燃料電池重型卡車的發(fā)展建議及對策

陳剛?cè)? 符一凡

摘要：我國需加快規(guī)劃和建設(shè)新型能源體系，大力發(fā)展燃料電池汽車是我國新能源體系建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前我國尚處于燃料電池汽車建設(shè)的初期階段，需要采取措施更好地推進氫燃料電池汽車的發(fā)展，特別是氫燃料電池重型卡車的高效有序發(fā)展。據(jù)此，從氫能源汽車的發(fā)展政策優(yōu)勢、氫燃料電池重型卡車的發(fā)展現(xiàn)狀及幾個瓶頸、氫燃料電池重型卡車的基本發(fā)展路線進行分析，為后期燃料電池重型卡車的發(fā)展提供建議及對策。

關(guān)鍵詞：燃料電池重型卡車；發(fā)展政策；現(xiàn)狀；瓶頸；基本路線

中圖分類號：U463? 收稿日期：2023-02-22

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.05.001

1 燃料電池汽車的發(fā)展政策優(yōu)勢

能源是國民經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)和命脈，能源安全直接關(guān)乎國家和社會安全[1]。根據(jù)2022年黨的二十大報告，我國需加快規(guī)劃和建設(shè)新型能源體系。氫能作為可持續(xù)能源，在當前國際能源競爭的大環(huán)境下，迎來了重要的發(fā)展機遇。氫能通過燃料電池將其轉(zhuǎn)化成清潔能源而成為一種動力驅(qū)動電源，成為如燃料電池汽車等運載工具，不但可以為全球能源結(jié)構(gòu)向低碳化和清潔化轉(zhuǎn)型做出貢獻，也可以為當前我國新能源汽車的大力發(fā)展做出貢獻，為國家發(fā)展戰(zhàn)略搶占先機和制高點。目前我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體態(tài)勢較好，已初步掌握了制氫、儲氫和加氫及燃料電池等主要技術(shù)，而且已經(jīng)從國家頂層和地方等各個層面出臺了一系列規(guī)劃和政策，也在相當一部分地區(qū)開展了燃料電池汽車的示范應(yīng)用。

1.1 頂層設(shè)計

為促進高效及規(guī)范有序的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，經(jīng)國務(wù)院同意，國家發(fā)展改革委聯(lián)合國家能源局研究制定了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，并于2022年3月25日正式發(fā)布。該規(guī)劃從國家層面為氫能產(chǎn)業(yè)進行了頂層設(shè)計，明確了發(fā)展氫能產(chǎn)品的戰(zhàn)略定位和目標，同時在有序推進交通領(lǐng)域示范應(yīng)用方面，指出要立足當?shù)貧淠茉吹墓?yīng)能力、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等基礎(chǔ)條件，結(jié)合自身的道路運輸行業(yè)發(fā)展特點，重點推進氫燃料電池中重型車輛的應(yīng)用。

2022年3月18日，工信部印發(fā)了《2022年汽車標準化工作要點》（以下簡稱“《要點》”）。《要點》中已多次從國家汽車標準化角度，對燃料電池電動車的標準化作出要求，包括要全面推進燃料電池電動汽車能耗及續(xù)航里程、低溫起動性能、動力性能試驗方法等整車標準，以及燃料電池發(fā)動機性能試驗方法、車載氫氣系統(tǒng)技術(shù)條件等關(guān)鍵系統(tǒng)部件標準研究，用來支撐燃料電池電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用及示范運行；同時要加快推進燃料電池汽車低溫冷啟動及最高速度等國際標準的立項及國際標準工作組的組建，以持續(xù)提升我國標準的國際影響力；要全面跟蹤聯(lián)合國世界車輛協(xié)調(diào)論壇（WP.29）的動態(tài)及趨勢，牽頭氫燃料電池車輛安全的重點法規(guī)項目規(guī)劃與研制工作，適時提出有益的提案。

2023年2月3日，工業(yè)和信息化部、交通運輸部和發(fā)展改革委等八部門聯(lián)合發(fā)布了《工業(yè)和信息化部等八部門關(guān)于組織開展公共領(lǐng)域車輛全面電動化先行區(qū)試點工作的通知》。通知指出，為加快建設(shè)低碳綠色的交通運輸體系，要推動提升公共領(lǐng)域車輛電動化水平，要在全國范圍內(nèi)啟動公共領(lǐng)域車輛全面電動化先行區(qū)試點工作（所指公共領(lǐng)域車輛包括公務(wù)用車、城市公交、出租車（包括巡游出租和網(wǎng)約車）、環(huán)衛(wèi)車、郵政快遞運輸車、城市物流配送、機場等領(lǐng)域用車），試點期為2023-2025年。

《通知》中除了提出總體要求、主要目標、組織實施外，還特別指出，在提升車輛電動化水平的目標方面，要科學(xué)合理地制定新能源汽車推廣目標，因地制宜開展多元化場景應(yīng)用，鼓勵在短途運輸、城建物流以及礦場等特定場景進行新能源重型卡車的推廣應(yīng)用工作。在此大環(huán)境影響下，燃料電池重型卡車也會在多種應(yīng)用場景逐步實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

1.2 城市示范群

與此同時，我國地方政府和企業(yè)也在積極推動氫能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展，制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃及具體實施方案等政策性文件，且逐步加快布局建設(shè)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施。

2021年8月，財政部等五部門發(fā)布了《關(guān)于啟動燃料電池汽車示范應(yīng)用工作的通知》，選擇京津冀、上海和廣東城市群作為首批國家氫燃料電池汽車示范城市群，從國家層面啟動燃料電池汽車的城市示范應(yīng)用。政策通過對氫能供應(yīng)、城市示范群的燃料電池車的推廣應(yīng)用、關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)開發(fā)產(chǎn)業(yè)化等方面給予最高18.7億元的獎勵補助資金，以支持氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同年12月，河北、河南城市群第二批入選。至此，燃料電池汽車城市群示范應(yīng)用推廣形成了“3+2”新格局。

據(jù)新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟（新能源汽車國家監(jiān)測與管理中心和北京理工大學(xué)電動車車輛國家工程研究中心提供技術(shù)支持）編制的《全國氫燃料電池汽車示范城市群設(shè)計開發(fā)能力車輛統(tǒng)計與分析報告》顯示：截至2022年4月30日，共8 198輛氫燃料電池汽車累計接入國家新能源監(jiān)測及管理平臺。氫燃料電池示范城市群車輛推廣情況方面，京津冀、上海、廣東、河北、河南城市群累計接入5 853輛氫燃料電池汽車，占總接入量的71.%左右。氫燃料電池示范城市群車輛運行方面，各示范城市群氫燃料電池汽車累計行駛里程和累計行駛時長分別是16 379.10萬km和632.59萬h。2022年4月份，全國氫燃料電池汽車上線率均值為59.83%，五大示范城市群上線率均值為57.06%。其中，京津冀、廣東、河北城市群氫燃料電池汽車上線率均在70%以上。

2022年1-10月以來，在“雙碳”戰(zhàn)略的持續(xù)推動和燃料電池示范城市群的發(fā)展下，適用于以城市渣土運輸、鋼廠、煤礦等場內(nèi)清潔運輸和城市、城際物流領(lǐng)域等多種應(yīng)用場景的燃料電池重型卡車在迅猛發(fā)展的新能源市場中表現(xiàn)出色。根據(jù)終端上牌信息，2022年11月燃料電池重型卡車銷售412輛，環(huán)比（10月銷售218輛）增長近9成（89%），同比（2021年11月銷售148輛）大漲近1.8倍（178%），呈現(xiàn)環(huán)比、同比雙增長態(tài)勢，表現(xiàn)亮眼。

2 燃料電池重型卡車的發(fā)展現(xiàn)狀及幾個瓶頸

我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于初期，面臨產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)亟待加強、裝備水平不高、基礎(chǔ)性建設(shè)滯后、應(yīng)用場景非多元化等諸多挑戰(zhàn)，尤其氫燃料電池重型卡車發(fā)展的一些瓶頸，需要在后期的發(fā)展中逐步解決。

2.1 氫燃料電池重型卡車的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.1 燃料電池重型卡車的市場發(fā)展現(xiàn)狀

a.市場規(guī)模[2]。

2021年我國全年累計銷售氫燃料電池重型卡車779輛，但是從車型結(jié)構(gòu)上來看，牽引車和自卸車是最主要的車型，累計銷量為375輛。

根據(jù)終端銷量數(shù)據(jù)，2022年全年燃料電池重型卡車累計實銷2 456輛，同比大增215%。表1是2022年12個月份燃料電池重型卡車的銷量。

特別需要注意的是2022年12月份，國內(nèi)氫燃料電池重型卡車銷售772輛，環(huán)比增長87%，同比增長294%，與新能源牽引車等其他多個細分領(lǐng)域一樣，燃料電池重型卡車市場在12月份也創(chuàng)造了歷史最高月銷量紀錄。

根據(jù)2022年工信部共計發(fā)布的15個批次（第352～366批）公告信息統(tǒng)計，燃料電池貨車累計上榜330款，累計占比近8成（79.7%）。其中，質(zhì)量在14 t以上的重型貨車累計上榜252款，占據(jù)燃料電池貨車上榜總數(shù)量的76.4%。

另據(jù)工信部最新統(tǒng)計及公示，申報新能源汽車產(chǎn)品的139家企業(yè)的384個產(chǎn)品中，其中燃料電池產(chǎn)品為16家企業(yè)的28個產(chǎn)品，除廈門金龍一款為客車，其余均為重型卡車或底盤。

按功能用途劃分，2022年各類氫燃料電池重型卡車銷量、市場占比見表2。

由表2說明，燃料電池重卡車型結(jié)構(gòu)進一步豐富，但牽引車、自卸車等仍是主銷車型。牽引車居于絕對主體地位的原因主要是氫燃料電池在重載、中長途運行的重卡牽引車領(lǐng)域能極大地發(fā)揮其優(yōu)勢，在牽引車領(lǐng)域應(yīng)用場景最多。自卸車銷售492輛，同比增長44.7%，市場占比19.96%，主要應(yīng)用于續(xù)航里程較長的砂石料的運輸?shù)葢?yīng)用場景。

b.主銷區(qū)域。

在國家“雙碳”戰(zhàn)略下，氫燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群范圍漸廣，越來越多的重型卡車品牌選擇進入這一細分領(lǐng)域。上海、京津冀、廣東等第一批氫燃料電池汽車示范城市群，以及河南、河北等第二批示范城市群在2021-2022年間都出臺了氫能產(chǎn)業(yè)中長期推廣規(guī)劃，明確了相關(guān)補貼政策，因此燃料電池重型卡車銷售與補貼的落實密切相關(guān)。2022年燃料電池重型卡車上牌的數(shù)量超過百輛的區(qū)域主要集中在城市示范群以及明確了補貼“價碼”的區(qū)域［3］。

c.主流企業(yè)。

從生產(chǎn)企業(yè)來看，北汽福田、南京金龍、佛山飛馳、蘇州金龍、鄭州宇通等生產(chǎn)企業(yè)是2021年燃料電池汽車主要生產(chǎn)企業(yè)，市場占有率幾乎達到了64%。南京金龍是燃料電池牽引車、自卸車的主要銷售企業(yè)，市場占比超過全部燃料電池牽引車、自卸車銷量的50%[2]。

根據(jù)工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年1-12批推薦目錄氫燃料電池系統(tǒng)廠商共計有65家，燃料電池市場以專用車、客車和重型卡車為主［4-5］。其中2022年燃料電池汽車中重型卡車占比為28%。另外燃料電池重卡在2022年上公告的共有17款，東風(fēng)汽車、三一汽車和陜汽商用車是公告榜前TOP3企業(yè)，上榜燃料電池重型卡車數(shù)量分別為9款、7款、7款。

d.系統(tǒng)配套。

由于市場需求，2021年燃料電池汽車系統(tǒng)功率大幅提升，其中70 kW以上的系統(tǒng)占據(jù)了主要市場，大功率系統(tǒng)逐步成為應(yīng)用主流[2]。2022年以來，基于長途和重載的應(yīng)用以及政策和整車應(yīng)用方面的要求，大功率燃料電池系統(tǒng)已然成為燃料電池技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一，國內(nèi)燃料電池重型卡車配套的燃料電池系統(tǒng)逐步實現(xiàn)商業(yè)化，成為一個主要的細分市場。

以幾個主流的燃料電池企業(yè)為例，2022年4月，國鴻氫能重磅發(fā)布了大功率石墨板燃料電池系統(tǒng)——鴻途H系列燃料電池系統(tǒng)，鴻途H系列產(chǎn)品功率可實現(xiàn)從120 kW到240 kW乃至360 kW，額定工作效率達到44%，最高工作效率61%，峰值功率可達400 kW。7月，博世氫動力推出134 kW系統(tǒng)，其氫動力模塊是一款高效率、大功率、強環(huán)境適應(yīng)性、長壽命的智能化氫動力模塊產(chǎn)品，額定功率134 kW，可實現(xiàn)零下30°低溫冷啟動。11月，清能股份全新一代200 kW燃料電池系統(tǒng)也已通過國家強檢認證。

2.1.2 燃料電池重型卡車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

燃料電池的主要技術(shù)路線有三種：增程式模式、混合功率模式以及全功率模式。增程式燃料電池重型卡車一般是當燃料電池功率與整車功率需求差距較大時而設(shè)計的汽車，采用小功率燃料電池和較大電量的動力電池匹配方案，驅(qū)動電機需要的電能全部由動力電池提供，燃料電池產(chǎn)生的電只供給動力電池，不用輸出給驅(qū)動電機；全功率模式燃料電池重型卡車對其配套的燃料電池的要求最高，燃料電池額定功率基本上大于或者接近于整車的最大功率，燃料電池的動態(tài)功率變化率可以滿足整車的最大功率變化需求；混合功率模式燃料電池重型卡車介于兩者之間，燃料電池工作產(chǎn)生電能在整車功率需求較大時直接傳輸給驅(qū)動電機，參與給驅(qū)動電機，參與驅(qū)動，在整車功率較小時，燃料電池工作產(chǎn)生電能存儲在動力電池內(nèi)[6]。

以工信部首款公示的燃料電池重型卡車（江鈴重汽申報）為例，其動力總成采用的是大功率（最高功率在95 kW以上）的燃料電池與動力電池相結(jié)合的形式，最高的續(xù)航里程在400 km以上（燃料電池+鋰離子電池），續(xù)航里程較遠。這款產(chǎn)品型號為SXQ4180J1A2FCEV的江鈴牌牽引車具備智能混合動力驅(qū)動控制系統(tǒng)，能夠做到智能切換氫燃料電池與動力電池，常規(guī)情況下氫燃料系統(tǒng)供能，在動力需求大情況下，動力電池系統(tǒng)與氫燃料系統(tǒng)同時供能。整車最高時速可達85 km/h，儲氫時間可以控制在25 min以內(nèi)，相比于電動車長達數(shù)個小時的充電時間，儲能時間短。

2.2 燃料電池重型卡車發(fā)展的幾個瓶頸

氫能產(chǎn)業(yè)涉及制氫、儲氫、運氫、用氫等多個環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)復(fù)雜，因此目前燃料電池重型卡車的應(yīng)用仍面臨核心技術(shù)、標準法規(guī)、氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、終端用氫成本高和制、儲、運的關(guān)鍵技術(shù)亟待突破等瓶頸。

2.2.1 燃料電池重型卡車推廣應(yīng)用的幾個技術(shù)瓶頸

a.電池發(fā)動機性能有待能提升。

影響燃料電池性能的技術(shù)因素主要包含整機和零部件技術(shù)因素。整機技術(shù)方面，整機的參數(shù)設(shè)計、各系統(tǒng)之間的匹配等都會直接影響氫燃料電池的發(fā)動機性能，同時，氫燃料發(fā)動機的零部件，例如質(zhì)子膜、催化劑、空壓機等也會影響電池的性能。而燃料電池重型卡車電池發(fā)動機性能相關(guān)的核心技術(shù)一旦突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸，就可以降低燃料電池成本，對于降低燃料電池重型卡車生命周期成本意義重大，從而可以推動燃料電池重型卡車的產(chǎn)業(yè)化。

b.電池系統(tǒng)開發(fā)中現(xiàn)有問題所涉及的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

燃料電池重型卡車在推廣應(yīng)用中，燃料電池系統(tǒng)中的安全性能開發(fā)（整車氫氣排放、整車氫氣泄露、氫電及加氫系統(tǒng)安全）、續(xù)航里程開發(fā)（常溫續(xù)航里程、低溫續(xù)航里程、高溫續(xù)航里程及應(yīng)用工況續(xù)航里程）、動力性經(jīng)濟性開發(fā)（燃料電池轉(zhuǎn)換效率、最高車速、加速時間及爬坡性能）及環(huán)境適應(yīng)開發(fā)（低溫啟動性能、高溫及高原適應(yīng)性、環(huán)境溫度適應(yīng)性及燃料適應(yīng)性及可靠性）是目前所關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。如何從以上四個主要技術(shù)瓶頸著手，在催化、膜電、電堆傳熱、高電流密度燃料電池電堆開發(fā)、燃料供給與尾排、NVH、燃料電池系統(tǒng)數(shù)字開發(fā)、水/熱管理、系統(tǒng)輕量化、電子電控、燃料電池系統(tǒng)集成和燃料電池整車匹配技術(shù)等方面進行研究提升，是燃料電池重型卡車的技術(shù)路線逐步迭代中不可或缺的。

2.2.2 相關(guān)法律法規(guī)方面的瓶頸

a.燃料電池重型卡車的整車技術(shù)標準法規(guī)有待完善。

燃料電池汽車的主要整車技術(shù)指標是安全性、動力性及經(jīng)濟性。安全性方面，與純電動和混合動力汽車外相比，燃料電池汽車特殊的安全要求主要體現(xiàn)在車載氫氣系統(tǒng)上。其工作壓力較高，且氫氣分子小易泄露，容易在密閉空間內(nèi)聚集產(chǎn)生安全風(fēng)險。GB/T 24549-2020《燃料電池電動汽車安全要求》規(guī)定了燃料電池電動汽車整車、關(guān)鍵系統(tǒng)等方面的要求，涵蓋了整車和系統(tǒng)安全要求。但是，安全性除了滿足電動汽車特殊安全性的目標外，還應(yīng)考慮氫氣的安全要求。同時，燃料電池和整車技術(shù)也要考慮其動力性和經(jīng)濟性，因此這些標準法規(guī)都需要進一步完善細化。具體到燃料電池重型卡車，其電池模塊的尺寸規(guī)格、數(shù)字化接口、安全標準、動力性及經(jīng)濟性標準及測試協(xié)議等也需要開發(fā)一套與之匹配的公開標準，以便推廣燃料電池在重載交通領(lǐng)域的應(yīng)用。

b.氫燃料電池重型卡車的標準頂層設(shè)計有待持續(xù)完善。

燃料電池汽車的標準頂層設(shè)計尚有欠缺，體系完整性有待加強。2022年3月18日，工信部印發(fā)了《2022年汽車標準化工作要點》。從新興領(lǐng)域標準研制、深化國際交流合作等方面提出了規(guī)劃，關(guān)于燃料電池汽車包括了以下幾個主要方面：

a.修訂燃料電池電動汽車碰撞后安全要求標準。

b.全面推進燃料電池電動汽車能耗及續(xù)航里程、低溫啟動、動力性能試驗方法等整車標準，以及燃料電池電機性能試驗方法、車載氫氣系統(tǒng)技術(shù)條件等關(guān)鍵系統(tǒng)部件的標準研究，以支撐燃料電池電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用及示范運行。

c.加強全球技術(shù)法規(guī)制定協(xié)調(diào)時，在氫燃料電池車輛安全方面提出中國的提案，以推動中國的標準進入全球技術(shù)法規(guī)候選綱要，持續(xù)提升國際法規(guī)協(xié)調(diào)工作的參與度與貢獻度。

d.在燃料電池汽車低溫冷啟動及最高速度國際標準的制訂方面，深度參與立項并新建1～2個國際標準工作組，持續(xù)提升中國標準國際影響力[7]。

在燃料電池汽車的基本頂層標準進一步完善且具有一定國際影響力的基礎(chǔ)上，燃料電池重型卡車的標準化設(shè)計也應(yīng)加快進行適應(yīng)化設(shè)計并逐漸融入國際化范圍內(nèi)。截至2023年2月，國家標準化管理委員會已批準發(fā)布的汽車（含摩托車）強制性國家標準共128項，其中，適用于商用車的88項強制性國家標準中，有一項標準涉及燃料電池電動汽車（重型商用車燃料消耗量限值），81項新能源汽車領(lǐng)域相關(guān)國家標準中，有8項關(guān)于燃料電池電動汽車的相關(guān)標準，關(guān)鍵系統(tǒng)及零部件中涉及燃料電池電動汽車的標準有兩項，能源補充系統(tǒng)標準中有兩項燃料電池電動汽車相關(guān)標準。以上情況說明，燃料電池電動重型卡車標準在進一步完善的道路上還有很長的路要走。

2.2.3 氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的瓶頸

當前，氫能基礎(chǔ)設(shè)施有待加強，如加氫站的覆蓋程度不高，基礎(chǔ)設(shè)施不足是制約我國氫燃料電池汽車廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。影響加氫站建設(shè)的因素是多方面的，如技術(shù)標準及核心技術(shù)不完善、建站審批流程長、用地難、資金問題，還有商業(yè)化運營困難、安全管理等。隨著國家政策的逐步釋放，審批流程、用地等問題會得以逐步實施。但是一方面，氫能產(chǎn)業(yè)初期，加氫站的網(wǎng)絡(luò)總體布局與氫燃料電池車的市場規(guī)模依然是氫能產(chǎn)業(yè)中相互掣肘的因素，而且車輛較少，限制了加氫站的良性滾動發(fā)展[8]。另一方面，加氫站的建設(shè)分為兩種方式，一種是新建加氫站，另一種是把現(xiàn)有的加油站改造為加氫站。新建加氫站及改建加氫站的技術(shù)標準也需要進一步完善。目前新建加氫站建設(shè)標準主要采用《GB/T 34584-2017加氫站技術(shù)規(guī)范》，其對氫氣儲運安全和建站選址條件的要求較高，特別是加氫站的氫氣工藝設(shè)施與站外建筑物、構(gòu)筑物的防火距離[8]。在加氫站和加氫合建站方面，依托現(xiàn)有加油站設(shè)施改造的困難較大，特別是在大城市、人口密集地區(qū)問題更加突出[8]。

2.2.4 燃料電池重型卡車的經(jīng)濟成本瓶頸

燃料電池汽車中燃料全生命周期經(jīng)濟成本的決定因素為：購置成本（燃料電池系統(tǒng)和儲氫、供氫）、氫耗、氫氣價格（制氫和儲運、加氫成本）。

目前，燃料電池系統(tǒng)價格較高，我國的高壓儲氫及加氫設(shè)備的關(guān)鍵零部件仍然需要進口，儲氫及供氫成本高，最終導(dǎo)致燃料電池重型卡車的購置價格比純電動同類車的價格高很多。

另外，氫能不僅易燃易爆，在高壓下還會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，國內(nèi)燃料氫氣目前普遍采用高壓氣態(tài)運輸，儲運安全很重要，無論是氣態(tài)、液態(tài)還是固態(tài)，氫能的運輸成本依然很高。加之制氫受到多種因素影響，加氫站的氫氣加注價格普遍達到了60元/kg，個別地區(qū)甚至達到了70～80元/kg，即使有國家層面和示范城市群的補貼政策，加上維護成本，燃料電池重型卡車的氫氣成本仍遠遠高于同級別的純電動重型卡車。

3 燃料電池重型卡車的基本發(fā)展路線

燃料電池電動汽車因其特性，在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，一定會與純電動車形成互補優(yōu)勢的趨勢。在此基礎(chǔ)上，燃料電池重型卡車產(chǎn)業(yè)鏈逐步發(fā)展，氫能基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善，氫氣價格和燃料電池系統(tǒng)成本也將持續(xù)下降，因此我國燃料電池重型卡車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)以下的發(fā)展路線。

3.1 氫燃料電池技術(shù)成本的降低路線

氫燃料電池重型卡車應(yīng)用的核心，即燃料電池系統(tǒng)成本至關(guān)重要，因此，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，開展燃料電池技術(shù)成本降低路線，具體可以從以下幾點開展工作。

3.1.1 利用規(guī)?；娜剂想姵刂圃旒夹g(shù)[9]

a.對于技術(shù)不成熟且主要依賴國外的原材料、價格昂貴或制造工藝不完善的催化劑和雙極板等燃料電池核心材料、關(guān)鍵組件，可以通過優(yōu)化制造材料、改進制備工藝技術(shù)的方式來降低成本。

b.技術(shù)較為成熟的核心材料、關(guān)鍵組件則可以通過建立標準化產(chǎn)品制造平臺體系，利用規(guī)?；牧慨a(chǎn)效應(yīng)來有效推動成本降低。

c.利用氫能產(chǎn)業(yè)的示范城市群，提升氫燃料電池上下游配套零部件與氫燃料整車制造技術(shù)的匹配性，來形成較為完善的氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈，利用各地的地域優(yōu)勢，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進而降低氫燃料電池的成本。

3.1.2 利用優(yōu)化氫燃料電池系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)路線[9]

a.通過對氫燃料電池系統(tǒng)設(shè)計的不斷簡化，降低電池的系統(tǒng)成本。

b.通過對氫燃料電池各個子系統(tǒng)的模塊化設(shè)計來降低成本。

c.通過氫燃料電池系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)材料的輕量化來降低成本。

3.2 適合性的應(yīng)用場景路線

燃料電池重型卡車在初步應(yīng)用之后，隨著氫能及燃料電池等技術(shù)發(fā)展與成本下降，將朝著港口碼頭等特定的應(yīng)用路線拓展。具體來說，可以從以下幾個應(yīng)用場景來加快發(fā)展氫燃料重型卡車。

3.2.1 市政環(huán)衛(wèi)應(yīng)用場景

市政環(huán)衛(wèi)從功能上主要分為運輸型和作業(yè)型兩類。運輸型車主要包含密封式、壓縮式、擺臂式車廂可卸式、自卸式等類型；作業(yè)型車主要包含洗塵車、掃地車、灑水車、除雪車等。對于大功率需求的運輸型車，現(xiàn)有純電動產(chǎn)品可滿足運輸型車輛絕大部分使用需求，同時在純電動產(chǎn)品的基礎(chǔ)上應(yīng)用氫燃料重型卡車是未來發(fā)展的一個主要方向；作業(yè)型車以洗掃、清洗、抑塵、除雪等應(yīng)用場景為主，日運營里程短，但載重大，作業(yè)車速較低，作業(yè)時間較長，運行需要持續(xù)大功率輸出，氫燃料重型環(huán)衛(wèi)車可滿足需要[10]。

3.2.2 城際物流應(yīng)用場景

目前，城際物流應(yīng)用場景主要集中在兩個大型城市示范群，主要運行于高速公路和國道、省道上，具有重載、高效的特點。除此之外，也注重駕駛舒適性，以快遞、大件、材料運輸為主，常用載貨質(zhì)量對大功率的車型需求較大，在國家“雙碳”政策指引下，除新能源車型如混合動力新能源車型外，燃料電池重型卡車也可以滿足需求。

3.2.3 城市渣土自卸車應(yīng)用場景

城市渣土自卸車主要用來工程挖槽土、拆遷工程建筑垃圾、裝修棄土等運輸，運輸?shù)缆纺酀?、松軟，路況較為惡劣，槽坑坡度較大，多灰多塵，裝載量較大，要求車輛動力性強，可靠性好，通過性好。針對上述特點，氫燃料電池自卸車搭載較大功率的燃料電池發(fā)動機可以滿足整車功率需求及運營需求，且符合國家“雙碳”政策。

3.2.4 倒短物流牽引車應(yīng)用場景

倒短物流牽引車主要運輸商品車成品及半成品、煤炭、鋼材、材料等大宗貨物，載重質(zhì)量約25～35 t，進行礦區(qū)倒短、廠區(qū)倒短、港口牽引等工作，日均運營基本固定，平均車速不高，使用頻率較高，運行路線相對固定，方便加氫。根據(jù)這種應(yīng)用場景特點，氫燃料電池牽引車搭載100 kW及以上的燃料電池發(fā)動機即可滿足整車功率需求。

3.3 智能化與燃料電池重型卡車結(jié)合的路線

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，我國車輛智能駕駛技術(shù)也日趨成熟。在新能源車輛領(lǐng)域，智能駕駛技術(shù)不斷迭代及深入應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，將燃料電池技術(shù)和智能駕駛技術(shù)進行融合創(chuàng)新，可加快燃料電池重型卡車技術(shù)的不斷應(yīng)用，同時，這種智能化的發(fā)展也會給燃料電池重型卡車的用戶帶來舒適的駕駛體驗。

3.4 加氫站的配套設(shè)施路線

加氫站是氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是氫燃料電池汽車加快發(fā)展的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年7月，全國已建成加氫站270座，前期在城市示范群一批新建的加氫站或是改建的加氫站應(yīng)運而生。從2023年開始，加氫站的建設(shè)會逐步進入快速發(fā)展期。另外隨著氫能和燃料電池技術(shù)的逐步成熟，加氫站的建設(shè)成本會逐步降低，這將會進一步活躍氫能源市場。

后期進入到成熟完善期，可以從三個方面加速加氫站的建設(shè)：a.可以從豐富加氫站的示范項目類型，且逐步增加數(shù)量；b.可以示范新建或是改造建設(shè)一批集加油、加氫、充電三位一體的商業(yè)化試點項目[5]，逐步布局加氫網(wǎng)絡(luò)，從而進一步推動燃料電池重型卡車的有效發(fā)展；c.加速加氫站的技術(shù)創(chuàng)新，例如2023年2月，我國首個甲醇制氫加氫一體站在大連自貿(mào)片區(qū)投入使用。一輛印有“大連市氫能綜合利用示范工程”的氫燃料電池公交車在該站僅用幾分鐘就加滿了10 kg氫，可續(xù)航100多km[11]。從這個案例可以看出，“氫能推廣，氫站先行”[11]。因此加速加氫站的配套建設(shè)，再結(jié)合氫能產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展，一定會加快氫燃料中重型卡車的發(fā)展。

3.5 產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善路線

燃料電池重型卡車的產(chǎn)業(yè)鏈主要包含上游（燃料電池動力系統(tǒng)及關(guān)鍵部件）和下游（整車生產(chǎn)）兩大部分。與傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈相比，燃料電池重型卡車的產(chǎn)業(yè)鏈主要新增了燃料電池系統(tǒng)和車載供氫系統(tǒng)，其中燃料電池系統(tǒng)是核心結(jié)構(gòu)。目前無論是上游的燃料電池動力系統(tǒng)及關(guān)鍵部件，還是整車生產(chǎn)企業(yè)，都聚集了大量的企業(yè)來推動燃料電池重型卡車的快速發(fā)展。但是上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，無論是燃料電池動力系統(tǒng)還是關(guān)鍵零部件，嚴重依賴進口的情況還存在，另外生產(chǎn)和測試這些進口關(guān)鍵零部件的設(shè)備也主要依賴進口，因此，除了目前日趨成熟的整車生產(chǎn)，燃料電池動力系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵材料的核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)布局及完善的供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈布局是燃料電池重型卡車的基本發(fā)展路線。

4 思考與建議

從2023年開始，氫燃料重型卡車從示范應(yīng)用階段逐步進入到加速發(fā)展和成熟完善期，為此，在基礎(chǔ)研究方面，形成我國自主開發(fā)的重型卡車燃料電池的核心材料、核心研究機制的研究能力必不可少。在應(yīng)用技術(shù)方面，我國應(yīng)逐步擁有燃料電池核心零部件的自主開發(fā)技術(shù)、燃料電池與整車的集成技術(shù)等核心能力；在示范發(fā)展方面，應(yīng)在全國范圍內(nèi)開展燃料電池重型卡車的示范運營和區(qū)域聯(lián)合模塊化規(guī)范運營，并大力開展國際合作；在產(chǎn)業(yè)鏈方面，應(yīng)努力打造逐步完善的燃料電池重型卡車的全產(chǎn)業(yè)鏈。

參考文獻：

[1]譚旭光，余卓平燃料電池商用車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]中國工程科學(xué)，2020，20（5）：152-158

[2]劉光輝，王星2021年氫燃料電池汽車市場分析與2022年發(fā)展商討[J]專用汽車，2021（3）：4-7

[3]中華人民共和國工業(yè)和信息化部汽車工業(yè)2022年汽車標準化工作要點，2022-03-18.

[4]王欽加氫站的規(guī)劃參考依據(jù)與發(fā)展路線[J]煤氣與熱力，2020，40（2）：1-4

[5]樊春艷，朱成，蔡國欽，等中國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈分析研究[J]科技與創(chuàng)新，2021（3）：24-27

[6]蘇曉春，李濤，田新宇，等燃料電池重卡技術(shù)路線及相關(guān)系統(tǒng)分析[J]新能源汽車，2019（11）：9-10.

[7]裝備工業(yè)一司2022年汽車標準化工作要點[EB/OL][2022-03-18]https：//wwwmiitgovcn/jgsj/zbys/gzdt/art/2022/rt_a88fe3f3b5834c098e989de11ce21fe8html

[8]于廣欣，紀欽洪，劉強，等氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)瓶頸分析與思考[J]現(xiàn)代化工，2021（4）：1-4

[9]韓奕飛氫燃料電池降本要過三道坎[N]中國能源報，2020-10-05

[10]氫燃料商用車應(yīng)用場景分析及發(fā)展建議氫燃料商用車應(yīng)用場景分析及發(fā)展建議[EB/OL]（2020-08-20）https：//wwwcetcomcn/qcpd/yw/2634065shtml.

[11]吳琳大連：氫能產(chǎn)業(yè)提速沖刺[N]光明日報，2023-02-21（16）

作者簡介：

陳剛?cè)海校?976年生，工程師，研究方向為重型卡車商品規(guī)劃。