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氢能重卡从样车到商用 还需要跨越几道门槛?

2020-06-27 20:05:24

  自今年9月,江铃燃料电池牵引车进入工信部324批《道路机动车辆生产企业及产品公告》之后,中国氢能重卡领域不断迎来利好消息。

  10月17日,大运的首款燃料电池牵引车进入工信部325批《道路机动车辆生产企业及产品公告》。

  10月21日,由国投中科、青岛前湾集装箱码头、机科(山东)重工、江苏奥新四家参与研发、测试的3台氢能源集卡车正式投入实景测试运营。

  11月16日,上汽红岩携旗下红岩燃料电池自卸车亮相青岛国际院士港协同创新成果展示与对接合作研讨会。

  在不到3个月的时间里,接连有4款氢能重卡亮相,国内氢能行业讨论、期待已久的氢能重卡似乎就要迎来产业化的“春天”。

  然而,从样车到商用,中国的氢能重卡仍需跨越重重难关。

  重卡“柴转氢”背后:摘下污染大户标签

  随着国家对环保的日益重视,从交通领域节能减排成为全球共识,而重卡作为污染大户,自然成为推动节能减排的重点领域。

  根据中国机动车环境管理年报(2018),全国重型货车在汽车总保有量中占比仅3.1%,但一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物四项污染物排放量却均在20%以上,是当前空气污染“主力军”。

  不根治排放大户的柴油重卡,蓝天保卫战也就无从谈起。

  为此,中国政府通过政策手段来引导重卡行业转型,一方面,强化重卡的排放标准,规定从2019年开始,重型卡车燃料消耗量限值在2015年基础上加严约15%,并限制燃油卡车进城。

  另一方面,强调对新能源车的落地推广,通过持续的补贴,以及各地的不限行、不限号等优惠政策,加速推进国内主机厂进军新能源卡车的商业化。

  与中国的情况类似,其它各国政府也出台了类似的政策和要求。

  美国监管法规规定,2027年前将拖车、货运卡车的燃油效率提高25%;欧盟也于2018年5月制定卡车碳排放目标,提出2025年二氧化碳减排达7%,2030年减排达16%的标准,并呼吁各成员国加快首个重型车辆二氧化碳排放标准立法。

  节能减排的现实需要和政府的强势引导,给重卡“柴转氢”创造了有利的外部条件。

  氢能重卡的优越性:重载和长距离

  如果仅从节能环保的角度考虑,燃料电池并非唯一选项。相比于处在样车阶段的氢能卡车,大量的纯电动物流货运车已经进入商业运营状态,燃料电池要有自己的独特优势才能在商用运输卡车领域后来居上。

  “氢能重卡的优势在于更符合重卡重载的实际需求。”国内一家新能源商用车市场总监告诉高工氢电,不同于轻卡和厢式物流车等中小型商用货运车型,重卡的载重大,对能源供应系统的要求更高。

  从实际运营端的反馈来看,纯电动并不能完全满足卡车的运营需求。实际调研显示,总质量小于3.5吨的微型电动商用车,在成本、容积、续航、行驶品质等方面已经可以基本替代同价位燃油车。

  但在大于3.5吨的商用车上,考虑车辆载重引起的能耗、自重增加等问题,纯电动车型囿于自重、续航等性能局限,已经无法成为此类车型的最优选择。这在重卡领域体现得更加明显。

  “如果49吨的牵引车用纯电动作为动力的话,需要用到的锂电池重量就有将近10吨左右。” 国内一家燃料电池系统企业副总认为,就算不考虑电池成本,附加过多的重量也挤压了重卡宝贵的货运空间。

  与锂动力电池相比,氢燃料电池具备更长的续航里程、更短的充电(加氢)时间、更轻的重量、更大的性能提升空间等显著优点,自然也就更适合长距离运输领域的重型卡车。

  氢能重卡商用还需跨越多道关卡

  氢能重卡在最关键的环节,氢燃料电池方面的关卡已经初步打通。

  “从氢燃料电池的角度来看,技术上已经不存在太大的问题。”国内一家燃料电池企业总经理认为,在过去的2年时间里,国内的氢燃料电池技术取得较大的突破,燃料电池系统的额定功率正在向100kW以上迈进。

  高工氢电了解到,率先上公告的江铃燃料电池牵引车所使用的氢燃料电池系统,由上海杰宁新能源科技发展有限公司和清能股份合作开发。这款燃料电池采用超薄非常规流道石墨极板单堆,其系统额定功率达到95kw,可配载33吨牵引质量,加最高8吨牵引车头,总载重42吨。

  整体来看,随着燃料电池技术的不断突破,国内对氢能重卡的研发、推广已日渐重视,但从产业化的角度来看,仍需破解诸多难题。

  首先需要解决的就是氢能重卡的储氢问题。

  由于重卡的载重大,运输距离远,因此所需要的储存的氢气自然也就更多。然而,国内现阶段的储氢装置氢气瓶并不能满足实际的运营需求。

  “国内目前普遍投入运营的氢气瓶是35Mpa标准的,如果在氢能重卡上使用,就需要装更多的氢气瓶。”国内一家氢气瓶企业技术负责人认为,当前标准下的35Mpa氢气瓶难以满足储存更多氢气的需求。

  事实上,目前我国沿用的高压储氢瓶的相应标准是GB/T35544-2017《车用压缩氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶》。

  “这一标准意味着70MPaⅢ型瓶可以经过检测试验安全后上车运行,而70MPaIV型瓶的法规标准仍然是一片空白。”上述专业人士认为,IV型瓶基体采用塑料材料,具有重量轻、成本低、质量储氢密度大等优点,更适合用于氢能重卡储氢。

  然而,在储氢容量方面更有优势的IV型瓶,还缺乏有效的验证,更因为曾经在安全方面出过问题而被“冷藏”。

  “在2015-2016年,车载天然气气瓶采用过IV型瓶(与IV型氢瓶类似),出厂时这些气瓶都符合相关规范,结果装车后出现了问题,引发了安全事故。”一位熟悉中国新能源商用车市场的投资人士告诉高工氢电,安全事故导致法规标准制定者很抵触IV型瓶,至今仍然没有放开。

  当然,除了储氢环节,现阶段用氢成本高昂也是一大难题。

  从长三角、珠三角、京津冀等地的加氢站实地应用的情况来看,35-45元/公斤是当前主流的氢气到站价格。再加上加氢站的服务费用,终端用户用氢价格通常在60元左右。

  常规的氢能物流车每百公里耗氢量大约是3公斤左右,至少需要180元/百公里,而重卡的耗氢量还要稍多些。柴油车每百公里耗油约为18升左右,以当前的价格计算(6.69元/升)折合120元左右。

  如果考虑到国补和地补的存在,部分地区还对终端氢价进行了价格补贴,使得车主最低能用40元左右的价格用上氢,这样就基本与柴油的价格持平。

  但是,放眼补贴取消后的市场,用氢成本还有待降低,这也需要市场需求来推动。

  “只有氢能的应用起来了,成本问题最终会得到解决。”中国工程院院士干勇曾公开表示,在国内的主要港口大量地、密集地使用氢能重卡,加氢站的建设规模就可以扩大,成本也会在规模效应下得以降低。

  值得注意的是,现阶段国内的氢能重卡只是少数进入《道路机动车辆生产企业及产品公告》,并且尚未进入正式的推荐目录,还需要经过实际路测运营的验证。随着江铃、大运和上海红岩等主机厂相关车型的推出,氢能重卡的商业化进程将会提速。

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