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雙碳背景下重卡必然電動(dòng)化 氫能路線優(yōu)于鋰電路線
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2021-8-18
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雙碳背景下重卡必然電動(dòng)化 氫能路線優(yōu)于鋰電路線2020年9月22日，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上承諾，中國力爭于2030年前達(dá)到二氧化碳排放峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。黨的十九屆五中全會(huì)明確提出將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”作為當(dāng)前及今后要抓好的重點(diǎn)任務(wù)，并納入國家有關(guān)的戰(zhàn)略規(guī)劃加以實(shí)施。目前廣泛使用的燃油重卡具有高碳排放的特點(diǎn)，“雙碳”目標(biāo)對重卡行業(yè)的供給端和需求端兩方面都提出了減碳要求。我們認(rèn)為，這將加速推動(dòng)氫能重卡對燃油重卡的替代進(jìn)程。重卡是一種重要的生產(chǎn)資料，為物流運(yùn)輸與工程建設(shè)核心運(yùn)載工具。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)分類標(biāo)準(zhǔn)，載貨汽車劃分為重卡、中卡、輕卡、微卡四大類，其中重卡為總質(zhì)量大于14噸的載貨汽車，車型包括完整車輛(整車)、非完整車輛(底盤)和半掛牽引車。從貨物運(yùn)輸?shù)姆绞絹砜?，公路運(yùn)輸目前仍占據(jù)著我國貨物運(yùn)輸行業(yè)的主導(dǎo)地位，2020年全國公路貨運(yùn)量342.64億噸，占全社會(huì)總貨運(yùn)量的73.8%。重卡憑借運(yùn)距長、運(yùn)量大、運(yùn)輸效率高的優(yōu)勢，是公路貨運(yùn)的核心運(yùn)載工具，常用于物流運(yùn)輸、工程建設(shè)及專用車領(lǐng)域，是國家經(jīng)濟(jì)生活中的重要生產(chǎn)資料。電動(dòng)重卡包含氫能和鋰電兩種路線 綜合對比氫能重卡優(yōu)于鋰電當(dāng)前重卡電動(dòng)化技術(shù)路徑主要有鋰電池與氫燃料電池兩大方向。相比于鋰電池，重卡應(yīng)用氫燃料電池技術(shù)有載重效率高、便于長途運(yùn)輸、便于低溫啟動(dòng)、補(bǔ)能速度快四大優(yōu)勢：重卡的主要功用是載重運(yùn)輸，對于動(dòng)力系統(tǒng)的自重有著較高的要求。鋰電池能量密度較低，以鋰電池為儲(chǔ)能裝置會(huì)導(dǎo)致重卡續(xù)航里程與載貨能力的互斥關(guān)系，難以滿足重卡多拉貨、跑得遠(yuǎn)的基本要求。而高質(zhì)量能量密度是氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢，非常適合重卡本身的使用需求。以49噸的六橋牽引頭+掛車的鋰電池重卡和氫能重卡進(jìn)行對比。鋰電池重卡每公里消耗2度電，按照70%滿載率測算，則需要鋰電池重量為17.86kg；而換作氫燃料重卡則僅需12kg。顯然車輛自重層面燃料電池車型優(yōu)勢突出，有效載荷優(yōu)于鋰電車型。重卡對于長途運(yùn)輸有著較高要求，這就需要重卡的動(dòng)力系統(tǒng)續(xù)航能力更長，且能以更小的質(zhì)量增量支撐其續(xù)航能力的拓展。更高的質(zhì)量能量密度允許氫燃料電池車型以更小的質(zhì)量增量換取更長的續(xù)航增加，遠(yuǎn)續(xù)航場景下燃料電池重卡載貨效率及自身能耗將遠(yuǎn)優(yōu)于純電車型。重卡的使用場景一般較為惡劣，往往需要在較低溫環(huán)境中作業(yè)。鋰電池在低溫環(huán)境下能量密度會(huì)大大降低，甚至出現(xiàn)斷電等故障，這一技術(shù)難題解決起來的難度至今仍然比較大，且重卡可應(yīng)用的大型電池組加熱仍有一定困難和時(shí)滯。而氫燃料電池則不容易受氣溫低的影響，在低溫環(huán)境中仍能保證正常使用。氫燃料電池加氫為物理過程，較之充電更加快捷高效，目前的氫燃料電池加氫時(shí)長可控制在10~15min，與傳統(tǒng)燃油重卡車型相當(dāng)，可以保證高負(fù)荷連續(xù)駕駛。但目前鋰電池充電則需要數(shù)個(gè)小時(shí)，即使充電功率達(dá)到1MW，充滿1000kWh尚需1h。且更大的動(dòng)力電池充電時(shí)間更長，對重卡出勤率將構(gòu)成一定影響。即便未來固態(tài)鋰電池技術(shù)成熟，載重與充電時(shí)長仍會(huì)掣肘鋰電在商用車尤其是重卡領(lǐng)域的應(yīng)用。換電模式雖然能夠解決充電時(shí)間問題，但仍存在行業(yè)痛點(diǎn)。目前換電模式最大的阻礙在于換電標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，相關(guān)利益方尚未達(dá)成共識(shí)。換電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一涉及到電池的所有權(quán)問題、電池品質(zhì)和壽命問題、電池故障事故負(fù)責(zé)方、供應(yīng)鏈中話語權(quán)等諸多爭議，三電系統(tǒng)供應(yīng)商、主機(jī)廠、電池運(yùn)營商、換電站、運(yùn)力商等相關(guān)利益方眾多，需要各方相互協(xié)商、妥協(xié)。2021年5月工信部發(fā)布GB/T40032-2021《電動(dòng)汽車換電安全要求》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)(下稱“標(biāo)準(zhǔn)”)，將于2021年11月1日起開始實(shí)施。“標(biāo)準(zhǔn)”雖然為換電模式提供了電池使用的基礎(chǔ)通用類國家安全標(biāo)準(zhǔn)，但目前關(guān)于電池所有權(quán)、電池故障事故責(zé)任方、供應(yīng)鏈各環(huán)分工等問題尚未達(dá)成共識(shí)，有效整合尚需時(shí)日。同時(shí)，換電電池包帶電量過小，對換電重卡的續(xù)航能力造成較大限制。綜上所述，與鋰電池重卡相對比，氫能燃料電池重卡具備載重效率高、便于長途運(yùn)輸、便于低溫啟動(dòng)、充電速度快等諸多優(yōu)勢。我們認(rèn)為氫能技術(shù)路線更加符合重卡運(yùn)營的基本要求，有望成為重卡電動(dòng)化的主要技術(shù)路線，成為重卡脫碳的必選方案。
