1.1 氢能重卡市场与技术现状 氢能重卡市场现状
2024 年 1—12 月,氢能重卡累计销量达到4,460 辆,相比 2023 年同期的 3,653 辆,同比增长 22.1%,占新能源重卡市场份额的 5.4%。但同期新能源重卡市场整体增速达到 140%,明显高于氢能重卡的增长水平。氢能重卡的市场占比由 2023 年的 10.6% 下降至 5.4%,同比下降 5.2个百分点,亦低于 2022 年的 9.8%。市场份额下降的主要原因在于纯电动重卡技术迅速成熟,市场接受度和认可度持续提高,挤占了氢能重卡的市场空间。同时,氢能重卡在加氢基础设施布局不足、车辆购置成本高、运营费用偏高等问题上的制约尚未得到有效缓解,进一步削弱了其市场竞争力。
2024 年,氢能重卡市场结构进一步向牵引车型集中。全年牵引车(含半挂牵引车)销量占氢能重卡总销量的 75% 以上,在各类车型中占据绝对主导地位,凸显其在干线物流等典型应用场景中的显著优势。相比之下,自卸车和普通载货车的市场渗透显著受限,占比分别仅为 5.9% 和3.8%,同比降幅均超过 40%,在当前市场的接受度偏低、推广难度较大。搅拌车和其他专用车型则在特定细分领域实现一定增长,占比分别达到2.3% 和 12.3%,显示出氢能重卡在特定应用场景中仍具备一定拓展空间。整体来看,2024 年氢能重卡车型结构呈现出高度集中的发展格局,牵引车型持续领跑市场,而其他车型则面临市场应用基础薄弱、适配场景有限等现实挑战,短期内难以实现规模化突破。
1.2 氢能重卡技术现状
从技术层面看,氢能重卡关键性能指标已全面达到《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》中2020 年的技术目标,并在多个方面提前实现了2025 年目标。其中,燃料电池系统额定功率已达到 110 千瓦,质量比功率为 541 瓦 / 千克,最高系统效率达 62%,实验室寿命约为 1.5 万个小时,整体性能处于国际先进水平。在整车应用方面,当前主流燃料电池重卡续航普遍超过 400 公里,加氢时间控制在 20 分钟以内,显著优于续航约200 公里、充电时间超过 1 小时的纯电重卡。东风、福田等头部车企已实现续航超 1,000 公里的燃料电池重卡量产,长城汽车研发的液氢重卡加氢时间更缩短至 10 分钟以内。为提升续航能力,整车普遍采用 6—8 支 210 升储氢瓶组,形成标准化供氢系统配置。
与整车技术同步推进的还有产业链配套能力的持续提升。截至 2024 年,国内已有超过 300 家关键零部件企业实现装车配套,行业规模持续扩大,系统集成前十大企业集中度达到近 80%。在电堆、空气压缩机、膜电极、氢气循环系统等核心部件领域,国产化率均超过 90%,双极板也达到近85%,整体供应链体系初具规模,技术自立能力显著增强。然而,在质子交换膜、催化剂、碳纸等核心材料环节,国产化率仍较低,质子交换膜国产化率不足 15%,催化剂不足 20%,碳纸约为 5%,核心基础材料技术仍是当前制约氢能重卡高质量发展的关键瓶颈,亟需在基础材料研发与工艺创新方面实现新的突破。
在新发布氢能重卡的续驶里程趋势方面,2020年至 2024 年,工信部公告重型燃料电池货车续驶里程整体呈现出先升后降的变化态势。由于工信部公告数据中仅包含车辆的整备质量信息,未提供总质量参数,而公安部对轻型、中型和重型货车的分类标准是基于总质量的,因此为识别并筛选出公告车型中的氢燃料电池重卡进行分析,笔者参考零排放货车的历史销售车辆参数数据,梳理并归纳了重卡整备质量与总质量之间的对应关系。依据公安部对重型货车的定义(总质量大于等于 12 吨),推算得出对应的整备质量分类区间(整备质量大于等于 8 吨),据此从公告车型中筛选出氢燃料电池重卡开展后续分析。
2 氢能重卡基础设施现状
2.1 建设现状
近年来,我国加快推进加氢基础设施建设,2024 年加氢站数量实现显著增长,展现出行业快速发展的良好态势。根据氢能产业大数据平台统计,2024 年全国新建加氢站 114 座,新投入运营 117座,截至年底累计建成加氢站 542 座。其中,在运营加氢站 391 座,占比达 72.1%,较 2023 年提升 8.1个百分点。与 2019 年相比,在运营加氢站数量增长近七倍,较 2023 年增长 42.7%。中国已在加氢站建设总量、运营规模和新增数量方面位居全球首位。区域布局方面,全国已有 31 个省份建成加氢站,新增青海省后省域覆盖率达到 91.2%,其中广东、河北、山东、江苏和湖北五省合计占全国加氢站总量的 46.7%。当前加氢站布局以五大城市群示范区为核心,超过 50% 的站点分布于示范应用城市群,其余多布局于高速公路沿线和具备产业基础、政策支持较强的区域,建站方式多依托原有加油 / 加气站体系,以降低成本并提升建站效率。西藏自治区与黑龙江省尚未建成加氢站,仍具有较大发展空间。
我国绿氢项目建设主要集中于三北地区,内蒙、新疆、吉林三省区绿氢产量共占比近 80%。已建成的 3 个万吨级绿氢项目分布在新疆(中石化库车)、宁夏(宝丰能源)和内蒙古(三峡纳日松)。在建及规划项目中,约 55% 位于内蒙古,绿氢项目地区与燃料电池汽车应用示范群地区形成供需错配。
2.2 技术现状
当前我国加氢基础设施呈现以固定式加氢站为主导、撬装式加氢站为补充的格局。2024 年运营中的固定站达 252 座,占比 64.5%,较 2023 年提升 1.4%;撬装站为 139 座,占比 35.5%。固定站占比提升反映出该技术路线在政策支持与产业需求双重驱动下的发展优势。政府通过城市规划引导和补贴倾斜等政策工具,推动选址科学、储氢能力强、服务周期长的固定站建设,旨在构建可持续发展的氢能网络。这类站点凭借大容量储氢系统和规模化加注能力,有效支撑了路线较为固定的城市公交、园区与港口运输等氢能车辆的运营需求。撬装式加氢站虽占比相对较小,但其模块化设计带来的建设周期短、部署灵活等特点在特定场景中具有潜力。
这类站点主要服务于临时性活动保障、偏远地区补氢网络延伸,以及新技术的试点验证等领域。尽管受限于供氢规模和持续运营成本,但其在填补基础设施空白、促进氢能应用场景创新方面仍具有重要意义。(数据参考:中国氢能联盟 )从加注压力看,国内运营加氢站仍以 35 兆帕为主,占比从 2023 年的 86.5% 升至 90.3%;35/70兆帕占 7.7%,70 兆帕仅占 2.0%。欧盟 2024 年 70兆帕加氢站占比达到约 58%,远远高于国内。国产化方面,35 兆帕站所需压缩机设备已实现较高国产率,整机及核心部件验证充分,自产率超 90%;但 70 兆帕及以上高压压缩机国产化程度仍较低,膜片等关键部件依赖进口,缺乏系统验证,制约了高压站发展。高端氢气压缩机对外依赖亦抬高了建站成本,自主研发高性能压缩设备已成为加氢基础设施发展的关键方向。
2.3 运营现状
我国加氢站网络持续扩建,但运营端面临“增速放缓、利用不足”的问题。部分站点陷入“投资大、回报低”的困境,实际运营率不高。以广东为例,运营中的加氢站不足 1/3,且约 1/3 站点日加注量低于设计能力的 30%,部分甚至不足百公斤,多数站点处于亏损状态。造成该现象的主要原因包括燃料电池车保有量不足、氢价居高不下,导致氢能车辆运营缺乏经济性,进一步压缩加氢需求。此外,高昂的氢气运输成本(占终端售价的 20%—50%)也加大了盈利压力。广东多依赖副产氢及沼气制氢,再加上管束车运输,部分站点氢价高达 55 元 / 公斤,盈利空间有限。
3 氢能重卡的经济性评估
3.1 车及燃料电池系统成本现状
2020—2024 年期间,我国燃料电池系统成本呈现持续下降趋势,当前已降至 2,500 元 / 千瓦左右。这一成本水平的显著降低,直接推动氢能重卡整车价格进入 80 万元区间,极大提升了氢能重卡的市场竞争力。燃料电池系统成本的持续下降,主要得益于关键材料技术国产化、制造工艺提升以及产业规模化效应的显现。
具体而言,燃料电池系统成本降低在于关键零部件的价格优化。燃料电池系统成本占整车成本的 60% 以上,八大零部件中,电堆、空气压缩机、膜电极、氢气循环系统、双极板五大零部件国产化率已超 80%,占燃料电池系统成本的 75% 以上。其中,膜电极成本降幅超过 50%,成为推动整体成本下降的重要因素之一;石墨双极板与质子交换膜的成本降幅更为明显,分别达到约 60%和 66%,反映了技术成熟与制造效率的不断提高。此外,气体扩散层的成本也实现了约 53% 的降幅;催化剂成本虽相对稳定,仅下降约 7%,但仍显示出持续优化的趋势。各关键零部件的协同降本为氢能重卡市场化应用奠定了坚实基础。未来随着技术进一步突破和产业规模扩大,燃料电池系统经济性有望继续提升。
3.2 氢气价格现状与发展趋势
与传统柴油车相比,氢能重卡在单位燃料热值成本上的优势尚未充分显现,对氢价的敏感度更高。因此,氢气价格水平及其波动趋势不仅关系到整车运营主体的盈利预期,也直接影响产链上下游的投资信心与推广节奏。
当前氢气终端加注价格呈现出较为明显的结构性分布特征。根据示范运营数据,主流加注价格集中在 30—40 元 / 千克区间,成为市场成交的主要价格带。同时,仍有部分价格聚集于 50—60 元 / 千克。氢气零售市场呈现出“两极分化”现象。总体来看,随着加氢基础设施的完善和氢源布局的优化,价格差距正逐步收敛,行业进入从“示范补贴支撑”向“成本驱动优化”的过渡阶段。
3.3 氢能重卡的经济可行场景
在常规应用场景下,氢燃料电池重卡的经济性仍面临较大挑战,主要受制于较高的车辆购置成本和氢气能源成本,使其与传统柴油重卡相比存在明显的成本差距。然而,在某些特定场景中,氢能重卡的经济性劣势正在逐步缩小,展现出向平价靠拢的趋势。
其中一类具有成本优化潜力的场景是工业副产氢的就近利用。在钢铁、化工等大型工业企业周边,生产过程中产生的富余氢气可作为氢能重卡的燃料来源。由于氢气供给距离短、储运环节简化,终端用氢成本相比市场化供氢显著降低。虽然氢能重卡的初始购置成本仍然较高,但燃料费用的大幅下降使其全生命周期成本与传统柴油车的差距明显收窄,为特定工业场景下氢能重卡的商业化应用提供了可能。
另一类具备经济性提升空间的场景是高频次、固定线路的短途运输业务。在港口、矿区等封闭运营环境中,氢能重卡通过集约化管理和高强度使用,有效摊薄了车辆购置成本。固定线路运营不仅优化了加氢基础设施的利用率,还因稳定的行驶工况降低了氢耗水平。这种模式通过提升整体运营效率,使得氢能重卡的总拥有成本逐步接近柴油车型,为特定物流场景下的规模化应用奠定了基础。
总体而言,无论是依托工业副产氢的场景,还是以固定线路高强度运作为特征的短倒运输场景,都表明在特定条件下氢燃料电池重卡的经济性已大幅提升。在副产氢场景中,能源供应模式的优化直接降低了运营成本;而在短倒运输场景中,运营组织与使用强度的优化有效平抑了成本。两种场景均体现出通过针对性措施实现氢能重卡 TCO 平价的可行性,为氢燃料重卡的规模化应用提供了宝贵的经验。当然,需要强调的是这些趋于平价成果是在特定前提下取得的,未来仍需进一步优化车辆成本、氢气制取及基础设施投入,才能在更广泛的运输领域实现真正全面的 TCO 平价。
4 案例
在氢能产业发展前期,我国政策聚焦燃料电池汽车的推广和补贴,并借此带动氢能全产业链的布局与发展。2020 年以前,政策主要为对氢燃料电池汽车的直接购置补贴。2020 年 9 月,财政部等五部门联合印发《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,将对燃料电池汽车的购置补贴政策调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,示范期为四年,针对示范期间的城市群,财政部等部门将采取“以奖代补”方式,依据目标完成情况给予奖励。该政策要求申报城市打破行政区域限制,在全国范围内选择产业链上优秀企业所在城市进行联合,形成产业链条各环节环环相扣、强强联合态势,协同推进关键核心技术研发和产业化。2021 年,五部门批复了京津冀、上海、广东、郑州、河北等五个城市群共 41 个示范城市启动示范工作,形成了“3+2”的示范格局。
4.1 京津冀城市群
京津冀三地在氢能技术研发、产业布局和示范应用方面都走在了全国前列。北京聚集了大量氢能研发机构和创新资源,交通领域的应用场景丰富;天津则在氢能检验检测和港口物流运输方面具有优势;河北省的可再生能源资源丰富,绿氢制取潜力巨大。三地携手打造“一核、两链、四区”的产业发展格局,并已在推动绿色冬奥氢能示范应用和燃料电池汽车城市群建设中形成了良好的协同基础。
截至 2024 年 12 月底,京津冀燃料电池汽车示范城市群已推广氢燃料电池汽车超 4,400 辆,车辆应用场景持续完善丰富。在第一年度打造形成的冬奥赛事客运服务、大宗物资运输、渣土运输、城市物流配送和通勤客运五大应用场景的基础上,优化扩展形成涵盖城市公交、包车客运、普货物资、冷链物资、生产原料、建筑垃圾、工业制品、混凝土搅拌、市政环卫的九大应用场景,同时持续开拓包括厢式货车、栏板车、自卸车、冷藏车、牵引车、混凝土搅拌车、公交车、大型客车、洗扫车、清洗车 10 种车型的有序应用。车型主要集中在 49 吨重型半挂牵引车、12 米大型普通客车和 4.5 吨轻型厢式货车。京津冀城市群已构建以工业副产氢提纯制氢为主,涵盖天然气重整制氢、电解水制氢的多元制氢体系,氢气产能突破 7 万吨 / 年,累计建成投运加氢站 33 座,加氢价格为 30—40 元 / 千克(含补贴)。
4.2 郑州城市群
郑州城市群由郑州市牵头,新乡、安阳、焦作、开封、洛阳五个城市主要起到氢能供给、产业培育和示范应用的作用,同时协同张家口、保定、烟台等其他国内产业链优势城市协同推动技术攻关与绿氢技术产业化应用进程。
截至 2024 年 8 月,郑州城市群已推广燃料电池汽车超 1,700 辆,建设加氢站 39 座。郑州城市群围绕城市公交、景区客运、市政环卫、冷链物流、渣土搅拌、重型牵引等场景开展示范应用。在挑选示范路线时,郑州城市群优先路线相对固定、氢气资源丰富、运行非波谷电价时段、运输半径较大或呈增大趋势、环保压力大等特点的场景和路线进行氢燃料电池车辆的推广。
4.3 广东城市群
广东城市群在氢能产业链发展上有较好的基础,在示范期之前就已推广超过 2,000 辆氢燃料电池车,加氢站数量在国内也名列前茅。但目前示范进展较为滞后,车辆推广数量、加氢站建设、氢气价格都与示范目标有一定差距。本章以牵头城市佛山为例来阐述广东城市群的示范进展。
佛山市在示范期前两年表现较好,依靠政策的大力扶持和较为雄厚的氢能产业链基础,吸引了大批氢能产业链上中下游企业落地佛山。截至 2023年 7 月,佛山已有氢能公交车约 1,500 辆,物流车约 400 辆,市政环卫车约 70 辆。截至 2023 年底,全市共建加氢站 38 座,可基本覆盖市域内加氢需求。物流配送和市政环卫车以中型卡车(18 吨)为主,少量重型卡车(31 吨)主要为渣土车,行驶范围可覆盖佛山全市,每天运行里程最高可达200—300 公里。但始终位于高位的氢气价格放缓了氢燃料电池汽车的推广进程,部分车辆由于高昂的运行成本出现闲置的情况。
4.4 小结
从京津冀、郑州与广东三大城市群的实践来看,经济性是氢燃料电池重卡推广的关键影响因素,北京、郑州城市群在有财政支持的条件下,部分场景已实现氢能重卡和柴油重卡平价。在这一整体框架下,不同区域财政在购置、运营及加氢环节支持力度的差异直接影响了燃料电池重卡的经济性水平,北京市、郑州市、广东省对燃料电池推广各方面的财政支持力度如下表。
5 问题及建议
5.1 问题
政策设定较为理想化,实际落地面临挑战。部分地区在氢能重卡推广政策设计上预期过高,导致实际落地过程中面临挑战。氢燃料电池车辆的推广及氢能全产业链的发展在政策层面得到了高度支持。然而,在制定氢能重卡推广政策时,部分地区由于本地产业链基础较为完善(如现有氢能车辆规模、加氢站布局、氢能产业链覆盖率等),对市场化进程的推进预期过于乐观。因此,政策设计中对车辆端和氢气供给端的补贴力度较低,期望市场能在初期补贴的引导下快速形成规模化,从而提升经济性。然而,实际推行过程中,氢能重卡的初期运营仍然高度依赖政策支持,较低的补贴水平使得前期投入的企业面临较大资金压力,盈利能力受限。此外,运营阶段氢气价格居高不下,也可能导致已投运车辆的使用率降低。这些因素共同影响了后续投资和推广进度,从而使政策目标的达成面临挑战。
5.2 建议
增强政策制定的科学预测能力,确立实施过程中的灵活调整机制,确保政策连续性。在氢能重卡相关政策的制定过程中,应注重建立在充分调研和科学预测基础上的目标设定,确保政策设计与实际产业发展水平相匹配,避免因预期过高或判断失准造成实施难度大、推进受阻等问题。同时,政策实施过程中应引入更强的灵活性和应变机制。一旦出现与原有预期偏差较大的情况,相关部门应及时对政策目标或执行路径进行动态调整,避免“政策落地难”或“执行停滞”现象的出现。可通过设置政策回顾机制,每 2 年评估政策实施效果及行业接受度,并根据评估结果主动优化政策方向与实施细节,持续提升政策的适应性与有效性,推动氢能重卡产业稳步发展。
鉴于当前氢能重卡在技术、经济性、基础设施等方面尚不具备与其他技术路线充分竞争的优势,可考虑适时调整应用方向,将氢能交通推广从道路运输适度转向轨道交通、航空、海运等领域。相较于道路重卡,这些领域对能源密度、续航能力的要求更高,氢能具备天然优势,且相关技术尚处起步阶段,商业化尚未成型,具备较强的引领与先发机会。通过培育轨道交通、航空、船运等新场景的氢能应用,可拓宽产业发展空间,带动氢能全产业链的突破。
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