加氫站布局較少或者沒有。
建設一個日加氫能力500kg、加注壓力35MPa的加氫站,投資成本近1200萬元,約是加油站的3倍,并且,下游用氫規模小難以快速分攤加氫站建設成本:據測算,一個日加氫能力1000kg的加氫站每天至少需要30輛氫能重卡加氫才能保證加氫站正常運行,現有氫能重卡數量難以滿足。
還有,氫能儲運成本高。氫氣易燃易爆的性質給儲存增加了難度,我國運氫產業起步晚,目前氫氣運輸主要以高壓氣態運輸為主,成本較高、效率較低,也是造成終端用氫成本高的主要原因之一。
氫氣儲運成本高,單獨建設加氫站涉及氫氣購買與儲運,7-10元/kg的儲運成本拉高購氫價格,如果站內制氫可避免儲運環節但存在氫氣危化品管理限制。
其實,氫能重卡上路,不僅在中國,在發達國家也引起重視,但同時也面臨著和中國一樣的困境。目前上路的只是試驗性的項目,如港口運輸、礦區作業,工業園區內部轉運,或者是點對點固定線路、短距離運輸,如渣土、環衛等,都是不依托加氫站規模布局的應用場景。
在山西、內蒙,新疆哈密市等的工業園區里,都有近百臺氫能重卡示范運營項目,有些依托本土龍頭企業強大的資源和研發優勢,拓展多元化的場景應用,宇通集團推出氫能重卡示范應用車輛,覆蓋了常莊水庫、垃圾環衛、冷鏈物流等多個場景。
也有的地方實現了短途運輸,四川能投往返于成都與什邡進行煙草運輸,淄博首批投入運營的氫燃料電池重卡,主要用于短途運輸。所有這些應用標志著這些省市的氫能重卡應用實現了零的突破,然離上路和大批量落地,還有很遠的距離。
豐田汽車多年前就開始研發氫能汽車,但直到現在依然沒有太好的成績,直到2023年4月對外宣布投產的重型零排放氫燃料電池卡車,其概念車型已于近日在洛杉磯港口開展短距離的車輛運輸。
德國GPJoule集團2023年在德國道路上投放首輛氫能重卡,并且政府也給予了力度不小的補貼,每輛純電動汽車有9000歐元的補貼,目標是到2027年推出5000車氫能重卡。
雖然近期投運的氫能重卡在整車適配、制造成本、運營氫耗等方面都有了新的提升,有的續航里程達到650公里,然而,不可否認的是,到目前為止,市面上能夠真正行駛的氫能汽車屈指可數。
2022年我國重型卡車銷售量為67.19萬輛,其中氫燃料重型卡車銷售量為2382輛,滲透率為0.35%,大多數氫能源車也是實驗產品,真正市場化運用的車輛并不是很多。
二、地方政府化解氫能重卡上路的多重考慮
2022年初,國家發改委印發《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》,其中明確提出到2025年實現燃料電池車5萬輛,部署一批加氫站,這一目標的實現,需要地方政府的助力。
交通領域的氫能應用中,氫能重卡正是示范應用的重點,國資委等部門2023年12月發布的《共建中國氫能高速行動倡議》。新興產業的發展需要政策推動,特別是在產業發展的前期,政府補貼是推動產業快速發展壯大的重要因素,各地都出臺推動氫能重卡上路的相關政策。
地方政府完善專項補貼,對氫能重卡整車制造、關鍵零部件創新的生產端企業出臺專項獎勵,對購置氫能重卡用于礦區運輸、垃圾運輸、物流運輸等應用端企業給予購置、運營、用氫等補貼。
制定高額補貼,降低氫能重卡購置成本,上海在國家獎勵的基礎上,實施了市級和區級的配套獎勵,嘉定區的整車推廣獎勵標準是按照國家:市:區=1:1.5:0.5的比例給予,市、區提供的獎勵是國家獎勵的兩倍,合計超過165萬元。
但真正從運行端把政策落到實處的還是山東,近日,山東省相關部門聯合發布《關于對氫能車輛暫免收取高速公路通行費的通知》:對行駛山東省高速公路安裝ETC套裝設備的氫能車輛暫免收取高速公路通行費,2024年3月1日起實施。
此舉將大幅降低省內氫能源車的運營成本,以氫能六軸半掛車型為例,每百公里可節約200元高速通行費,一輛氫能重卡不用補貼也比柴油車省36萬元,通過免去高速費用就撬動了整個行業的發展。
這意味著氫能高速邁出了實質性一步,山東此舉有望加速其他省份跟進推出氫能車免征高速費等政策。
其實,從推進氫能重卡批量上路角度來說,地方政府的目的不只是“上路”,不僅有環保角度的考慮,更在于產業鏈的培養,地方經濟借氫能重卡打開一扇新的大門。
多地聯動,打造示范運輸專線和氫能走廊,是實現氫能重卡上路的重要舉措,也是推動城市群經濟圈建設的重大戰略部署,上海示范城市群已推廣749輛氫能重卡。
河南示范城市群已推廣918輛氫能重卡,利用城市間的協作,開發適合氫能重卡的各類場景,以鄭州為核心,與周邊的開封市、洛陽市、濮陽市聯動,打造“鄭汴洛濮氫走廊”應用示范軸,專門建設了鄭汴濮陸港聯運物流集散的氫能重卡示范專線。
四川和重慶兩地,根據雙方產業基礎和資源稟賦做出重要決策,推動成渝氫能走廊,2023年3月4日,佛山市飛馳汽車科技有限公司49噸氫能重卡完成“新都-九龍坡”往返700公里高速直達干線運行,成功貫通成渝氫走廊。此舉對于我國氫能高速公路零碳綠色應用有典型示范意義——聯通“氫能高速”,構建“氫能走廊”。
成渝氫走廊不僅助力兩地實現“碳達峰、碳中和”目標,更將深度整合兩地優勢產業資源,形成互補,進一步延鏈補鏈強鏈,形成產業集聚發展的虹吸效應。
地方政府為了通過氫能重卡的應用撬動產業鏈,分別出臺專項政策。氫能重卡已測試完成并積累了豐富運行經驗和數據,步入了走出城市邁向跨省運輸的新階段,這直接催生了軟硬件配套新需求:如跨省氫能重卡相關道路規劃、加氫站位置擺放規劃、氫能重卡維修養護中心布局、制氫企業落地等。
地方政府將氫能重卡作為聚集產業發展的虹吸效應,推動產業鏈企業強強聯手,突破氫能核心技術和關鍵材料瓶頸,進而推動交通、工業等用能終端的能源消費轉型和應用落地,進一步加速產業鏈良性循環和創新發展。
圍繞氫能汽車的上下游產業鏈,形成集群優勢后,產業鏈協同將帶來生產的高效與便利。
上海通過項目申報,要求由燃料電池企業、整車制造企業、車輛運營企業、加氫站運營企業組成的“示范應用聯合體”,促進氫能重卡各環節企業的合作交流,構建產業鏈生態。
嘉興今年的化工尾氣提取氫氣的產量將達到10萬噸,嘉興港區經濟發展部部長陳龍調研的一家氯堿化工企業,尾氣中氫氣的含量高達90%以上,經過提純能達到五個九,用于燃料汽車都沒問題。
山東推出氫能免收高速過路費的目的,也是對山東氫能產業布局以政策支持。山東光伏發電裝機規模全國第一、風電裝機規模全國第四、在運在建核電裝機570萬千瓦,具備新能源制氫的良好條件。同時,山東有著良好的化工產業基礎,副產氫能資源豐富,據估算,山東每年可產氫氣260萬噸,居全國首位。
晉煤外運使山西擁有大規模應用氫氣的場景,因此,山西省發展改革委、省工信廳聯合出臺的《山西省氫能產業鏈2024年行動方案》。
山西的煉焦煤保有量占全國60%,焦爐煤氣等工業副產品正是制備氫氣的好原料。據估算,山西每年260萬噸工業副產氫,如果全部提純,能滿足20萬輛49噸氫能重卡或68萬輛氫能客車的加氫需求。潛在經濟價值高達1170億元到2080億元之間,如果計算氫氣下游的運輸、加氫站、氫能車輛等產業,潛在發展空間將更加廣闊。
采用焦爐尾氣提取氫氣,擁有明顯的價格優勢。廉價工業副產品原料的氫氣,提純成車用高純氫后,2萬噸就能產生1.8億元的毛利潤。國內電解水制氫,1公斤氫氣要消耗56度電,按每度電0.5元計算,僅電費成本至少高達28元每公斤。
山西孝義市擁有焦炭產能1800多萬噸,今年將擁有近10萬噸焦爐煤體提取氫氣、提氦制氫產能。
在呂梁,為了快速推進氫能產業的發展,對氫能重卡實施了大額補貼,每輛可領到了45萬元的補貼。
在補貼政策的激勵下,呂梁市打造氫能產業鏈,從制氫、儲氫、加注、到應用,已經建成9座加氫站,氫能汽車組裝廠也已經落戶當地,初步構建起氫能產業的發展鏈條,計劃抓住氫能源轉型的契機,趁勢打造出當地新的千億產業集群。
內蒙古、山東、四川、重慶、寧夏、河北等很多地區,都是借助傳統產能及化工資源優勢,率先在氫能源領域上路、并取得成果的。
氫儲運是氫能實現規模化應用的關鍵環節,管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點,在氫氣的運輸上,地方政府應聯合龍頭企業,借鑒外國經驗,實現遠距離管道輸氫。
目前輸氫管道總長約400km,分布在環渤海灣、長三角、中原等地,還有較大的進步空間;近日,兩桶油幾乎同時宣布了長距離管道輸氫方面的突破性好消息,需要注意的一點是,要做好全國油氣管網規劃和建設。
加氫站的數量同樣制約著氫能重卡的使用,為了化解這一難點,各地政府結合當地的實際情況,推出了適當的政策傾斜與有效的解決方案。
有的地方突破制氫政策限制,推動制氫加氫一體站,廣東省明確允許在非化工園區建設制加一體站,明確了加氫站行業主管部門、建設用地審批部門、施工主管部門等,縮短了建設審批周期。
佛山在應急部門的聯合下,選擇站內天然氣重整制氫的方式,采用撬裝式制氫裝置,占地面積小,不占商業用地,不需辦理危化品經營許可證,節省了儲運成本的同時降低加氫站建設成本。
內蒙古自治區相關部門發文,允許在化工園區外建設太陽能、風能等可再生能源電解水制氫項目和制氫加氫站,太陽能、風能等可再生能源電解水制氫項目不需取得危險化學品安全生產許可。
在地方政府的推動下,不少企業利用現有基礎設施,改造油氫合建站。選擇將加氫站合建在加油站或加氣站、充電站內,減少投資,同時以“油”養氫,減少加氫站選址等程序,實現加氫站快速落地,僅2021-2022年國內建成合建站的比例在50%以上,從需求端出發,為氫能重卡的發展奠定基礎。
氫能是未來能源的重要組成部分,全球已有20多個國家和地區制定了氫能發展戰略,但氫能產業始終未至規模化應用爆發點,急需尋求產業突破方向。
氫能重卡有望成為氫能產業市場化的關鍵突破口,地方發展氫能重卡有利于積累燃料電池汽車運行經驗和數據,有利于推動燃料電池技術迭代升級,有利于帶動制氫與儲氫技術突破。
地方政策出臺許多有利政策,使龍頭企業看到了氫能重卡的希望,從而參與其中,金龍系客車企業看好氫能重卡行業,實行轉型,取得不俗的業績;早在2020年3月,濰柴宣布20000臺氫燃料電池發動機投產。
氫能重卡應用處于早期階段,規模化發展嚴重依賴應用場景,地方政府聯動應用端企業與周邊城市,拉動氫能重卡多類型應用端企業入局,開發適合氫能重卡的各類場景。
我國氫能重卡,隨著駕駛員長時間體驗,各種不足也會逐漸暴露,廠家也會進行相應的升級,三一氫能首批25臺氫能重卡,其整車百公里氫耗低于12kg,將氫能重卡氫耗程度向前推進。
并從智能化角度給予改進,例如大連推出的氫燃料電池重卡物流車不僅七成關鍵零部件在大連生產組裝,車輛運營信息會實時傳送至汽車發動機系統集成方洺源科技公司大數據中心,作為預判故障、迭代技術、升級產品的依據。
我國氫能重卡走向國際市場也有濃墨重彩的一筆,3月30日,威馳騰交付全球首輛出口澳大利亞氫能重卡,最大續航里程可達1000公里;2023中國國際商用車展覽會在武漢國際博覽中心盛大開啟,1200km超長續航,一汽解放氫能重卡重磅亮相。
部分商用車采取的是兩條腿走路模式——純電+氫能技術路線,并將純電作為解決短途、城配輕載場景的運力方案,將氫能作為中長途物流配送、重載場景的運力解決方案。
市場與需求結合,才能真正推動行業的發展,否則先進的技術一直在試車場有何用,持續的市場繁榮離不開政策的刺激。
在各級地方政府的推動下,在政策上的扶持下,隨著生產、儲存、運輸等方面技術的不斷進步,最終助推氫能產業鏈的不斷完善,為氫能重卡提供了真正意義上的需求。
我國“氫能及燃料電池汽車已經進入發展提速關鍵期,我們欣喜地看來,氫能重卡市場呈現出訂單“百輛”起步的趨勢,我國的長遠目標是在全國范圍內構建“兩縱四橫”的氫能高速公路網。
結語:氫能重卡能否像電動汽車那樣彎道超車,現在還不好說,但走的路線,似乎與國內電動乘用車走的路線相似:先補貼,再探索,接著升級,然后大面積鋪開,特別是一些地方政府,從產業鏈角度給予扶持,使得一大批企業投入到氫能運輸存儲的行列中去,相信不久的將來,中國氫能重卡在世界上猶如電動汽車那樣領導潮流。
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