文｜偲睿洞察 蔡凡
編輯｜偲睿內(nèi)容組
前段時(shí)間，馬斯克在社交媒體上發(fā)文“Fuel Cells=Fool Sells”（燃料電池=蠢交易），有了馬斯克的網(wǎng)紅效應(yīng)，這場關(guān)于氫燃料電池汽車是好是壞的話題瞬間席卷了社交媒體。
在隨后的“友好交流”中，馬斯克補(bǔ)充道：“燃料電池用在汽車上就是個(gè)廢物，就算用在火箭上都不是什么好主意，但好歹還沒那么荒唐?！贝蟊娖嚰瘓F(tuán)CEO赫伯特·迪斯在接受《財(cái)富》采訪時(shí)也表示：你們不會(huì)看到任何氫能源的乘用車。
事實(shí)上，氫燃料電池在乘用車上的使用處處碰壁，存儲(chǔ)、續(xù)航難題遲遲無法技術(shù)攻關(guān)。2020年4月，奔馳汽車的母公司就正式宣布停止了乘用車氫燃料電池的研發(fā)計(jì)劃。2021年6月，上海汽車集團(tuán)發(fā)布公告決定終止燃料電池汽車前瞻技術(shù)項(xiàng)目的研發(fā)。本田、豐田等日本車企，也相繼在去年宣布停止氫燃料電池研發(fā)。
氫能汽車產(chǎn)業(yè)鏈遠(yuǎn)比傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈更長、復(fù)雜度更大。乘用車上的碰壁反而加速了氫能在商用車領(lǐng)域的應(yīng)用。氫能重卡逐漸成為時(shí)代的“寵兒”。
根據(jù)Nikola的測算，全球重卡市場超過6000億美元，預(yù)計(jì)在2030年超過50%的重卡都將使用氫能。2021年，我國氫能重卡在新能源重卡中銷量增速最快，同比增長超33倍；2021年前9月交付客戶的氫能重卡有400余臺(tái)，遠(yuǎn)超2020年17臺(tái)的銷量。
氫能乘用車的發(fā)展屢屢遭遇紅燈，那么重卡能夠夠拯救氫燃料電池汽車嗎？這一切還要從日本氫能發(fā)展的遭遇說起。
01、日本為何放棄氫能汽車？
(一輛豐田Mirai在加利福尼亞州拉加拿大的一個(gè)加氫站加氫。圖片來源于：the National Renewable Energy Lab )
上世紀(jì)70 年代的兩次石油危機(jī)使得美國的汽車工業(yè)幾乎停擺，全國汽車陷入無油可用的尷尬境地，這引起了日本政府對(duì)石油資源的畏懼與思考。
作為世界少數(shù)幾個(gè)能源消費(fèi)大國，日本自身的能源資源十分匱乏，94%的能源供給依賴海外。
為尋找石油替代能源，1978 年日本實(shí)施“月光計(jì)劃”，整合了產(chǎn)、官、學(xué)三界資源進(jìn)軍氫能領(lǐng)域，這份計(jì)劃比美國的“氫能路線”和歐盟的“氫能研發(fā)框架”提前了整整24年。
憑借立足早和高投資，日本很快走在了氫能的國際前列。2000年，日本掌握了全球85%的氫燃料技術(shù)專利，坐擁全球最大的制氫工廠，其生產(chǎn)的儲(chǔ)氫氣罐能抗拒的兩萬多次沖撞，在零下四十度依然正常工作。
布局了制氫與儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，下一步就是應(yīng)用落地。氫能源的應(yīng)用前景遍布汽車、船舶、航天、發(fā)電、化工等多個(gè)領(lǐng)域，擺在日本面前的選擇很是明顯——其氫能發(fā)展本身是為了解決石油資源的困局，而日本98%的原油消費(fèi)集中在汽車領(lǐng)域，這其中，乘用車又是規(guī)模最大、市場消費(fèi)力最強(qiáng)的分支。
因此，在日本在氫能落地當(dāng)口，就將全部籌碼押注在乘用車領(lǐng)域，重點(diǎn)扶持的企業(yè)都是乘用車行業(yè)的佼佼者。
然而，選擇一步錯(cuò)，步步錯(cuò)。
首先是錯(cuò)誤的產(chǎn)業(yè)政策。由于補(bǔ)貼過于明顯向頭部企業(yè)傾斜，導(dǎo)致了豐田在氫燃料電池汽車中一家獨(dú)大。2017年，豐田一家占據(jù)了日本61%的氫燃料技術(shù)專利，全球30%的氫燃料技術(shù)專利。
以本田、日產(chǎn)為代表的其他廠商只能通過和歐美合作，來繞過豐田的技術(shù)壁壘生產(chǎn)氫燃料汽車。其結(jié)果便是氫能乘用車產(chǎn)業(yè)規(guī)模非常小，價(jià)格異常昂貴。
2020 年，日本氫燃料電池汽車銷量不足 2000臺(tái)。而新款豐田 MIRAI FCV 售價(jià)依然超過38萬人民幣，是電動(dòng)汽車售價(jià)的1.5～2倍、普通燃油汽車的3～4倍。這導(dǎo)致氫燃料電池汽車相關(guān)研發(fā)投入、生產(chǎn)設(shè)備等固定資產(chǎn)成本無法通過市場規(guī)模攤銷。
與此同時(shí)，難以攻關(guān)的技術(shù)難題進(jìn)一步鎖死了日本氫能乘用車的發(fā)展。
車載儲(chǔ)氫技術(shù)是氫燃料電池的一大難關(guān)。車載氫氣想要壓縮成液體使用，要使得氫氣長期保存在-252.8℃以下，這是個(gè)巨量的消耗，而若保持氣態(tài)使用，又要解決“氫脆”的物理問題。這都需要一個(gè)龐大復(fù)雜的儲(chǔ)氫系統(tǒng)。
為此，豐田開發(fā)了碳纖維層壓結(jié)構(gòu)的新式儲(chǔ)氫瓶，但這套儲(chǔ)氫系統(tǒng)需要前后兩件儲(chǔ)氫瓶，過大體積難以塞入轎車狹小空間。其結(jié)果便是氫燃料電池汽車的續(xù)航一直為人詬病。
在配套上，乘用車還面臨著高昂的加氫成本投入。氫燃料電池車的加氫只能依賴于加氫站。一座加氫站的成本超過5億日元，是加油站4～5倍，這導(dǎo)致加氫站建設(shè)投入巨大，要滿足像油車一樣便捷加油，加氫站的建設(shè)幾乎是個(gè)天文數(shù)字。
因此，即使比其他國家提早20年開始建設(shè)，但受限于財(cái)力，2021年，日本加氫站也只有142座，同期中國已經(jīng)有141座加氫站，稀少的加氫站進(jìn)一步限制了氫能乘用車的使用。
2018年，日產(chǎn)宣布暫停開發(fā)燃料電池車的計(jì)劃；2021年，本田宣布終止氫燃料電池汽車的生產(chǎn)；豐田最暢銷的氫燃料電池汽車，上市6年一共才賣出6000輛，不到豐田其他車型的零頭。日本的氫燃料電池汽車計(jì)劃基本破產(chǎn)。
如果我們總結(jié)日本在氫能源汽車上失敗經(jīng)歷，不難發(fā)現(xiàn)，日本從一開始就點(diǎn)錯(cuò)了科技樹。將氫燃料電池押寶在乘用車道路上，那么資源過度消耗、技術(shù)難以攻克，幾乎成了命運(yùn)的必然。
02、氫能重卡來破局
（圖片來源：bp官網(wǎng)截圖）
氫燃料電池在日本乘用車的失敗，并沒有宣判氫能汽車的死刑。隨著人們對(duì)氫燃料電池研究的深入，一個(gè)更加適配氫能源的應(yīng)用場景浮出水面——重型卡車。
首先突破的是資源困境，氫能重卡在加氫站上的投入要遠(yuǎn)小于乘用車。
重卡主要用于物流配送，其路線相對(duì)固定，以高速公路為主。而高速公路布局是節(jié)點(diǎn)式的，配套加氫站可以依托于高速網(wǎng)絡(luò)中的交通樞紐建立，成本大幅降低。例如，我國山西陽泉建設(shè)的氫能重卡示范加氫站，一天就可滿足固定路線上70輛氫能重卡的加氫需求。
相較而言，乘用車的應(yīng)用場景主要在城市，其布局模型是擴(kuò)散形的，需要多點(diǎn)多面地建設(shè)加氫站。這與加氫站的建設(shè)原則背道而馳。截至2020年底，全球加氫站共計(jì)553座，離滿足乘用車普遍加氫的要求，仍然距離遙遠(yuǎn)。
其次，重卡可大幅緩解氫能成本困境。具體而言，氫能乘用車的使用成本無法和電動(dòng)轎車、油車的同臺(tái)競技，但氫能重卡已經(jīng)有能力同柴油車和電動(dòng)車一較高下。
在乘用車領(lǐng)域，氫能汽車快速加氫的優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮。乘用車用戶能夠忍受電動(dòng)車的長時(shí)間充電，因?yàn)檫@部分時(shí)間可以經(jīng)由上班時(shí)間或者夜間進(jìn)行消納。但對(duì)于貨運(yùn)來說，長途運(yùn)輸要花費(fèi)幾天的時(shí)間，電池動(dòng)輒幾小時(shí)的充電時(shí)間是難以接受的時(shí)間成本。
此時(shí)，氫能重卡加氫時(shí)間的優(yōu)勢(shì)可以充分發(fā)揮，普遍在3-5min，且續(xù)航能力跟燃油車差不多。例如，江鈴重工的新型氫能源重卡加氫時(shí)間在5分鐘左右，加滿之后最大續(xù)航里程實(shí)現(xiàn)400-500公里。
其二是使用年限。隨著氫燃料電池轉(zhuǎn)換技術(shù)的突破，氫燃料電池重卡車擺脫了純電卡車笨重的電池組，在載貨能力上優(yōu)于純電卡車。在實(shí)驗(yàn)室中，燃料電池的普遍壽命5000h，高于鋰電池的3000h，長期使用成本低于純電動(dòng)卡車。
此外，氫能重卡的技術(shù)也沒有乘用車這么復(fù)雜。
究其原因，在重卡的車體外部有大量的空間能掛載龐大的儲(chǔ)氫系統(tǒng)，不需要像乘用車一樣把一套復(fù)雜的儲(chǔ)氫系統(tǒng)塞進(jìn)狹小的轎車空間。例如，中國重汽最新研發(fā)的黃河氫燃料重卡就在車頭后方懸掛儲(chǔ)存系統(tǒng)，單次可加氫29.5kg，提供約560km的續(xù)航里程。
無論從資源、技術(shù)還是成本方面，氫能重卡的潛力都優(yōu)于乘用車。答案很明顯——發(fā)展重卡，才有機(jī)會(huì)拯救氫能汽車市場。
03、只要中國才能撐起重卡市場
縱觀全球的氫能應(yīng)用，原本氫燃料電池汽車兩只領(lǐng)頭羊日本和韓國，均已敗下陣來。
日本因?yàn)殚_端走岔路，此時(shí)謀求氫能乘用車到商用重車的轉(zhuǎn)型已為時(shí)太晚，而韓國，因?yàn)?9年發(fā)生加氫站爆炸事故和隨后數(shù)次儲(chǔ)氫罐爆炸的慘案，其內(nèi)部爆發(fā)了大規(guī)模的抗議游行。這之后，在韓國擁有最多加氫站的蔚山市，經(jīng)營加氫站的企業(yè)相繼退出。另外，韓國的部分地區(qū)已經(jīng)暫停氫氣補(bǔ)充站的建設(shè)。
中國成為少數(shù)有能力撐得起氫能汽車發(fā)展的國家，這是因?yàn)闅淠苤乜ǖ陌l(fā)展十分適配中國。
首先，中國擁有全球最大的重卡市場。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球重型卡車產(chǎn)量436萬輛，我國重型卡車產(chǎn)量為298萬輛，占世界68.3%。網(wǎng)購的火熱點(diǎn)燃了物流行業(yè)對(duì)于重卡的需求，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資刺激經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重卡行業(yè)空前景氣。2020年，中國的重卡市場規(guī)模在130萬以上，而同期北美的市場規(guī)模在45萬左右，歐洲的市場規(guī)模只有35萬左右。
2018年，中科院院士干勇曾表示，“柴改氫”是推進(jìn)氫能應(yīng)用的一個(gè)重要的方向，預(yù)計(jì)到2050年，將有超過50%重型卡車將氫燃料電池作為發(fā)動(dòng)機(jī)。氫燃料電池重型載貨車的廣袤市場無疑氫能的落地提供了堅(jiān)實(shí)的地基。
其次，中國高速公路網(wǎng)絡(luò)完善，加氫站依托交通樞紐建設(shè)，附著服務(wù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)。截至2021年6月，我國加氫站共建成141座，其中119座在運(yùn)營，22座已建成，還有73座正在建設(shè)。預(yù)計(jì)到2025年和2035年，我國加氫站數(shù)量分別達(dá)到1000座和5000座。
除此之外，我國已實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)重要的技術(shù)突破 。
電池功率方面，2017年，我國生產(chǎn)的氫燃料電池功率密度主要在30KW-40KW之間，完全無法滿足其重型卡車長途運(yùn)輸?shù)呐渌僖蟆?021年，我國氫燃料電池功率密度普遍達(dá)到110KW，基本滿足長途運(yùn)輸需求；
燃料電池壽命方面，目前，國內(nèi)企業(yè)開發(fā)的燃料電池電堆在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，壽命接近10000小時(shí)，即使考慮燃料電池在車用工況下壽命衰減，以江鈴重工、中國重汽為首的國產(chǎn)氫能重卡電池實(shí)際壽命也在5000小時(shí)左右，持平我國客車車載工況壽命3000-5000小時(shí)。
中國的氫能革命已經(jīng)走過數(shù)十年。從大力發(fā)展光伏到構(gòu)建特高壓網(wǎng)絡(luò)、再到氫能交通應(yīng)用，一副能源宏圖已經(jīng)初具規(guī)模。
在氫能交通領(lǐng)域的布局上，2020年9月，五部委發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》明確指出，要重點(diǎn)推動(dòng)中遠(yuǎn)途、中重型商用車示范應(yīng)用。
具體表現(xiàn)在兩方面，一是財(cái)政補(bǔ)貼向氫能重卡傾斜。財(cái)政部將對(duì)燃料電池汽車的購置補(bǔ)貼，調(diào)整為支持城市群示范應(yīng)用。這些示范重點(diǎn)皆是氫能重卡商業(yè)化場景。如北京支持氫能重卡應(yīng)用，對(duì)于大功率高能量密度電池，將提供國補(bǔ)、市補(bǔ)、區(qū)補(bǔ)的三重補(bǔ)貼共120萬元。
另一方面是審批的便利。在交通部最新發(fā)布第30批道路運(yùn)輸車輛達(dá)標(biāo)車型表中，燃料電池中重卡達(dá)標(biāo)車型占比環(huán)比增加2個(gè)百分點(diǎn)，比28批公告占比提高8個(gè)百分點(diǎn)。
在政策的大背景下，各大車企都紛紛研加速布局和產(chǎn)品更新的步伐。
福田汽車宣布將攜手中石油，打造北京首座70兆帕加氫站，滿足氫能重卡的加氫要求；江鈴重汽向上海智迪成功交付首批10臺(tái)江鈴?fù)垰淙剂现乜?；未?shì)能源在雄安新區(qū)落地全球首個(gè)100輛49噸氫能重卡；此外，陜汽、中國重汽、上汽紅巖等車企均發(fā)布了自己氫燃料重卡產(chǎn)品，意在時(shí)代的風(fēng)口上搶占身位。
04、結(jié)語
無論從技術(shù)、成本還是資源、政策等方方面面評(píng)估，重卡必然是氫能汽車的重點(diǎn)領(lǐng)域。
目前，我國燃料電池卡車的運(yùn)行已經(jīng)進(jìn)入了初級(jí)商業(yè)化階。2021年8月14日，雄安新區(qū)開通了“容易線”，百輛氫能重卡同時(shí)投入運(yùn)營。另外，在北京、天津、河北等多地，先期布局的示范項(xiàng)目，包含上千臺(tái)氫能重卡，涵蓋多領(lǐng)域、多類型應(yīng)用場景。
據(jù)中國工程院預(yù)計(jì)，燃料電池重型載貨車會(huì)在未來5~10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營，逐步替代傳統(tǒng)燃油車市場。先發(fā)展重卡為首的商業(yè)車，等到加氫站相關(guān)技術(shù)成熟，再挑起氫能乘用車的大梁。
火力全開，中國正接過全球氫能汽車的接力棒，成為最有希望的“種子選手”。