氢能源究竟是风口还是陷阱?氢能汽车能否实现深度脱碳目标?
07 全生命周期总拥有成本(TCO)
这是一个读起来不通顺,听起来生僻的词组,但在阅读这一段的时候,请大家尽量记住理解TCO的含义。
从消费的角度看,氢能源车与锂电等竞品成本平价是提升渗透率的关键,成本包括购买成本和使用成本,我们将其统称为全生命周期总拥有成本,简称TCO。
通过分析全生命周期总拥有成本(TCO),可以对氢能源产业链未来发展趋势及大规模商用时间节点的判断,形成准确认识。
目前国内商用最多的领域在于公交车,占据了氢能源车60%以上的应用,在2030年氢能源公交车TCO成本有望优于锂电池电动车,未来进一步降本,2035年、2050年分别为2.73元/KM、1.62元/KM。
随着氢能电池技术和储氢系统的提升,氢能续航里程将大幅优于锂电池,有望超过800KM,百公里氢耗下降至4KG以下。
宇通客车(600066.SH)作为客车行业领军者,自 2009 年开始研发燃料电池客车,是行业内最早研发燃料电池客车的企业之一。
近年来,通过燃料电池客车整车集成与控制、动力系统匹配等关键技术突破,宇通氢燃料电池客车已完成三代产品开发,目前第四代产品已投入推广应用。公司在系统使用寿命、环境适应性等方面均得到大幅提升,续驶里程进一步加大。
宇通自动驾驶氢燃料客车采用了 60kW 燃料电池系统+动力电池的混合动力系统方案,充氢仅需 10 分钟,续航能力高达500 公里。目前已经投身到第四代燃料电池客车的研发,将涵盖 8-12 米公交、9-11 米公路产品。
佛山市飞驰汽车制造有限公司始建于1971年,发展至今已有四十多年,是首批列入国家公告目录的大中型客车生产厂家之一,可年产新能源客车达到5000台,为华南地区具规模的新能源客车和氢燃料电池客车生产基地。产品在港、澳、台及华南地区具有较高的知名度和影响力。
2019年飞驰汽车生产的氢燃料电池汽车销量376辆,在氢燃料电池汽车市场中市占率达13.7%,其中在广东省市场占有率高达96%。
经营方面,飞驰汽车目前有超过769台氢燃料电池客车在佛山正常运营,运营里程合计超过700万公里,均未出现安全事故。
众多车厂纷纷布局氢能源客车,在政策推进下,产业爆发在即。
2022年北京冬奥会就是一个良好的发展契机,2000辆氢燃料电池冬奥用车,是基础配套设施建设的挑战,更意味着氢能产业不可多得的发展机遇。
同时,在日前召开的张家口市第十五届人民代表大会第一次会议上,张家口市提出,未来五年,将加快构建绿色交通体系,倡导低碳出行,大力推广新能源汽车,提升氢能源汽车使用比例,完善充电、加氢等配套设施,到2025年公共交通领域实现新能源汽车全覆盖。
据了解,张家口市连续先后投入资金76034万元购置氢燃料电池公交车,其中张家口市财政投入资金67325万元,推动新能源公交车建设。
截至目前,全市共有公交车2375辆,其中新能源公交车1870辆,占比78.7%;主城区共有公交车905辆,其中新能源公交车712辆(包括氢燃料电池公交车304辆、插电混合公交车197辆、纯电动公交车211辆)。
至今年底,该市氢燃料电池公交车将再增加140辆,届时氢燃料电池公交车将达到444辆。
除了在客车上的应用外,氢燃料电池物流车是氢能在城市或城际中长距离货运领域的一个细分应用场景,目前是国内在运行氢燃料电池汽车的主要部分。
载荷能力>3吨,续航里程>400KM的氢燃料电池物流车将于2025~2030年间TCO成本经济性优于纯电动车。
脱碳最关键的一环是重卡,重卡造成的碳排放和环境污染远远高于其他车型,目前国内已推出多款氢能源重卡车型,并已展开小范围小批量的试运营。
2020年9月,北汽福田32T氢燃料电池重卡车型发布,搭载了109KW大功率氢燃料电池发动机,电堆为国内自主开发,采用了液氢储能系统,已通过-30摄氏度低温冷启动试验。
江铃重汽在2020年3月向上海智迪交付首批10台江铃威龙燃料电池重卡,采用了95KW燃料电池系统,上汽集团、长城汽车的氢能重卡也已经陆续签约或交付。
对于载荷能力>35吨的重卡,在城际干线或支线物流等长距离运输场景下,氢燃料电池重卡的全生命周期经济性将在2030年左右超过纯电动车型。
从消费者角度看,氢燃料电池重卡的每公里TCO成本2025年将降低至5.6元/KM,相比2020年的降幅达到43.3%。到2035年、2050年分别降到3.21元/KM、1.94元/KM。
随着氢燃料电池动力系统的急速发展,氢燃料电池重卡的动力性能和续航能力将在干线或支线重载长途物流领域发挥极大的优势。
到2050年,氢燃料电池重卡的电池功率提升至300KW,氢燃料耗能降低至6.1KM/100KM,续航能力提升至700KM。
08 溯洄从之,道阻且长
在国内,氢燃料电池乘用车仍未实现量产与销售,整车处于样车制样阶段,购置成本接近150万元。
500KM以上的乘用车将于2040年后达到同等续航能力的纯电动车相当的全生命周期成本性。
国际上,美国、日本氢燃料电池乘用车累计销量(含租赁)超过1万辆。多国在相关规划中提出要推广氢燃料电池乘用车。
如韩国政府于2019年发布的《氢经济路线图》指出,在本土与海外范围推广氢燃料电池轿车,到2022年累计7.9万辆,2040年累计590万辆(本土275万辆),并在出租车领域进行示范应用。
长城汽车早在2016年6月开始研发燃料电池,在五年时间内通过全面深耕技术研发、扩展市场运营、推进资本助力等方式布局燃料电池汽车高势能领域。
2021年3月发布了最新的氢能战略计划,发布了氢柠技术平台,未来三年预计再投入 30 亿研发,计划达到万辆以上配套规模,首款搭载氢能源乘用车预计 2022 年可以实现量产上市。
上汽集团于2020年9月13日,公布中国汽车行业首个“氢战略”:上汽大通计划在 2025 年前,推出至少十款燃料电池整车产品,上汽捷氢科技已建立起千人以上燃料电池研发运营团队,形成万辆级燃料电池整车产销规模,市场占有率在 10%以上。
虽然汽车纷纷大力布局氢能乘用车,但氢能乘用车的应用却存在着两点硬伤:
其一,深度脱碳的目标主要是商用车,可以在一定时间内容忍在氢能源在重卡等商用领域的补贴。
乘用车造成的碳排放比起商用车较小,脱碳路径已经确定是锂电池,氢能乘用车补贴脱碳不具备必要性。
其二,平价时间过长,可能需要等到2040年,和现有锂电技术对比,在一定时间内在经济性没有展示出太大的竞争力。
所以未来的一段时间内氢能源车主要应用在商务车上面,乘用车应用还需等待技术突破和规模化降本。
09 尾声
氢能源车作为深度脱碳的使者,正向我们缓缓走来,我们要做的是与其签订一份约定,将双碳目标进行到底。
能耗、碳排放的确与经济发展息息相关,通过技术手段解决是各国政府的共同目标,无论技术路径如何变革,最终改善的是环境,受益的是自身。
在全球双碳背景下,各国对氢能源尤为重视,做出了详细的产业规划,一直在不断推进更新中。
技术进步、迭代的速度有可能大幅超出我们的预期,会加速推进产业化的进程。在这个背景下,过度关注眼前,可能会暂时保有经济性,却很可能会让我们错失一个迎接氢能大时代的机会。(作者:腾宇)
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