重卡電動(dòng)化向來認(rèn)為是氫燃料電池的地盤，因?yàn)榘促|(zhì)量能量比來看，氫能重卡比電動(dòng)重卡更有競(jìng)爭(zhēng)力。

但在我國純電動(dòng)乘用車高歌猛進(jìn)的裹挾之下，鋰電池廠商比氫燃料電池廠商在資金實(shí)力、市場(chǎng)推廣等很多方面都有碾壓性優(yōu)勢(shì)，氫能重卡競(jìng)爭(zhēng)不過純電動(dòng)重卡。

是哪地方搞錯(cuò)了？

本文根據(jù)當(dāng)前一線調(diào)研數(shù)據(jù)，層層比對(duì)氫能重卡和純電動(dòng)重卡優(yōu)劣勢(shì)，廓清電動(dòng)重卡市場(chǎng)未來發(fā)展路徑。

01 重卡市場(chǎng)情況

重卡在我國商用車領(lǐng)域的保有率大概是27.4%，但占整個(gè)商用車碳排放的60%，整個(gè)道路運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放的37%（2020年數(shù)據(jù)）。因此在化石能源短缺及雙碳目標(biāo)緊迫背景下，重卡需要能源形式的優(yōu)化或動(dòng)力技術(shù)方案的替代。

重卡保有量經(jīng)過多年的穩(wěn)步增長(zhǎng)后，近幾年疊加新冠疫情和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩的雙重效應(yīng)后趨于穩(wěn)定，目前保有量在850萬輛左右；近十年平均年銷售量在100萬輛左右。

圖 1：2015-2023年中國重卡銷量及保有量

重卡主要為了產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值。不同市場(chǎng)、行業(yè)對(duì)重卡需求不同，為此按照細(xì)分市場(chǎng)對(duì)重卡進(jìn)行分類：

表1 不同細(xì)分市場(chǎng)對(duì)于重卡的要求

02 重卡動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)路線

重卡按照動(dòng)力系統(tǒng)不同主要分為傳統(tǒng)重卡和新能源重卡。

傳統(tǒng)重卡：動(dòng)力系統(tǒng)主要包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，配備變速箱；目前，以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為絕對(duì)主導(dǎo)，近幾年壓縮天然氣和液化天然氣憑借成本優(yōu)勢(shì)，其發(fā)動(dòng)機(jī)取得較好增長(zhǎng)。

2.1 傳統(tǒng)牽引重卡

傳統(tǒng)牽引重卡簡(jiǎn)單畫像（針對(duì)氫能重卡主要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域）：

（1）售價(jià)一般在30-60萬元/輛；

（2）整車質(zhì)量8-10噸；

（3）最大輸出功率一般在300-500kW，大部分功率在400kW左右；

（4）油箱容積一般＞1000L，滿油箱續(xù)航里程＞2000km，甚至3000km以上；

2.2 新能源重卡

新能源重卡：動(dòng)力系統(tǒng)主要包括純電和燃料電池系統(tǒng)，配備電機(jī)；其中純電新能源重卡近幾年增長(zhǎng)逐漸加速，燃料電池重卡雖有增長(zhǎng)，但受基礎(chǔ)設(shè)施限制，整體表現(xiàn)不溫不火。新能源重卡本身技術(shù)路線固有特點(diǎn)決定了其現(xiàn)階段不會(huì)成為重卡的多面手。

純電動(dòng)重卡銷量遠(yuǎn)低于純電乘用車，但顯然純電動(dòng)重卡已進(jìn)入到快速發(fā)展階段；目前，2024年1-5月純電重卡的銷量為20993輛，預(yù)計(jì)2024年銷量為5-6萬輛；燃料電池重卡銷量也在快速增長(zhǎng)，但是基數(shù)小，整體銷量不大；但燃料電池重卡銷量在新能源重卡中占比具有一席之地。

圖 2：新能源重卡銷量

2.2.1 純電牽引重卡

2.2.1.1純電牽引重卡基本的畫像（針對(duì)氫能重卡主要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域）：

（1）銷售價(jià)格一般在70-90萬/輛；

（2）整車質(zhì)量10-11噸；

（3）電機(jī)的峰值功率一般在200-500kW，大部分功率在300kW左右；

（4）電池容量一般在200-500kWh，大部分電池容量在350 kWh；

（5）整車?yán)m(xù)航一般在600km以內(nèi)，大部分續(xù)航＜300km，甚至更低；

（6）區(qū)別于乘用車的電池裝在整車底盤上，大部分電動(dòng)牽引重卡的電池都是裝在駕駛艙后方（車的重心變高，穩(wěn)定性和安全性會(huì)降低）。

對(duì)比傳統(tǒng)牽引重卡，有一些關(guān)鍵問題：

（1）為什么整車質(zhì)量基本相同情況下，純電牽引重卡的續(xù)航只有傳統(tǒng)牽引重卡的25%，甚至更低？因?yàn)殡姵貙?shí)在太重了；

（2）如果按照傳統(tǒng)車的續(xù)航里程設(shè)計(jì)，得配備多重的電池呢？

以一汽解放的一款純電牽引重卡為例：

A：能耗為100kWh/百公里，如果是按照2000公里配電池，則應(yīng)該配備的電池容量為2000kWh；如果是按照1000公里配電池，則應(yīng)該配備的電池容量為1000kWh；

B：一汽J6P使用的磷酸鐵鋰電池能量密度為160Wh/kg；續(xù)航2000公里電池重量為12.5噸，續(xù)航1000公里電池重量為6.25噸。

表 2：解放某純電重卡電耗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

因此為保證純電牽引重卡達(dá)到傳統(tǒng)牽引重卡的續(xù)航里程，通過增加電池的方式基本不現(xiàn)實(shí)。電池重量限制導(dǎo)致純電牽引重卡大部分續(xù)航＜300公里，甚至更低。

純電牽引重卡續(xù)航＜300公里會(huì)有什么問題？這就要回到表1-不同細(xì)分市場(chǎng)對(duì)于重卡的要求。先了解下長(zhǎng)途卡車司機(jī)的工作：

（1）對(duì)于個(gè)人營(yíng)運(yùn)的牽引重卡而言，為了最大程度的創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，只要訂單條件允許，車就會(huì)不間斷的跑運(yùn)輸；相當(dāng)比例的大型車是兩人合伙買車，跑運(yùn)輸時(shí)輪班開車；

（2）對(duì)于公司營(yíng)運(yùn)的牽引重卡而言，一般會(huì)安排兩個(gè)司機(jī)，一開一換，輪班開車。

如果按照400公里續(xù)航，高速最高車速90km/h，每4h需要對(duì)牽引車充電一次；即便不考慮充電排隊(duì)時(shí)間，快充也需要2h左右。顯然，時(shí)間成本過高甚至?xí)��?duì)沖掉純電節(jié)能省下成本。

基于以上分析，續(xù)航短、充電時(shí)間長(zhǎng)扼住了長(zhǎng)途純電重卡發(fā)展；為解決這個(gè)問題，除了電池和充電技術(shù)的升級(jí)發(fā)展，亟需換電模式來解決。但布局成體系的重卡換電站絕非易事，其難度不亞于加氫站，這里不作討論。

圖 3：純電重卡換電站

2.2.1.2 純電重卡應(yīng)用領(lǐng)域

結(jié)合表1，純電重卡主要投放在煤炭、鋼鐵、建筑、礦區(qū)、港口等短程重載運(yùn)輸領(lǐng)域。這種場(chǎng)所一方面對(duì)節(jié)能減排有更為嚴(yán)格要求，另一方面重卡作為生產(chǎn)輔助工具，不需要進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸，允許有更多的充電時(shí)間。晝行夜充的模式能夠很好的兼顧到工廠效益與純電重卡本身的充電需求。另外，市政環(huán)衛(wèi)等特種作業(yè)車輛也是很好的應(yīng)用領(lǐng)域。這一點(diǎn)也是燃料電池環(huán)衛(wèi)車等市政車型很難推廣的直接原因之一。

圖 4：純電重卡應(yīng)用場(chǎng)景

2.2.1.3 純電重卡銷售區(qū)域

純電牽引重卡銷售區(qū)域集中在河北、山西、河南、內(nèi)蒙古鄂爾多斯；這些地區(qū)富集大量煤礦開采、鋼鐵冶煉等產(chǎn)業(yè)，短程運(yùn)輸需求大、環(huán)境保護(hù)要求高。其中唐山在充電和換電模式下都占據(jù)榜首，主要是因?yàn)樘粕綋碛袃勺�大型港口京唐港區(qū)和曹妃甸港區(qū)，兩個(gè)港口的鋼鐵、能源、原材料等大宗物資吞吐量巨大，并且煤炭、鋼鐵等企業(yè)眾多。實(shí)際上，從唐山在2021年成為工信部設(shè)定的新能源重卡項(xiàng)目試點(diǎn)城市之一開始，唐山的新能源重卡大量引入。其中，港口只提供充電樁和換電服務(wù)，車輛絕大部分由鋼鐵廠和第三方運(yùn)輸車隊(duì)購買。

圖 5：2023年充電牽引車主要銷量城市（TOP10）

圖 6：2023年換電牽引車主要銷量城市（TOP10）

2.2.2燃料電池重卡

2.2.2.1燃料電池重卡基本畫像

（1）價(jià)格一般在120萬/輛以內(nèi)，甚至可以做到80-90萬/輛左右（在考慮補(bǔ)貼40-50萬的情況下，購車成本甚至是有優(yōu)勢(shì)的）；

（2）整車質(zhì)量10-12噸，11噸居多；

（3）電機(jī)的峰值功率一般在200-500kW，大部分功率在400kW左右；

（4）電池容量一般在60-90kWh，燃料電池功率目前在180-250kW；隨著技術(shù)的發(fā)展，電池容量可能會(huì)更小，而燃料電池系統(tǒng)的功率將逐步邁向300kW；

（5）目前儲(chǔ)氫罐以35MPa為主，一般配備8-12個(gè)儲(chǔ)氫罐，如單瓶容積為210L，儲(chǔ)氫量可達(dá)到39-59kg；

（6）百公里耗氫多在10kg左右，因此純氫續(xù)航可達(dá)到400-600公里左右。

2.2.2.2燃料電池重卡主銷區(qū)域

由于加氫站資源短缺，目前燃料牽引重卡的應(yīng)用領(lǐng)域和純電牽引重卡重合度相當(dāng)高，集中投放在短程運(yùn)輸場(chǎng)景下更有利于加氫。唐山純電牽引重卡和氫燃料電池牽引重卡兩手抓，并且靠近大量的鋼鐵廠、化工廠，有豐富的氫氣能源供應(yīng)；徐州、鄭州、北京、上海等則都是氫能源頭部企業(yè)所在地，地方政策推動(dòng)研發(fā)專業(yè)化落地也是相當(dāng)重要的原因之一。

圖 7：2023年燃料電池牽引車主要銷量城市（TOP10）

03 不同技術(shù)路線TCO成本分析

3.1短途重卡TCO成本分析

應(yīng)用場(chǎng)景說明

（1）針對(duì)港口轉(zhuǎn)運(yùn)、煤炭、鋼鐵等原材料短途運(yùn)輸，白天運(yùn)行，晚上充電或加氫；

（2）道路交通法規(guī)定，大貨車報(bào)廢年限為15年或50-70萬公里引導(dǎo)報(bào)廢；

（3）實(shí)際運(yùn)行按照300公里/天，一年360天，按6年達(dá)到65萬公里作為壽命終止；

（4）燃料電池和鋰電池成本按照現(xiàn)階段市場(chǎng)價(jià)格，考慮補(bǔ)貼和非補(bǔ)貼兩種情況。

（5）測(cè)算中取北京、河北等地區(qū)的氫價(jià)，為30元/kg

通過測(cè)算，該氫價(jià)下，補(bǔ)貼后短途重卡場(chǎng)景下的氫燃料電池重卡TCO成本為326萬元，遠(yuǎn)高于純電重卡249萬元，高30.9%；與傳統(tǒng)重卡TCO成本基本持平。考慮到與純電重卡相比，在TCO上的明顯劣勢(shì)及與傳統(tǒng)重卡加油相比，加氫便利性上的劣勢(shì)，該氫氣成本下氫能重卡在短程運(yùn)輸領(lǐng)域不具備優(yōu)勢(shì)（政策+情懷除外）。

表 3：短途重卡TCO成本分析

在TCO成本分析中，其他成本主要包括司機(jī)工資、保險(xiǎn)、維修保養(yǎng)、輪胎等費(fèi)用，這部分實(shí)際很難大幅降低；運(yùn)營(yíng)成本和購置成本占比則超過75%，如果需要大幅降本，購置成本和運(yùn)營(yíng)成本是重點(diǎn)。

圖 8：氫燃料電池重卡成本分析（萬元）

氫能重卡在短程重載運(yùn)輸上達(dá)到純電重卡的競(jìng)爭(zhēng)力，甚至超越純電重卡，車價(jià)、氫價(jià)需具備的條件。

按下述條件進(jìn)行合理假設(shè)：

（1）按照DOE-2030年目標(biāo)，燃料電池系統(tǒng)成本變?yōu)?0美元/kW（電堆+BOP），系統(tǒng)為250kW，搭配20kWh電池，則燃料電池系統(tǒng)成本為14.4萬元，電池成本為0.8萬元；燃電+電池成本為15.2萬元；

表 4：DOE2030年燃料電池重卡目標(biāo)

（2）按照DOE-2030年目標(biāo)，儲(chǔ)氫系統(tǒng)成本變?yōu)?00美元/kg，儲(chǔ)氫量為30kg，則儲(chǔ)氫系統(tǒng)成本為6.5萬元；

（3）目前磷酸鐵鋰電池包的價(jià)格＞500元/kWh，基于目前磷酸鐵鋰電池的體量已經(jīng)較為龐大，2030年成本下降20%，電池包至400元/kWh，動(dòng)力電池容量為350kWh，則動(dòng)力電池成本為14萬元；

（4）車身+電驅(qū)的整體價(jià)格假設(shè)為30萬

（5）屆時(shí)，再無補(bǔ)貼。燃料電池重卡成本為51.7萬元，鋰電重卡為44萬元。

如表5，可見，燃料電池重卡技術(shù)相對(duì)成熟的階段，想要和短途純電重卡比實(shí)力，氫價(jià)要降低至12元/kg。

表 5：純電與氫燃料短途重卡TCO成本持平分析

3.2長(zhǎng)途重卡TCO成本分析

根據(jù)DOE《2024版氫能多年規(guī)劃》中將長(zhǎng)途重卡作為氫燃料電池在交通領(lǐng)域布局的重要方向。根據(jù)純電牽引重卡與氫能重卡畫像對(duì)比，在長(zhǎng)途運(yùn)輸場(chǎng)景下，氫能重卡更具競(jìng)爭(zhēng)力。

未來如果按照氫瓶為70MPa的條件加氫，氫能重卡續(xù)航可以達(dá)到800-1200公里；如果再考慮增加氫瓶（整備質(zhì)量維持在13噸以內(nèi)），續(xù)航有望達(dá)到1500公里以上；因此如果在干線或特定長(zhǎng)途線路上，有少量布局合理加氫站條件下，氫能重卡基本可以滿足表1中主干線運(yùn)輸、長(zhǎng)途運(yùn)輸、中長(zhǎng)途運(yùn)輸、區(qū)域運(yùn)輸、長(zhǎng)途運(yùn)輸場(chǎng)景。

根據(jù)長(zhǎng)途重卡TCO成本測(cè)算，近期，在氫價(jià)40元/kg情況下，在有補(bǔ)貼無高速免費(fèi)的條件下，與傳統(tǒng)重卡TCO成本503萬元相比，長(zhǎng)途氫能重卡TCO成本583萬元不占優(yōu)勢(shì)；考慮到補(bǔ)貼+高速免費(fèi)，則氫能重卡TCO成本418萬元優(yōu)勢(shì)明顯；近期沒有和長(zhǎng)途純電重卡比是因?yàn)閾Q電站的建設(shè)或重卡快充會(huì)經(jīng)歷相當(dāng)漫長(zhǎng)的時(shí)間；

遠(yuǎn)期，在氫價(jià)下探到25元/kg的條件下，長(zhǎng)途純電重卡TCO成本為414萬元，氫能重卡為463萬元，純電重卡仍具有優(yōu)勢(shì)；取電價(jià)為1.2元/度，主要因?yàn)槟壳肮�業(yè)快充電價(jià)接近該數(shù)據(jù)；難以判斷未來工業(yè)快充電價(jià)是否只有1.2元/度，為了平抑電網(wǎng)的負(fù)荷，很有可能會(huì)根據(jù)功率值提高快充電價(jià)；另一方面，隨著綠氫產(chǎn)量的提高、管道輸氫的推廣，氫氣也有可能降低至更低的價(jià)格水平。

總體評(píng)估，未來長(zhǎng)途氫燃料重卡的TCO成本很有可能與長(zhǎng)途純電重卡的TCO成本持平。

表 6：長(zhǎng)途重卡TCO成本分析

05 氫燃料重卡技術(shù)路線思考

1、在氫源沒有優(yōu)勢(shì)條件下，氫能應(yīng)盡可能開拓鋰電無法觸及的長(zhǎng)途重卡領(lǐng)域。

2、如果固態(tài)電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，純電重卡續(xù)航會(huì)進(jìn)一步提升；但（1）電網(wǎng)等基建設(shè)施可能會(huì)限制大規(guī)模重卡快充發(fā)展；如果建設(shè)純電重卡的換電站，換電站的密度需求會(huì)遠(yuǎn)高于加氫站；（2）換電站成本并不低，換電站的成本在900萬元左右（電池另算），日加注1000kg的加氫站的成本目前在600-700萬元左右；（3）目前重卡換電車型多，換電方式并不統(tǒng)一，有待進(jìn)一步規(guī)范換電設(shè)計(jì)及模式；而加氫站的加氫方式則基本一致，加氫規(guī)范現(xiàn)階段也比較健全；因此，純電長(zhǎng)途重卡的發(fā)展還會(huì)經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

3、這個(gè)時(shí)間就是氫燃料電池重卡布局搶灘的窗口期。但仍存在以下問題：

（1）當(dāng)下氫能重卡的續(xù)航優(yōu)勢(shì)不明顯，至少應(yīng)達(dá)到800km升至更高的續(xù)航里程；需要一是盡快實(shí)施70MPa儲(chǔ)氫瓶的開發(fā)及應(yīng)用；二是正向開發(fā)整車，增加更多的儲(chǔ)氫容積；三是發(fā)展成本更低、更安全的液氫技術(shù)；

（2）運(yùn)營(yíng)成本包括燃料和過路費(fèi)，占TCO成本的70%，氫氣貴是主要原因。如果氫能高速免費(fèi)，成本（氫價(jià)40元/kg）已經(jīng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)長(zhǎng)途重卡，但是若無免費(fèi)氫能高速，氫氣降低至30元/kg才能與傳統(tǒng)重卡一較高下。這個(gè)階段不能押寶綠氫，只能就近大規(guī)模利用閑置的工業(yè)副產(chǎn)氫來降低價(jià)格，這對(duì)加氫站的選址提出要求；

（3）燃料電池系統(tǒng)的可靠性和壽命仍然需提高，能夠至少支撐整車70萬公里的使用。

（4）氫燃料電池的緊迫性來源于前有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)重卡的堵截，后有氫內(nèi)燃機(jī)等技術(shù)的一眾追兵。

總之，氫燃料電池行業(yè)要增強(qiáng)戰(zhàn)略自信，爭(zhēng)取更多的政策支持；如果純電動(dòng)勢(shì)力大能力強(qiáng)，導(dǎo)致電動(dòng)重卡證偽時(shí)間過長(zhǎng)，也是一種社會(huì)綜合效率損失。

*致謝微信公眾號(hào)：氫能小魚

       原文標(biāo)題 : 氫還是鋰？一大波數(shù)據(jù)看透重卡電動(dòng)化到底走哪條技術(shù)路線