近两年随着纯电动汽车产销量突破百万辆级,其也由补贴推广阶段进入了市场驱动阶段,但其在商用车市场应用上暴露的充电时间长,续航里程短等问题也限制了其使用环境,因此氢燃料电池技术路线逐渐受到大家的关注,不管是国家层面发布的2019年《政府工作报告》等相关政策,还是行业专家在不同场合的推广,无不表明氢燃料电池商用车预计会进入发展的快车道,本次就和大家聊一聊氢燃料电池商用车。

什么是氢燃料电池商用车

从结构上来说,氢燃料电池商用车在结构上和纯电动相似,同样有“三电”即电机、电控和动力电池(同样可外接充电),它多的就是燃料电池和高压储氢罐,因此也可以看成是电(氢)电混合的增程车;

从原理上来看,燃料电池是氢气和氧气在催化剂的作用下发生电化学反应,产生电流的同时只生成水,因此其具有良好的环境相容性,但氢原子中两个H+电子被分离出来,需要经过催化剂(贵金属铂)的作用,这也是其成本高的原因之一。

从应用作业上来看,常规情况下车辆由氢燃料系统来供能,并可给动力电池补电,当动力需求情况增大时,动力电池系统和氢燃料系统需要同时供能,动力电池功率和燃料电池功率的匹配是动力匹配的重要一环;

但相比于纯电动商用车,氢燃料电池商用车具有加氢快,续航长的特点,可以弥补纯电动充电时间长,续航里程受限的缺点,在可见的预期内两种技术路线可相辅相成,满足不同细分市场下的工况需求(后续详细分析)。

什么是氢燃料电池商用车产业链

相对于纯电动车,氢燃料电池商用车具有更为复杂的产品链,因此氢燃料电池商用车的发展不仅是一个技术问题,还依赖于整个产业链的发展。

产业链上游包括氢气的制取、储运以及加氢站等基础设施,其直接决定了氢气的加注价格,即车辆的使用成本。目前氢气的加注价格在60~70元/kg,部分地区补贴后的价格在40元/kg,以目前市场上容量最大的中通9吨氢燃料电池物流车为例,其百公里的耗氢大概3kg,百公里燃料费用在120元左右,其相对的燃油物流车的百公里燃料费用在90元左右,纯电动物流车的百公里燃料费用在60元左右,现阶段氢燃料电池商用车在使用成本上没有优势,因此急需通过产业链上游的规模化来降低氢燃料的使用成本。

产业链的中游包括氢燃料电池系统等,包括电堆、氢瓶和空压机等,其直接决定了车辆的产品性能和成本,目前我国已经初步掌握了燃料电池电堆、空压机等关键材料技术,大部分零部件能实现不同程度的国产化,与国外先进水平相比,虽仍存在一定差距,但随着资源投入的不断增加,在技术方面的差距会愈来愈小。但不可否认的是燃料电池系统在整车的占比仍达到60%左右,在国家补贴政策转向以奖代补但政策未明的背景下,整车的购置成本的加大将更加制约燃料电池商用车的推广,因此急需通过加大氢燃料电池系统的研发投入和规模化推广来降低系统单个成本,实现整车性能提升和降低成本的目的。

产业链的下游包括燃料电池汽车等应用环节,我国现阶段主要应用在商用车领域,在氢燃料客车方面,福田、宇通等多家企业依托自身资源,与燃料电池系统等供应商开展合作,已实现氢燃料公交车的商业化推广。在氢燃料卡车领域,上海申龙、中通客车等企业也通过采用东风氢燃料底盘,在上海和深圳等地区实现了轻中型氢燃料物流车的商业化落地。东风、江铃、解放、大运等9家车企也在氢燃料重卡方面推出了牵引车、厢式物流车及环卫车型(车型推广方面后续做详细分析)。整体来看由于整车成本高、氢燃料成本高和加氢站的相对缺乏,燃料电池商用车的市场推广相对纯电动仍然发展较缓。

从整个产业链的角度来看,相对比纯电动商用车,氢燃料商用车的产业环节更多且更复杂,因此其发展需要更大的支持推广力度。

国家和地方政策鼓励发展

目前氢燃料电池商用车还处于导入期,政策的支持是氢燃料电池商用车产业规模化的基石,到目前为止,我国已出台多项针对氢燃料电池汽车产业链方面的相关政策,从上游的加氢站等基础设施建设,到中游的氢燃料电池系统研发投入支持,以及下游氢燃料电池商用车的推广方面,相关的政策都明确表示大力支持氢燃料电池商用车的发展。

从国家层面定调鼓励氢燃料电池商用车发展;在2019年的政府工作报告中首次提到了推动加氢站等基础设施的建设,工信部、发改委、商务部等部门都发布了包括《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(征求意见稿)》、《绿色产业指导目录(2019版)》及《鼓励外商投资产业目录(征求意见稿)》等多项针对氢燃料产品链的鼓励推广政策;

地方政府不断跟进多层次政策;自从国家的多项鼓励政策出台之后,给地区政府也跟进发布了倾向于基础设施建设、核心零部件制造及配套运营服务等方面的地方政策。特别是适合氢燃料电池商用车推广的西南水电富裕地区,如成都就在近期发布了《2020年成都市氢能暨新能源汽车产业发展及推广应用若干政策》,明确指出来针对加氢站建设及运营、氢燃料电池技术及氢燃料电池汽车推广等的多项支持措施。

国家推广政策

部分地方推广政策

以奖代补后的政策变化

2020年4月23日财政部、工业和信息化部、科技部和发展改革委公布《四部委关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,通知中提到将购置补贴调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市或区域,重点围绕关键零部件的技术攻关和产业化应用开展示范。中央财政将采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励,争取通过4年左右时间,建立氢能和燃料电池汽车产业链,使关键核心技术取得突破。此举预示着仅针对产业链下游终端售价的购置补贴已不能达成氢燃料电池商用车的推广,国家将会选定重点区域针对整个产业链的上中下游进行全方位补贴、补强。

无独有偶,在2020年4月29日,财政部发出了《关于征求<关于开展燃料电池汽车示范推广的通知>(征求意见稿)意见的函》此次被具体征求意见的有北京市、山西省、上海市、江苏省、河南省、湖北省、广东省、四川省财政厅(局)等八个省份(如图1)。此举不难让人想起在2009年由科技部,财政部,发改委,工信部四部委共同启动了“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”,即“十城千辆”,本次意见稿将会四个方面针对示范城市进行考核,即一、核心材料、关键零部件技术取得突破并产业化;二、应用新技术的车辆推广;三、能供应和加氢站建设;四、政策法规环境,从内容中不难看出国家针对整条氢燃料电池汽车产品链补强的意图。另外从选择的省市可以看出,包含GDP前两位的广东、江苏,有丰富氢能水电资源的山西、四川,重要直辖市北京、上海,以及有氢燃料客车代表企业宇通的河南,氢燃料卡车代表企业东风的湖北。

部分地区的基础设施补贴

目前对氢燃料发展较重视的地区逐步将补贴重点转移至产业链上游如加氢站和加氢价格的补贴,以降低氢燃料电池汽车的使用成本,更有利于车型推广。

在氢价的补贴方面,佛山、广州等地区基本以控制在加氢价格为主,以后按年份逐年呈阶梯递减(如图2)。在加氢站补贴方面,各地区基本按照建设成本的20%或30%来补贴,同时设置补贴上限200万、400万、500万不等,最高补贴额度可到900万。