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氢能重卡降成本之路

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021/3/17     浏览次数:    

20212月,氢能重卡消息不断。伴随韩国现代、日本丰田等跨国企业纷纷在中国布局燃料电池产业链。正如纯电动车领域引进特斯拉后,宁德时代成功打破其锂电池供应壁垒,参与到核心供应链中,在政府的引导下,中国的燃料电池企业也即将与国际巨头产生激烈竞争,期待着能够杀出重围。与此同时,日韩企业很可能带来的技术外溢和人才流动将有助于我国燃料电池行业整体水平的提升,鲶鱼效应让市场竞争水平和市场透明度同时提高。


“柴改氢”是中国氢能产业链的发展方向之一,国内外纷纷在中国布局氢燃料电池重卡,其中包括丰田、现代等多家车企,已经相继在氢能源重卡领域发力。丰田与日野汽车共同开发以Hino Profia为基础重型燃料电池卡车,续航能力预计约600公里;现代签约4000辆氢能重卡,建设6500套/年燃料电池系统产线强势入局;江铃重汽向上海智迪成功交付10台江铃威龙氢燃料重卡;苏州金龙50辆氢燃料电池重卡在上海宝钢交付使用;深兰科技将在两年内实现1000台以上自动驾驶氢能重卡的交付;通用汽车与Navistar联手布局氢能重卡;深圳氢时代110kW氢能重卡进驻盐田港测试;氢枫能源与金马能源成立合资公司布局500台氢能重卡......
虽然各家车企已隐隐传出竞争的硝烟,但目前商用燃料电池车,尤其是氢能氢能重卡领域,仍旧是一个增量市场,目前全国重卡有1000万辆,现有氢能重卡数与目前订单数之和也不足万辆,再加上客车、功能车以及工程机械用氢,其中市场空间庞大。因此未来很长一段时间内将会是传统柴油重卡与氢能重卡之间的竞争。目前来看,氢能重卡成本远超柴油重卡购车成本约为后者的一倍,要想通过降本提升市场竞争力,短期内须依赖政策补贴,长期则需要各方在整车成本、燃料成本与人力成本方面做出巨大努力。
从政策补贴角度讲:近年来我国一直鼓励燃料电池车的发展。2021年12月17日,北京大兴区发布《大兴区促进氢能产业发展暂行办法》,其中指出,在大兴区购买的氢燃料电池汽车,最高将获得1:1.4的国地补。以一辆110kW以上系统功率、31吨以上载重的氢能重卡为例,在示范首年可以获得54.6万元国补,在大兴区则一共能够申领131.04万元国地补;2018年《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》制定了燃料电池车的补贴标准。

从整车成本角度讲:

氢燃料重卡成本

整车成本构成图
如整车成本构成图所示,氢能重卡制造过程中成本占比最高的三项为燃料电池系统、零部件成本以及储氢瓶。
燃料电池系统价格从2017年的10元/W降低到2020年的6元/W,电堆价格连续突破新低。其发展速度之快,预计2025年燃料电池系统价格将达到2元/W。当系统的单价下降到3元/W以下,在重卡领域燃料电池的全寿命成本就具备竞争力。同时,如燃料电池系统规模化成本表所示,而当产量达到万台/年时,成本将下降约60%,预计2024年燃料电池系统在商用车领域将率先完成产业化。

燃料电池系统产量

200台/年

1000台/年

1万台/年

5万台/年

燃料电池单位成本($/kW)

283

180

115

90

燃料电池系统功率(kW)

308

308

308

308

燃料电池系统总成本($)

87,164

55,440

35,420

27,720

相较目前成本变动

 

-36.40%

-59.36%

-68.20%

燃料电池系统规模化成本表


而当车载氢瓶生产规模达到万个/年时,规模效应的降本效果尤其明显,氢瓶成本将下降约40%,也能为整车成本下降贡献约2%。

车载气瓶产量

1000个/年

1万个/年

10万台/年

50万台/年

车载气瓶单位成本($/kg)

1200

710

523

473

氢气存储量(kg)

44.12

44.12

44.12

44.12

车载气瓶总成本($)

52944

31,325

23,075

20,869

相较目前成本变动

 

-40.83%

-56.42%

-60.58%


车载气瓶单位成本($/kg)

1200

710

523

473

氢气存储量(kg)

44.12

44.12

44.12

44.12

车载气瓶总成本($)

52944

31,325

23,075

20,869

相较目前成本变动

 

-40.83%

-56.42%

-60.58%

车载氢瓶规模化成本表

而整车零部件方面,由于缺乏规模效益,非动力系统部件和燃油车相比存在巨大的额外的成本加成,约占总成本的30%,远高于纯电动车的10%与燃油车的6%,降本空间巨大。
从燃料成本角度讲:目前来看,如果使用绿氢,氢气的加氢站成本要接近85元每公斤,是柴油价格的近四倍,这其中氢气的制取成本占到46%,而氢气的运输以及加氢站的建造成本占到其余的53%。
  从制氢角度分析,目前绿氢的平均制取成本约为38.7元/kg,成本主要集中在可再生能源的电力价格以及电解水装置的成本以及效率。2030年,海上风电的度电成本将会下降40%,由现在的每度电0.45元降低到每度电0.26元。可以帮助氢气的制取价格下降8.4元每千克。电解水设备目前受规模限制成本较高,降本空间巨大,假设2030年国内电解水设备装机量达到90GW,将为制氢带来约12元/kg的成本减少。制氢最终成本将降至18元/kg左右。
从人力成本讲:在港口码头、矿区及厂区等相对封闭的区域里,采用重卡最贵的是人工,如果采用成熟的自动驾驶技术省去这部分成本,那么氢能重卡在其全生命周期里也就具备了经济性。这就是一种商业模式的创新,一旦规模化推广,对产业拉动作用很大。然而自动驾驶对氢能重卡驾驶环境有较高的要求,使用环境受限。
大功率的燃料电池发动机以及液氢作为储氢系统结合将是未来商用车,特别是重卡车型发展方向。根据国际氢能委员会预计,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,创造超过2.5万亿美元的市场价值,燃料电池汽车将占据全球车辆的 20%-25%,届时将成为与汽油、柴油并列的终端能源体系消费主体。

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