氢能交通研究：氢油平衡最早有望在2026年实现

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我国从“十五”开始就把氢燃料电池轿车作为新动力轿车“三纵三横”开展路径之一。2020年9月，国家五部委共同发布《关于开展燃料电池轿车演示应用的告诉》，提出对燃料电池轿车演示采纳“以奖代补”的鼓舞办法。近期，榜首批发布的京津冀、上海和广东以及第二批发布的河南及河北5个演示城市群已连续启动。跟着国家奖励方针的出台，各地纷纷发布了一系列燃料电池轿车工业规划及支持方针。2022年3月，国家开展变革委、动力局联合发布《氢能工业开展中长期规划(2021–2035年)》(以下简称《规划》)，这是氢能工业的国家顶层规划。《规划》定位氢能是未来国家动力体系的重要组成部分，是用能终端完成绿色低碳转型的重要载体，氢能工业是战略性新兴工业和未来工业要点开展方向，并提出到2025年氢燃料电池车保有量达到5万辆的开展方针。

氢能交通开展概况

1、全球氢能交通开展现状

到2021年末，全球氢燃料电池轿车保有量约50000辆。其间，韩国因为政府对车辆购置的高额补助和出产企业的活跃推动，燃料电池轿车保有量超过18 289辆，仅2021年就新增超8 000辆;美国保有量为12 272辆;我国保有量8 938辆，位居全球第三。

到2021年末，全球累计建成加氢站约700座。其间，我国已累计建成220座，累计投入运营178座，位居全球榜首;日本已投营加氢站154座，紧随其后;德国累计投营加氢站也超过了100座。我国加氢站以服务氢燃料电池商用车为主;其他国家加氢站则首要服务于氢燃料电池乘用车。

2、国内氢能交通应用远景

近几年我国氢燃料电池车辆推行及加氢站建造呈现较快增加。已推行的氢燃料电池车中，物流车占比约60%，公交车占比约25%，其他首要为市政环卫、渣土车等特种作业车以及氢能重卡。在加氢站建造方面，当时我国投营的加氢站首要为35 MPa气氢加氢站，规划加氢能力多为500 kg/天;部分企业开始演示加注压力70 MPa、加氢能力1 000 kg/天以上的加氢站，例如我国石化为冬奥会服务的北京延庆庆园街站、王泉营站以及河北西湾子加氢站等。

因为氢燃料电池车辆能量密度更大、自重更低，在中远程、中重型商用车范畴应用远景广阔。依据我国轿车工程学会统计，当时我国重卡保有量已突破800万辆，跟着国三规范重卡的加快淘汰及部分地区对国四规范柴油车采纳限行办法，未来5～10年有望释放高达600万辆的重卡替换商场。与电动重卡比较，氢燃料电池重卡有许多优势，信任氢燃料电池重卡有望成为氢能交通应用场景的重要组成部分。

氢燃料电池车全生命周期本钱剖析

1、根本假定

轿车全生命周期具有本钱(total cost of ownership，TCO)首要考虑车辆的购置本钱、运营本钱(含燃料、稳妥、修理及人工等)以及作废残值，计算公式可定义为：TCO=购车本钱+动力费用+维保费用+人工本钱-作废残值。在购车本钱必定的情况下，TCO首要受燃料价格动摇影响。假定氢气价格35元/kg(不考虑加氢补助)，柴油价格9元/L(参照当时商场价)，充电价格1.2元/kW·h(含电价和服务费);柴油车尿素消耗量为柴油的5%(v)，尿素价格4元/L，柴油车尿素费用计入动力费用，其它运营费用参照商场价预算;假定同一用处、不同燃料类型的车辆在全生命周期内行进路程完全相同，运用寿命共同按照5年，年行进天数350天，日行进路程150 km;氢燃料电池车在“以奖代补”方针期内享受购车补助，补助规范按照中心和地方1:1的比例配套，并以榜首年奖励额度作为基准。

2、全生命周期本钱剖析

别离计算4.5吨物流车、冷链车、13吨物流车、49吨重卡以及城市公交车别离采用氢能、柴油和电作为驱动动力情况下的TCO，如表1所示。不考虑购车补助，平等配置的柴油车购车本钱最低，氢燃料电池车购车本钱最高。例如，同样是4.5吨厢式物流车，柴油版为10万元，电动版为18万元，氢燃料电池版高达60万元。运营本钱上，在满意氢气价格不高于35元/kg前提下，中小型车辆(13吨以下物流车和冷链车)采用氢动力的运营本钱现已低于柴油车，49吨重卡和公交车因为百公里氢耗较大，导致运营本钱依然高于柴油车和电动车。比较补助前各类车辆的单位TCO(每公里TCO)发现，氢燃料电池车是同类型柴油车的1.5～1.6倍，是纯电动车的1.7～1.8倍。

在考虑购车补助的情况下，4.5吨氢燃料电池物流车购买本钱与纯电动车挨近，单位TCO降至3.08元，仅比柴油车高0.05元;氢燃料电池冷链车的单位TCO已低于柴油车;49吨氢燃料电池重卡购买本钱仅30万元左右，明显低于柴油车和电动车，且单位TCO也降至6.02元，仅为平等柴油车的1.1倍、纯电动车的1.2倍。

到2025年，我国将连续建成一批可再生动力制氢项目，如我国石化新疆库车2万吨/年光伏制氢项目、鄂尔多斯3万吨/年风光制氢项目等;届时贱价绿氢将成为交通范畴重要的动力供应，氢气价格有望降至30元/kg。另一方面，估计未来油价仍坚持高位，充电价格将小幅下降(服务费跟着竞争加重会逐步下降，但电动车对充电需求增大会导致电网负荷加重，用电高峰期电价可能更高)。估计2025年柴油价格8元/L，充电价格1.1元/kW·h，则4.5吨氢燃料电池物流车单位TCO降至2.98元，平等柴油车单位TCO为2.91元，电动车2.57元;49吨氢燃料电池重卡单位TCO降至5.42元，平等柴油车单位TCO为5.33元，电动车4.83元，均有不同程度的下降。

3、氢燃料电池车竞争力剖析

氢燃料电池车与柴油车和纯电车比较具有许多优势：(1)从经济性上看，在国家演示城市群方针期内，补助后氢燃料电池车的购车本钱现已挨近乃至低于柴油车和纯电车，且单位TCO与柴油车和纯电动车比较也具有必定竞争力。往后跟着电堆体系规划化出产、技术进步以及加氢本钱的降低，氢燃料电池车的经济性有望进一步凸显，迎来爆发式增加;(2)从运用便利性上看，氢燃料电池车具有与柴油车类似的便捷性，加氢时间远远短于充电时间，单次续驶路程比电动车更长，且同款车型载重量要高于电动车，同时还能满意重载、低温环境启动等严苛条件的要求，在中长途运输方面更具有优势;(3)从环保视点看，氢燃料电池车与电动车相同具有零排放优势，每运用1 kg氢气代替汽柴油可减排10～15 kg二氧化碳，且无NOx及颗粒物排放，关于在交通范畴完成“碳达峰”和“碳中和”方针具有重要推动作用。

氢能交通本钱下降趋势及猜测

1、电堆体系本钱下降趋势

美国动力部(DOE)曾猜测，当燃料电池体系量产规划达到1000套/年时，体系本钱有望降至200美元/kW;当量产规划达到1万套/年时，体系本钱有望降至120美元/kW左右。2021年，我国燃料电池体系企业订单规划尚缺乏1 000套/年，再加上部分零部件依旧依靠进口，导致电堆体系本钱在5 000元/kW左右。跟着榜首批国家演示城市群正式启动运转，燃料电池体系出货量必然迎来快速增大，有望带来本钱的大幅下降。到2025年，我国燃料电池车辆累计推行将超过5万辆，主流体系制造企业量产规划有望达到1台套/年，猜测体系本钱下降40%～50%至2 500元/kW乃至更低详见图2;猜测到2030年将降至740～1 200元/kW，若方针强力推动将降至400～800元/kW。即便在国家补助规范逐年退坡的情况下，体系本钱仍将坚持快速下降趋势

2、整车本钱组成及下降趋势

当时，受限于燃料电池出货量少、研发本钱高、部分组件需要进口等原因，氢燃料电池车的整车本钱依然较高。以49吨氢燃料电池重卡为例，整车本钱约140万元。其间燃料电池体系功率130 kW，本钱约65万元，占比46%;车载储氢体系(约40 kgH2)本钱约25万元，占比18%;需装备动力电池120kW·h，本钱占比9%;此外电机及驱动体系占比约13%;车身及其他部分占比14%，详见图3。因为大量要害零部件没有国产化，依靠进口，燃料电池和储氢体系的本钱合计占比达64%，是现阶段燃料电池车辆本钱昂扬的首要原因。

依据上文猜测，到2025年电堆体系本钱将下降40%～50%，车载储氢体系本钱也有望按平等水平下降。因而，估计方针期结束后，49吨燃料电池重卡的整车本钱将降至90～100万元，与纯电动重卡根本共同。

3、动力本钱下降趋势及平衡点猜测

当氢燃料电池车的TCO本钱降到和燃油车及纯电车持平水平时，即完成氢油平衡和氢电平衡。估计部分演示城市群四年方针期后补助依然存在，且燃料电池车整车本钱有望下降50%以上。综合考虑补助及本钱下降趋势，未来燃料电池车购车本钱仍将坚持在较低水平。基于此，假定用户端购车本钱坚持不变，氢燃料电池车TCO首要受氢气价格改变影响。以49吨氢燃料电池重卡为例，不考虑油价及充电价格改变，当氢气价格下降至33元/kg时，即可完成氢油平衡;当氢气价格下降至27元/kg时，即可完成氢电平衡。未来几年内，氢气价格将坚持快速下降趋势，而油价和电价也在动态改变，依据前文对2025年氢价、油价及电价的猜测，氢油平衡的时间点最快在2026年左右到来，而氢电平衡最快在2029年完成，详见图4。

结论

在国家燃料电池轿车演示应用方针期内，氢能在交通行业尤其是中远途、中重型商用车范畴逐步具有与传统燃油车和纯电动车相媲美的竞争力。跟着技术进步及规划化出产，氢油平衡最早有望在2026年完成，氢电平衡有望在2029年左右完成。展望未来，跟着国家“双碳”战略的推动及燃料电池轿车演示方针的推动，氢能在交通运输范畴将得到大规划应用，助力我国交通动力行业顺利完成“碳达峰”和“碳中和”。