氫能交通研究：氫油平衡最早有望在2026年實現

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我國從“十五”開始就把氫燃料電池轎車作為新動力轎車“三縱三橫”開展路徑之一。2020年9月，國家五部委共同發布《關于開展燃料電池轎車演示應用的告訴》，提出對燃料電池轎車演示采納“以獎代補”的鼓舞辦法。近期，榜首批發布的京津冀、上海和廣東以及第二批發布的河南及河北5個演示城市群已連續啟動。跟著國家獎勵方針的出臺，各地紛紛發布了一系列燃料電池轎車工業規劃及支持方針。2022年3月，國家開展變革委、動力局聯合發布《氫能工業開展中長期規劃(2021–2035年)》(以下簡稱《規劃》)，這是氫能工業的國家頂層規劃。《規劃》定位氫能是未來國家動力體系的重要組成部分，是用能終端完成綠色低碳轉型的重要載體，氫能工業是戰略性新興工業和未來工業要點開展方向，并提出到2025年氫燃料電池車保有量達到5萬輛的開展方針。

氫能交通開展概況

1、全球氫能交通開展現狀

到2021年末，全球氫燃料電池轎車保有量約50000輛。其間，韓國因為政府對車輛購置的高額補助和出產企業的活躍推動，燃料電池轎車保有量超過18 289輛，僅2021年就新增超8 000輛;美國保有量為12 272輛;我國保有量8 938輛，位居全球第三。

到2021年末，全球累計建成加氫站約700座。其間，我國已累計建成220座，累計投入運營178座，位居全球榜首;日本已投營加氫站154座，緊隨其后;德國累計投營加氫站也超過了100座。我國加氫站以服務氫燃料電池商用車為主;其他國家加氫站則首要服務于氫燃料電池乘用車。

2、國內氫能交通應用遠景

近幾年我國氫燃料電池車輛推行及加氫站建造呈現較快增加。已推行的氫燃料電池車中，物流車占比約60%，公交車占比約25%，其他首要為市政環衛、渣土車等特種作業車以及氫能重卡。在加氫站建造方面，當時我國投營的加氫站首要為35 MPa氣氫加氫站，規劃加氫能力多為500 kg/天;部分企業開始演示加注壓力70 MPa、加氫能力1 000 kg/天以上的加氫站，例如我國石化為冬奧會服務的北京延慶慶園街站、王泉營站以及河北西灣子加氫站等。

因為氫燃料電池車輛能量密度更大、自重更低，在中遠程、中重型商用車范疇應用遠景廣闊。依據我國轎車工程學會統計，當時我國重卡保有量已突破800萬輛，跟著國三規范重卡的加快淘汰及部分地區對國四規范柴油車采納限行辦法，未來5～10年有望釋放高達600萬輛的重卡替換商場。與電動重卡比較，氫燃料電池重卡有許多優勢，信任氫燃料電池重卡有望成為氫能交通應用場景的重要組成部分。

氫燃料電池車全生命周期本錢剖析

1、根本假定

轎車全生命周期具有本錢(total cost of ownership，TCO)首要考慮車輛的購置本錢、運營本錢(含燃料、穩妥、修理及人工等)以及作廢殘值，計算公式可定義為：TCO=購車本錢+動力費用+維保費用+人工本錢-作廢殘值。在購車本錢必定的情況下，TCO首要受燃料價格動搖影響。假定氫氣價格35元/kg(不考慮加氫補助)，柴油價格9元/L(參照當時商場價)，充電價格1.2元/kW·h(含電價和服務費);柴油車尿素消耗量為柴油的5%(v)，尿素價格4元/L，柴油車尿素費用計入動力費用，其它運營費用參照商場價預算;假定同一用處、不同燃料類型的車輛在全生命周期內行進路程完全相同，運用壽命共同按照5年，年行進天數350天，日行進路程150 km;氫燃料電池車在“以獎代補”方針期內享受購車補助，補助規范按照中心和地方1:1的比例配套，并以榜首年獎勵額度作為基準。

2、全生命周期本錢剖析

別離計算4.5噸物流車、冷鏈車、13噸物流車、49噸重卡以及城市公交車別離采用氫能、柴油和電作為驅動動力情況下的TCO，如表1所示。不考慮購車補助，平等配置的柴油車購車本錢最低，氫燃料電池車購車本錢最高。例如，同樣是4.5噸廂式物流車，柴油版為10萬元，電動版為18萬元，氫燃料電池版高達60萬元。運營本錢上，在滿意氫氣價格不高于35元/kg前提下，中小型車輛(13噸以下物流車和冷鏈車)采用氫動力的運營本錢現已低于柴油車，49噸重卡和公交車因為百公里氫耗較大，導致運營本錢依然高于柴油車和電動車。比較補助前各類車輛的單位TCO(每公里TCO)發現，氫燃料電池車是同類型柴油車的1.5～1.6倍，是純電動車的1.7～1.8倍。

在考慮購車補助的情況下，4.5噸氫燃料電池物流車購買本錢與純電動車挨近，單位TCO降至3.08元，僅比柴油車高0.05元;氫燃料電池冷鏈車的單位TCO已低于柴油車;49噸氫燃料電池重卡購買本錢僅30萬元左右，明顯低于柴油車和電動車，且單位TCO也降至6.02元，僅為平等柴油車的1.1倍、純電動車的1.2倍。

到2025年，我國將連續建成一批可再生動力制氫項目，如我國石化新疆庫車2萬噸/年光伏制氫項目、鄂爾多斯3萬噸/年風光制氫項目等;屆時賤價綠氫將成為交通范疇重要的動力供應，氫氣價格有望降至30元/kg。另一方面，估計未來油價仍堅持高位，充電價格將小幅下降(服務費跟著競爭加重會逐步下降，但電動車對充電需求增大會導致電網負荷加重，用電高峰期電價可能更高)。估計2025年柴油價格8元/L，充電價格1.1元/kW·h，則4.5噸氫燃料電池物流車單位TCO降至2.98元，平等柴油車單位TCO為2.91元，電動車2.57元;49噸氫燃料電池重卡單位TCO降至5.42元，平等柴油車單位TCO為5.33元，電動車4.83元，均有不同程度的下降。

3、氫燃料電池車競爭力剖析

氫燃料電池車與柴油車和純電車比較具有許多優勢：(1)從經濟性上看，在國家演示城市群方針期內，補助后氫燃料電池車的購車本錢現已挨近乃至低于柴油車和純電車，且單位TCO與柴油車和純電動車比較也具有必定競爭力。往后跟著電堆體系規劃化出產、技術進步以及加氫本錢的降低，氫燃料電池車的經濟性有望進一步凸顯，迎來爆發式增加;(2)從運用便利性上看，氫燃料電池車具有與柴油車類似的便捷性，加氫時間遠遠短于充電時間，單次續駛路程比電動車更長，且同款車型載重量要高于電動車，同時還能滿意重載、低溫環境啟動等嚴苛條件的要求，在中長途運輸方面更具有優勢;(3)從環保視點看，氫燃料電池車與電動車相同具有零排放優勢，每運用1 kg氫氣代替汽柴油可減排10～15 kg二氧化碳，且無NOx及顆粒物排放，關于在交通范疇完成“碳達峰”和“碳中和”方針具有重要推動作用。

氫能交通本錢下降趨勢及猜測

1、電堆體系本錢下降趨勢

美國動力部(DOE)曾猜測，當燃料電池體系量產規劃達到1000套/年時，體系本錢有望降至200美元/kW;當量產規劃達到1萬套/年時，體系本錢有望降至120美元/kW左右。2021年，我國燃料電池體系企業訂單規劃尚缺乏1 000套/年，再加上部分零部件依舊依靠進口，導致電堆體系本錢在5 000元/kW左右。跟著榜首批國家演示城市群正式啟動運轉，燃料電池體系出貨量必然迎來快速增大，有望帶來本錢的大幅下降。到2025年，我國燃料電池車輛累計推行將超過5萬輛，主流體系制造企業量產規劃有望達到1臺套/年，猜測體系本錢下降40%～50%至2 500元/kW乃至更低詳見圖2;猜測到2030年將降至740～1 200元/kW，若方針強力推動將降至400～800元/kW。即便在國家補助規范逐年退坡的情況下，體系本錢仍將堅持快速下降趨勢

2、整車本錢組成及下降趨勢

當時，受限于燃料電池出貨量少、研發本錢高、部分組件需要進口等原因，氫燃料電池車的整車本錢依然較高。以49噸氫燃料電池重卡為例，整車本錢約140萬元。其間燃料電池體系功率130 kW，本錢約65萬元，占比46%;車載儲氫體系(約40 kgH2)本錢約25萬元，占比18%;需裝備動力電池120kW·h，本錢占比9%;此外電機及驅動體系占比約13%;車身及其他部分占比14%，詳見圖3。因為大量要害零部件沒有國產化，依靠進口，燃料電池和儲氫體系的本錢合計占比達64%，是現階段燃料電池車輛本錢昂揚的首要原因。

依據上文猜測，到2025年電堆體系本錢將下降40%～50%，車載儲氫體系本錢也有望按平等水平下降。因而，估計方針期結束后，49噸燃料電池重卡的整車本錢將降至90～100萬元，與純電動重卡根本共同。

3、動力本錢下降趨勢及平衡點猜測

當氫燃料電池車的TCO本錢降到和燃油車及純電車持平水平時，即完成氫油平衡和氫電平衡。估計部分演示城市群四年方針期后補助依然存在，且燃料電池車整車本錢有望下降50%以上。綜合考慮補助及本錢下降趨勢，未來燃料電池車購車本錢仍將堅持在較低水平。基于此，假定用戶端購車本錢堅持不變，氫燃料電池車TCO首要受氫氣價格改變影響。以49噸氫燃料電池重卡為例，不考慮油價及充電價格改變，當氫氣價格下降至33元/kg時，即可完成氫油平衡;當氫氣價格下降至27元/kg時，即可完成氫電平衡。未來幾年內，氫氣價格將堅持快速下降趨勢，而油價和電價也在動態改變，依據前文對2025年氫價、油價及電價的猜測，氫油平衡的時間點最快在2026年左右到來，而氫電平衡最快在2029年完成，詳見圖4。

結論

在國家燃料電池轎車演示應用方針期內，氫能在交通行業尤其是中遠途、中重型商用車范疇逐步具有與傳統燃油車和純電動車相媲美的競爭力。跟著技術進步及規劃化出產，氫油平衡最早有望在2026年完成，氫電平衡有望在2029年左右完成。展望未來，跟著國家“雙碳”戰略的推動及燃料電池轎車演示方針的推動，氫能在交通運輸范疇將得到大規劃應用，助力我國交通動力行業順利完成“碳達峰”和“碳中和”。