重卡撑起氢燃料电池的商用梦

前段时间，马斯克在社交媒体上发文“Fuel Cells=Fool Sells”（燃料电池=蠢交易），有了马斯克的网红效应，这场关于氢燃料电池汽车是好是坏的话题瞬间席卷了社交媒体。

在随后的“友好交流”中，马斯克补充道：“燃料电池用在汽车上就是个废物，就算用在火箭上都不是什么好主意，但好歹还没那么荒唐。”大众汽车集团CEO赫伯特·迪斯在接受《财富》采访时也表示：你们不会看到任何氢能源的乘用车。

事实上，氢燃料电池在乘用车上的使用处处碰壁，存储、续航难题迟迟无法技术攻关。2020年4月，奔驰汽车的母公司就正式宣布停止了乘用车氢燃料电池的研发计划。2021年6月，上海汽车集团发布公告决定终止燃料电池汽车前瞻技术项目的研发。本田、丰田等日本车企，也相继在去年宣布停止氢燃料电池研发。

氢能汽车产业链远比传统汽车产业链更长、复杂度更大。乘用车上的碰壁反而加速了氢能在商用车领域的应用。氢能重卡逐渐成为时代的“宠儿”。

根据Nikola的测算，全球重卡市场超过6000亿美元，预计在2030年超过50%的重卡都将使用氢能。2021年，我国氢能重卡在新能源重卡中销量增速最快，同比增长超33倍；2021年前9月交付客户的氢能重卡有400余台，远超2020年17台的销量。

氢能乘用车的发展屡屡遭遇红灯，那么重卡能够够拯救氢燃料电池汽车吗？这一切还要从日本氢能发展的遭遇说起。

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日本为何放弃氢能汽车？

(一辆丰田Mirai在加利福尼亚州拉加拿大的一个加氢站加氢。图片来源于：the National Renewable Energy Lab )

上世纪70 年代的两次石油危机使得美国的汽车工业几乎停摆，全国汽车陷入无油可用的尴尬境地，这引起了日本政府对石油资源的畏惧与思考。

作为世界少数几个能源消费大国，日本自身的能源资源十分匮乏，94%的能源供给依赖海外。

为寻找石油替代能源，1978 年日本实施“月光计划”，整合了产、官、学三界资源进军氢能领域，这份计划比美国的“氢能路线”和欧盟的“氢能研发框架”提前了整整24年。

凭借立足早和高投资，日本很快走在了氢能的国际前列。2000年，日本掌握了全球85%的氢燃料技术专利，坐拥全球最大的制氢工厂，其生产的储氢气罐能抗拒的两万多次冲撞，在零下四十度依然正常工作。

布局了制氢与储氢环节，下一步就是应用落地。氢能源的应用前景遍布汽车、船舶、航天、发电、化工等多个领域，摆在日本面前的选择很是明显——其氢能发展本身是为了解决石油资源的困局，而日本98%的原油消费集中在汽车领域，这其中，乘用车又是规模最大、市场消费力最强的分支。

因此，在日本在氢能落地当口，就将全部筹码押注在乘用车领域，重点扶持的企业都是乘用车行业的佼佼者。

然而，选择一步错，步步错。

首先是错误的产业政策。由于补贴过于明显向头部企业倾斜，导致了丰田在氢燃料电池汽车中一家独大。2017年，丰田一家占据了日本61%的氢燃料技术专利，全球30%的氢燃料技术专利。

以本田、日产为代表的其他厂商只能通过和欧美合作，来绕过丰田的技术壁垒生产氢燃料汽车。其结果便是氢能乘用车产业规模非常小，价格异常昂贵。

2020 年，日本氢燃料电池汽车销量不足 2000台。而新款丰田 MIRAI FCV 售价依然超过38万人民币，是电动汽车售价的1.5～2倍、普通燃油汽车的3～4倍。这导致氢燃料电池汽车相关研发投入、生产设备等固定资产成本无法通过市场规模摊销。

与此同时，难以攻关的技术难题进一步锁死了日本氢能乘用车的发展。

车载储氢技术是氢燃料电池的一大难关。车载氢气想要压缩成液体使用，要使得氢气长期保存在-252.8℃以下，这是个巨量的消耗，而若保持气态使用，又要解决“氢脆”的物理问题。这都需要一个庞大复杂的储氢系统。

为此，丰田开发了碳纤维层压结构的新式储氢瓶，但这套储氢系统需要前后两件储氢瓶，过大体积难以塞入轿车狭小空间。其结果便是氢燃料电池汽车的续航一直为人诟病。

在配套上，乘用车还面临着高昂的加氢成本投入。氢燃料电池车的加氢只能依赖于加氢站。一座加氢站的成本超过5亿日元，是加油站4～5倍，这导致加氢站建设投入巨大，要满足像油车一样便捷加油，加氢站的建设几乎是个天文数字。

因此，即使比其他国家提早20年开始建设，但受限于财力，2021年，日本加氢站也只有142座，同期中国已经有141座加氢站，稀少的加氢站进一步限制了氢能乘用车的使用。

2018年，日产宣布暂停开发燃料电池车的计划；2021年，本田宣布终止氢燃料电池汽车的生产；丰田最畅销的氢燃料电池汽车，上市6年一共才卖出6000辆，不到丰田其他车型的零头。日本的氢燃料电池汽车计划基本破产。

如果我们总结日本在氢能源汽车上失败经历，不难发现，日本从一开始就点错了科技树。将氢燃料电池押宝在乘用车道路上，那么资源过度消耗、技术难以攻克，几乎成了命运的必然。

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氢能重卡来破局

（图片来源：bp官网截图）

氢燃料电池在日本乘用车的失败，并没有宣判氢能汽车的死刑。随着人们对氢燃料电池研究的深入，一个更加适配氢能源的应用场景浮出水面——重型卡车。

首先突破的是资源困境，氢能重卡在加氢站上的投入要远小于乘用车。

重卡主要用于物流配送，其路线相对固定，以高速公路为主。而高速公路布局是节点式的，配套加氢站可以依托于高速网络中的交通枢纽建立，成本大幅降低。例如，我国山西阳泉建设的氢能重卡示范加氢站，一天就可满足固定路线上70辆氢能重卡的加氢需求。

相较而言，乘用车的应用场景主要在城市，其布局模型是扩散形的，需要多点多面地建设加氢站。这与加氢站的建设原则背道而驰。截至2020年底，全球加氢站共计553座，离满足乘用车普遍加氢的要求，仍然距离遥远。

其次，重卡可大幅缓解氢能成本困境。具体而言，氢能乘用车的使用成本无法和电动轿车、油车的同台竞技，但氢能重卡已经有能力同柴油车和电动车一较高下。

在乘用车领域，氢能汽车快速加氢的优势难以发挥。乘用车用户能够忍受电动车的长时间充电，因为这部分时间可以经由上班时间或者夜间进行消纳。但对于货运来说，长途运输要花费几天的时间，电池动辄几小时的充电时间是难以接受的时间成本。

此时，氢能重卡加氢时间的优势可以充分发挥，普遍在3-5min，且续航能力跟燃油车差不多。例如，江铃重工的新型氢能源重卡加氢时间在5分钟左右，加满之后最大续航里程实现400-500公里。

其二是使用年限。随着氢燃料电池转换技术的突破，氢燃料电池重卡车摆脱了纯电卡车笨重的电池组，在载货能力上优于纯电卡车。在实验室中，燃料电池的普遍寿命5000h，高于锂电池的3000h，长期使用成本低于纯电动卡车。

此外，氢能重卡的技术也没有乘用车这么复杂。

究其原因，在重卡的车体外部有大量的空间能挂载庞大的储氢系统，不需要像乘用车一样把一套复杂的储氢系统塞进狭小的轿车空间。例如，中国重汽最新研发的黄河氢燃料重卡就在车头后方悬挂储存系统，单次可加氢29.5kg，提供约560km的续航里程。

无论从资源、技术还是成本方面，氢能重卡的潜力都优于乘用车。答案很明显——发展重卡，才有机会拯救氢能汽车市场。

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只要中国才能撑起重卡市场

（雄安新区氢能重卡项目启动仪式。图片来源：雄安人民网）

纵观全球的氢能应用，原本氢燃料电池汽车两只领头羊日本和韩国，均已败下阵来。

日本因为开端走岔路，此时谋求氢能乘用车到商用重车的转型已为时太晚，而韩国，因为19年发生加氢站爆炸事故和随后数次储氢罐爆炸的惨案，其内部爆发了大规模的抗议游行。这之后，在韩国拥有最多加氢站的蔚山市，经营加氢站的企业相继退出。另外，韩国的部分地区已经暂停氢气补充站的建设。

中国成为少数有能力撑得起氢能汽车发展的国家，这是因为氢能重卡的发展十分适配中国。

首先，中国拥有全球最大的重卡市场。据相关数据统计，2020年全球重型卡车产量436万辆，我国重型卡车产量为298万辆，占世界68.3%。网购的火热点燃了物流行业对于重卡的需求，基础设施建设的投资刺激经济的发展，重卡行业空前景气。2020年，中国的重卡市场规模在130万以上，而同期北美的市场规模在45万左右，欧洲的市场规模只有35万左右。

2018年，中科院院士干勇曾表示，“柴改氢”是推进氢能应用的一个重要的方向，预计到2050年，将有超过50%重型卡车将氢燃料电池作为发动机。氢燃料电池重型载货车的广袤市场无疑氢能的落地提供了坚实的地基。

其次，中国高速公路网络完善，加氢站依托交通枢纽建设，附着服务区网络。截至2021年6月，我国加氢站共建成141座，其中119座在运营，22座已建成，还有73座正在建设。预计到2025年和2035年，我国加氢站数量分别达到1000座和5000座。

除此之外，我国已实现了多项重要的技术突破 。

电池功率方面，2017年，我国生产的氢燃料电池功率密度主要在30KW-40KW之间，完全无法满足其重型卡车长途运输的配速要求。2021年，我国氢燃料电池功率密度普遍达到110KW，基本满足长途运输需求；

燃料电池寿命方面，目前，国内企业开发的燃料电池电堆在实验运行时，寿命接近10000小时，即使考虑燃料电池在车用工况下寿命衰减，以江铃重工、中国重汽为首的国产氢能重卡电池实际寿命也在5000小时左右，持平我国客车车载工况寿命3000-5000小时。

中国的氢能革命已经走过数十年。从大力发展光伏到构建特高压网络、再到氢能交通应用，一副能源宏图已经初具规模。

在氢能交通领域的布局上，2020年9月，五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》明确指出，要重点推动中远途、中重型商用车示范应用。

具体表现在两方面，一是财政补贴向氢能重卡倾斜。财政部将对燃料电池汽车的购置补贴，调整为支持城市群示范应用。这些示范重点皆是氢能重卡商业化场景。如北京支持氢能重卡应用，对于大功率高能量密度电池，将提供国补、市补、区补的三重补贴共120万元。

另一方面是审批的便利。在交通部最新发布第30批道路运输车辆达标车型表中，燃料电池中重卡达标车型占比环比增加2个百分点，比28批公告占比提高8个百分点。

在政策的大背景下，各大车企都纷纷研加速布局和产品更新的步伐。

福田汽车宣布将携手中石油，打造北京首座70兆帕加氢站，满足氢能重卡的加氢要求；江铃重汽向上海智迪成功交付首批10台江铃威龙氢燃料重卡；未势能源在雄安新区落地全球首个100辆49吨氢能重卡；此外，陕汽、中国重汽、上汽红岩等车企均发布了自己氢燃料重卡产品，意在时代的风口上抢占身位。

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结语

无论从技术、成本还是资源、政策等方方面面评估，重卡必然是氢能汽车的重点领域。

目前，我国燃料电池卡车的运行已经进入了初级商业化阶。2021年8月14日，雄安新区开通了“容易线”，百辆氢能重卡同时投入运营。另外，在北京、天津、河北等多地，先期布局的示范项目，包含上千台氢能重卡，涵盖多领域、多类型应用场景。

据中国工程院预计，燃料电池重型载货车会在未来5~10年内实现商业化运营，逐步替代传统燃油车市场。先发展重卡为首的商业车，等到加氢站相关技术成熟，再挑起氢能乘用车的大梁。

火力全开，中国正接过全球氢能汽车的接力棒，成为最有希望的“种子选手”。