近年來(lái)，受置換高峰已過(guò)和全球經(jīng)濟(jì)下行壓力的雙重影響，重型卡車市場(chǎng)呈現(xiàn)低迷狀態(tài)。在該形勢(shì)下，一方面新能源車型的商品化為行業(yè)發(fā)展提供了新希望，純電動(dòng)重卡和燃料電池重卡相繼步入大眾視野， 并以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)開(kāi)始逐步與傳統(tǒng)柴油車正面對(duì)抗。純電動(dòng)卡車與燃料電池卡車發(fā)展優(yōu)劣勢(shì)比較兩者的主要?jiǎng)恿怯呻姵毓┙o，純電動(dòng)重卡常使用鋰離子電池，而燃料電池重卡使用的是以氫氣為燃料的燃料電池，并且相較于燃油重卡均有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
1. 純電動(dòng)重卡：
純電動(dòng)車是指以車載電源為動(dòng)力、電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛的汽車。其相較于燃油車而言差別主要體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電控、動(dòng)力電池和充電器等方面。我國(guó)在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域布局起步較早，在 1995 年北京理工大學(xué)就研發(fā)出了中國(guó)首臺(tái)純電動(dòng)客車，到2015年中國(guó)已經(jīng)成為了全球最大的新能源汽車市場(chǎng)。政策的扶持是純電動(dòng)汽車迅速發(fā)展的重要原因。國(guó)家從技術(shù)研發(fā)、充電基礎(chǔ)設(shè)施、安全管理、財(cái)政補(bǔ)貼等多個(gè)角度出臺(tái)了許多政策保障行業(yè)發(fā)展。2020年 3 月 31 日，國(guó)務(wù)院提出延長(zhǎng)新能源汽車補(bǔ)貼至 2022 年，為行業(yè)從“補(bǔ)貼時(shí)代”到“市場(chǎng)化時(shí)代”的過(guò)渡提供了更長(zhǎng)的緩沖期，同時(shí)也盡可能減少了補(bǔ)貼退出對(duì)于市場(chǎng)可能造成的沖擊。
純電動(dòng)汽車具有環(huán)保、清潔等優(yōu)點(diǎn)，但續(xù)航方面仍存在不足。將燃油車與電動(dòng)汽車對(duì)比來(lái)看，純電動(dòng)車使用的能源為電力，較汽柴油而言更加環(huán)保，行駛時(shí)噪音顯著更低，同時(shí)還具有系統(tǒng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是由于目前技術(shù)局限，純電動(dòng)車的續(xù)航里程和補(bǔ)能時(shí)間仍不理想，這限制了其在長(zhǎng)途運(yùn)輸重卡領(lǐng)域的應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外主要車型的續(xù)航極限能夠達(dá)到 500公里左右，但是大多數(shù)車型仍集中在 300 公里，加之每次充電時(shí)長(zhǎng)一般在 1小時(shí)左右，這使得其單日行駛距離有了很大的局限性，對(duì)于需要進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)闹乜ǘ裕冸妱?dòng)重卡目前并不具有很大吸引力。目前電動(dòng)重卡主要應(yīng)用在環(huán)衛(wèi)、建筑等活動(dòng)范圍集中、路線相對(duì)固定的中、近程運(yùn)輸中，而這能充分發(fā)揮其環(huán)保、能耗較低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)用夜間電力波谷充電也能一定程度上降低其運(yùn)行成本。2. 燃料電池重卡：
國(guó)內(nèi)的燃料電池汽車從 2001 年起步，至今發(fā)展了近 20 年，而 2016 年之前大多還是進(jìn)行試驗(yàn)和示范運(yùn)營(yíng)，到 2019 年，已有 124 個(gè)車型進(jìn)入工信部產(chǎn)品名錄。燃料電池汽車同時(shí)具有燃油車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)。一方面，它的燃料為氫氣，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放、對(duì)環(huán)境友好，并且氫氣來(lái)源非常廣泛；另一方面，由于氫氣燃料電池的高轉(zhuǎn)換效率和較快的加氫速度，燃料電池重卡有著優(yōu)異的電力設(shè)備，對(duì)于在長(zhǎng)途運(yùn)輸中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)前景廣闊。但是由于氫氣成本高、基礎(chǔ)設(shè)施少，導(dǎo)致燃料電池在實(shí)際應(yīng)用中在成本和維護(hù)方面優(yōu)勢(shì)并不明顯，依然還有很長(zhǎng)的路要走。目前，國(guó)家相繼出臺(tái)了一系列政策來(lái)扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018 年以來(lái)全國(guó)已經(jīng)有 40 余家整車企業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)布局燃料電池車市場(chǎng)。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的估計(jì)，到 2030 年中國(guó)氫氣需求量將達(dá)到 3500 萬(wàn)噸，占能源體系的 5%，而到 2050 年則在終端能源體系中至少占比達(dá)到 10%。2019 年中國(guó)燃料電池汽車銷量為 2737 輛，同比增長(zhǎng) 79.2%，表現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭。但是相較于其他國(guó)家而言，中國(guó)在燃料電池汽車領(lǐng)域無(wú)論是技術(shù)還是市場(chǎng)都還有較大差別。此外，在耐久性、低溫性能、儲(chǔ)氫系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)上，中國(guó)與國(guó)際一流水平仍存在較大差距。燃料電池重卡長(zhǎng)距離性能優(yōu)勢(shì)燃料電池重卡對(duì)比純電動(dòng)重卡，前者在長(zhǎng)距離運(yùn)輸應(yīng)用上具有一定優(yōu)勢(shì)。從動(dòng)力來(lái)源來(lái)看，目前純電動(dòng)乘用車通常采用的是較為經(jīng)濟(jì)且能量密度較高的三元鋰電池，可以保障較高的續(xù)航里程；但對(duì)于商用車或重卡車，通常采用磷酸鐵鋰，其相對(duì)較低的能量密度限制其續(xù)航歷程；在此方面由于氫能量密度較高，燃料電池能夠滿足絕大多數(shù)重卡的日常運(yùn)輸需求。目前，純電動(dòng)重卡續(xù)航能力大多集中在 200-300 公里，而燃料電池重卡續(xù)航普遍能夠達(dá)到 400 公里以上。
若提高續(xù)航能力，純電動(dòng)重卡須犧牲重量進(jìn)行對(duì)沖。在 150 公里續(xù)航下，純電動(dòng)重卡的電池系統(tǒng)重量達(dá)到 1.66 噸，而使得達(dá)到 400 公里續(xù)航，預(yù)計(jì)其電池系統(tǒng)質(zhì)量為 4.43 噸左右；而同續(xù)航能力下燃料電池重卡動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量?jī)H為 0.8 噸，遠(yuǎn)低于純電動(dòng)重卡。燃料電池重卡的燃料為氫氣，通過(guò)提升氣瓶大小或儲(chǔ)氣壓力即可提升續(xù)航里程；而純電動(dòng)重卡所使用的磷酸鐵鋰電池能量密度較低，為了提高續(xù)航里程，只能采取犧牲車體重量或體積等方式進(jìn)行對(duì)沖。
燃料電池亦在燃料補(bǔ)充速度、低溫性能等方面具有優(yōu)勢(shì)。燃料電池重卡能夠在 10 分鐘左右完成燃料的補(bǔ)充，而純電動(dòng)重卡的一次充電往往需要一個(gè)小時(shí)以上的時(shí)間。而從低溫性能來(lái)看，純電動(dòng)重卡受溫度變化影響較大，燃料電池重卡目前能夠?qū)崿F(xiàn)-30℃的冷起動(dòng)從而適應(yīng)高緯度地區(qū)的惡劣氣候條件。未來(lái)燃料電池重卡電池系統(tǒng)壽命將達(dá)到 3 萬(wàn)小時(shí)，已滿足消費(fèi)者使用 10 年左右，總行駛里程 120 萬(wàn)的目標(biāo)。根據(jù)美國(guó)能源部的預(yù)測(cè)，在單次續(xù)航方面，燃料電池重卡將在 2030 年實(shí)現(xiàn)單次近 1000 公里的續(xù)航，以滿足 98%左右的客戶需求；在 2050 年達(dá)到單次 1200 公里左右的續(xù)航目標(biāo)，從而滿足 99%的客戶需求。在燃料補(bǔ)充方面，為了實(shí)現(xiàn)與柴油車燃料補(bǔ)充速度一致，在 2050年燃料電池重卡單次燃料補(bǔ)充時(shí)間需縮短至 6 分鐘左右，而實(shí)現(xiàn)單次續(xù)航1200 公里需要存儲(chǔ) 60kg 氫氣，因而需要實(shí)現(xiàn) 10kg H2/min 的加氫速度。額定載重在 15 噸左右的三種車型，其成本測(cè)算，發(fā)現(xiàn)目前燃料電池重卡成本仍高于柴油和純電重卡。從購(gòu)車成本來(lái)看，目前燃料電池系統(tǒng)單位成本為 283 美元/千瓦，車載氣瓶成本為 36 美元/千瓦，這都使得其在購(gòu)車成本上就達(dá)到了柴油重卡近兩倍。而從燃料價(jià)格來(lái)看，單位距離氫燃料成本為 1.5 美元/英里，遠(yuǎn)超另外兩種車型，而且燃料成本在總成本的占比高達(dá) 74%，可見(jiàn)氫燃料價(jià)格是限制燃料電池汽車商業(yè)化的重要因素。當(dāng)前燃料電池重卡生態(tài)仍處于發(fā)展初期，關(guān)鍵技術(shù)并不成熟，配套設(shè)施并不完善，需求端大多持觀望態(tài)度；破除當(dāng)前困境，降本勢(shì)在必行，而技術(shù)進(jìn)步、規(guī)模效應(yīng)等都是行之有效的降本途徑。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同有利于規(guī)?；当?/strong>當(dāng)前全球氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，固定成本高，規(guī)模化能夠有效降低成本。我國(guó)的燃料電池車制造規(guī)模僅為 3000 輛左右，而加氫站僅有 50-60 座，可見(jiàn)目前我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小。而由于燃料電池產(chǎn)業(yè)前期研發(fā)投入大、生產(chǎn)設(shè)備投入大，因而折舊或攤銷成本高，故通過(guò)規(guī)?；軌蛴行Ы档凸潭ǔ杀静⒋偈箍偝杀镜南陆?。作為燃料電池重卡的核心零部件，燃料電池系統(tǒng)和車載氣瓶的成本對(duì)整車成本影響很大。根據(jù)美國(guó)能源部的測(cè)算，在發(fā)展初期規(guī)模效應(yīng)尤為顯著：（1）當(dāng)燃料電池系統(tǒng)年產(chǎn)量為 200 臺(tái)時(shí)，單位成本為 283 美元/千瓦，而當(dāng)其產(chǎn)量上升至 1000 臺(tái)時(shí)，成本將下降 36.40%。而隨著年產(chǎn)量繼續(xù)增加值 1 萬(wàn)臺(tái)、5 萬(wàn)臺(tái)時(shí)，成本分別下降 59.36%和 68.20%。（2）當(dāng)車載氣瓶的年產(chǎn)量為 1000 個(gè)時(shí)，其單位成本為 36 美元/千瓦，而當(dāng)年產(chǎn)量上升至 10000 個(gè)時(shí)，單位成本會(huì)下降至 21.3 美元/千瓦，而車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)總成本會(huì)下降 40.83%。而當(dāng)年產(chǎn)量從 1 萬(wàn)個(gè)增長(zhǎng)至 10 萬(wàn)個(gè)、50 萬(wàn)個(gè)時(shí)，總購(gòu)車成本分別降低了 56.42%和 60.58%。
目前全球范圍內(nèi)的燃料電池重卡規(guī)模很低，規(guī)?；当緫?yīng)該是目前最主要的降本路徑。特別是在發(fā)展前期，規(guī)模效應(yīng)效果尤為顯著；但隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，技術(shù)和生產(chǎn)水平對(duì)成本的影響將會(huì)不斷擴(kuò)大。目前所常用的氫氣儲(chǔ)運(yùn)方法是氣態(tài)運(yùn)輸和液態(tài)運(yùn)輸，主要運(yùn)輸方式是使用拖車和槽罐車等，國(guó)內(nèi)主要是高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)法。而重卡領(lǐng)域具有運(yùn)輸路線相對(duì)固定的特點(diǎn)，據(jù) Nikola數(shù)據(jù)表示全美 25%的重卡在固定線路上運(yùn)輸；而在中國(guó)，大型物流樞紐的建設(shè)和物流企業(yè)的迅速崛起，使得我們可以在很大程度上鎖定重卡的運(yùn)輸路線，進(jìn)而考慮產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展協(xié)同，可有效降低氫氣的制取、運(yùn)輸成本，提高氫氣加注的便利性；這是燃料電池應(yīng)用于重卡領(lǐng)域相較于乘用車領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，利用企業(yè)優(yōu)勢(shì)資源推動(dòng)商業(yè)化進(jìn)程和降本進(jìn)程。目前在國(guó)內(nèi)，山東、山西等省份已經(jīng)相繼提出并建立了省內(nèi)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，充分整合本省上下游資源，促進(jìn)科研成果的迅速轉(zhuǎn)化。燃料電池重卡在未來(lái)完全有潛力在重卡領(lǐng)域率先規(guī)模化應(yīng)用；但目前，高昂的成本和產(chǎn)業(yè)的不完善也限制了其發(fā)展。因此，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展來(lái)實(shí)現(xiàn)降本是當(dāng)務(wù)之急。雖然氫能及燃料電池的產(chǎn)業(yè)化依然任重而道遠(yuǎn)，但是該領(lǐng)域符合國(guó)家能源安全及環(huán)保大方向，同時(shí)政策表明國(guó)家對(duì)氫能及燃料電池領(lǐng)域的支持是一貫的；而其在商用車應(yīng)用尤其在重卡領(lǐng)域的應(yīng)用具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，相對(duì)純電動(dòng)重卡、柴油重卡，燃料電池重卡有著續(xù)航能力強(qiáng)、低溫性能優(yōu)異等特點(diǎn)，可在下游應(yīng)用端率先發(fā)力，推動(dòng)氫能-燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈同步發(fā)展。
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