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1、2020 年深度行业分析研究报告目录1、 重卡市场疲软,技术引领行业变革61.1、 市场需求下行,新能源车型初露峥嵘61.2、 纯电动与燃料电池重卡发展优劣势比较91.3、 电气化、数字化、自动化指引发展方向132、 燃料电池重卡:长距离、路线固定特点显著162.1、 燃料电池重卡在长距离运输上具有性能优势162.2、 运输路线易管理,产业链协同有利于规模化降本192.3、 重点关注燃料电池在重卡领域规模化应用203、 Nikola:全球燃料电池重卡应用领军者233.1、 拟登陆纳斯达克,估值约 33 亿美元233.2、 掌握产业核心技术,创新商业模式助力发展253.3、 2024 年预计燃料
2、电池车销售 5000 辆27图表目录图 1:三一集团的柴油半牵引挂车6图 2:丰田推出的燃料电池重型卡车6图 3:全球市场重卡销售情况7图 4:2017-2019 年美国挂车订单量7图 5:2017-2019 年欧盟沃尔沃卡车订单量7图 6:中国 2009-2019 年重卡市场销量及增长情况8图 7:2019 年中国重卡市场前十名企业销量8图 8:中国纯电动车发展历程9图 9:2019 年中国纯电动重卡分车型销量情况10图 10:2019 年中国各企业纯电动重卡销量情况10图 11:中国燃料电池汽车发展阶段11图 12:2015-2019 年中国燃料电池汽车销量情况13图 13:2019 年部
3、分国家或品牌燃料电池汽车销量13图 14:美国长途卡车运营成本及互联解决方案14图 15:数字化发展趋势15图 16:自动化技术演进路径15图 17:中国公路货运主动脉20图 18:Nikola 发展历程23图 19:Nikola 电动卡车发展规划25图 20:Nikola 燃料电池重卡发展规划25图 21:燃料电池生态链26图 22:Nikola 与行业财务情况对比28图 23:Vecto IQ 股权结构28表 1:中国电动汽车产业政策9表 2:燃油车与电动车对比10表 3:全球部分纯电动重卡情况11表 4:燃料电池重卡具有柴油车和纯电动重卡的优势12表 5:中国燃料电池汽车产业政策12表
4、6:中国部分商品化燃料电池重卡情况13表 7:美国部分车企可持续发展目标14表 8:中国部分纯电动重卡和燃料电池重卡情况16表 9:纯电动重卡与燃料电池重卡动力系统质量对比17表 10:纯电动重卡与燃料电池重卡对比17表 11:燃料电池重卡整车性能展望18表 12:各类重卡成本测算18表 13:燃料电池系统规模化后成本变动情况19表 14:车载气瓶规模化后成本变动情况19表 15:燃料电池重卡成本展望21表 16:柴油重卡成本展望22表 17:Nikola 主营业务24表 18:Nikola 其他车型24表 19:Nikola 战略合作伙伴25表 20:加氢站预计现金流26表 21:租赁模式收
5、入预测27表 22:Nikola 预测财务情况预计281、重卡市场疲软,技术引领行业变革近年来,受置换高峰已过和全球经济下行压力的双重影响,重型卡车(下文 简称:重卡)市场呈现低迷状态。在该形势下,一方面,新能源车型的商品 化为行业发展提供了希望,纯电动重卡和燃料电池重卡相继步入大众视野, 并以其独特优势开始逐步与传统柴油车正面对抗。另一方面,基于 5G 网络 和人工智能的高速发展,数字化和自动化也在稳步推进,为未来重卡市场技 术变革指明了方向。1.1、市场需求下行,新能源车型初露峥嵘根据中国汽车工业协会的分类标准,重卡一般是指总质量大于 14 吨的重型 载货车;而世界各国标准差异较大,根据国
6、际通用的分类,一般是指载重 15 吨以上的产品。具体来说,重卡又包括载重汽车、半挂牵引车、自卸车等一 系列车型。在实际生活中,重卡在公路运输、煤炭采矿业、港口运输等领域 扮演着重要地位。图 1:三一集团的柴油半牵引挂车图 2:丰田推出的燃料电池重型卡车资料来源:三一集团公司官网资料来源:丰田公司官网u 宏观经济影响重卡市场需求重卡行业需求受到宏观政策影响,并呈现出一定的周期性。从全球重卡市场 的发展历程来看,重卡需求受到区域宏观经济状况较大影响,基建、地产、 工业等经济活动提升或减缓时,重卡销量也会随之波动;此外,由于重卡有 着较为稳定的使用生命周期,每隔一段时间都会出现一定的置换高峰,因此,
7、 行业呈现较为明显的周期性。图 3:全球市场重卡销售情况资料来源:罗兰贝格全球市场呈现疲软态势,欧美市场预期消极。从美国情况来看,在 2019 年9 月挂车订单量曾经一度同比下降 68%;欧盟的沃尔沃卡车三季度的订单量 也同比下降了 20%;而大众子公司提出减少临时工、降低非产品投资等举措, 戴姆勒裁掉了北卡罗来纳州的近千名员工,FTR 副总裁也提出货运增长的停 滞也使得车队订单更加谨慎。目前来看,全球市场在经历了销售高峰后已经 重归正常水平,未来前景并不乐观。图 4:2017-2019 年美国挂车订单量图 5:2017-2019 年欧盟沃尔沃卡车订单量206543.53
8、2.5232.62.42.52.3 2.32.12.11.921.62017 2018 201932101月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月1.510.50Q1Q2Q3Q4资料来源:ACT research、罗兰贝格、研究所整理,单位:万辆资料来源:罗兰贝格、研究所整理,单位:万辆中国重卡销量增速下滑,对全球影响巨大。作为全球最大的重卡市场,虽然 中国市场在 2019 年仍然保持了 2%左右的增长率超出了市场的预期,但是较 往年增速已经明显放缓:房地产新开工房屋面积也较往年有了明显的增长放 缓,这使得重卡的需求明显降低;同时国六标准的推出也使得更多重卡保
9、有者在观望新能源车型的发展情况,从而选择延长车辆的持有时间。而 2020年受到疫情影响,宏观经济下行压力大,行业前景并不明朗。 图 6:中国 2009-2019 年重卡市场销量及增长情况销量增速604020020092000019111.69114.79117.4101.7488.6477.4174.473.2963.5663.655.0770%60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%-30%-40%资料来源:中国汽车工业协会、研究所整理,左轴单位:万辆u 市场竞争激烈,新能源车型前景广阔
10、目前重卡行业集中度较高,头部企业市占率高。在 2019 年,一汽解放依旧蝉联销量冠军,东风汽车紧随其后。而销量前四名均超过了 10 万辆,而且与后续企业差距明显,前四名企业销量之和达到了 88.4 万辆,同比增长 5.2%;而市占率达到 75.3%,较上年提升 2 个 pct 左右。头部企业组成的第 一集团依旧对行业有着绝对的控制力,但徐工重卡、上汽红岩等企业也展现 出良好的成长性,未来或许给第一集团造成一定的冲击。受到国六标准和新环保要求推动,新能源重卡或将快速崛起。据 Nikola 在 2020 年 3 月的测算,全球八级卡车市场存量为 700 万辆,即 6000 亿美元的 市场空间;而以
11、纯电动重卡、燃料电池重卡为代表的新一代车型即将开始新 一轮的市场争夺。同时,政策的保驾护航也使得行业变革速度不断加快。2020 年 3 月 7 日,发改委提出进一步研究制定氢能等新能源发展的标准规范和支持政策;3 月 31 日,国务院宣布新能源汽车补贴延长两年至 2022 年底。 图 7:2019 年中国重卡市场前十名企业销量销量增长率27.524.119.117.78.65.83.83.22.223030%2520%2010%150%10-10%5-20%0-30% 资料来源:中国汽车工业协会、研究所整理,左轴单位:万辆1.2、纯电动与燃料电池重卡发展优劣势比较在重卡领域,目前有两种车型发展
12、势头迅猛并且开始与燃油重卡竞争,分别 是纯电动重卡和燃料电池重卡。两者的主要动力均是由电池供给,纯电动重 卡常使用锂离子电池,而燃料电池重卡使用的是以氢气为燃料的燃料电池, 并且相较于燃油重卡均有着自己独特的优势。u 纯电动重卡:行业起步早,已进入应用时期 纯电动车是指以车载电源为动力、电机驱动行驶的汽车。其相较于燃油车而 言差别主要体现在驱动电机、电控、动力电池和充电器等方面。我国在纯电动汽车领域布局起步较早,在 1995 年北京理工大学就研发出了中国首台纯电动客车,随后伴随着 2008 年奥运会纯电动车正式登上历史舞台,而到 20151995年我国首台纯电动客车2008年“新能源汽车元年”
13、,2015年中国成“远望号”问众多车辆应用为全球最大新世于奥运会中能源汽车市场年中国已经成为了全球最大的新能源汽车市场。 图 8:中国纯电动车发展历程1996-2000年相继在北京、汕2010年被国务院确定为七大2017年进入“积分”时代头组建电动车队试运行战略新兴产业之一资料来源:研究所政策的扶持是纯电动汽车迅速发展的重要原因。国家从技术研发、充电基础 设施、安全管理、财政补贴等多个角度出台了许多政策保障行业发展。而 2020年 3 月 31 日,国务院提出延长新能源汽车补贴至 2022 年,为行业从“补贴 时代”到“市场化时代”的过渡提供了更长的缓冲期,同时也尽可能减少了 补贴退出对于市场
14、可能造成的冲击。表 1:中国电动汽车产业政策类型相关政策宏观政策关于开展新能源汽车推广应用核查工作的通知锂离子电池行业规范公告管理暂行办法“十三五”国家战略性新兴产业发展规划节能与新能源汽车技术路线图安全管理关于进一步做好新能源汽车推广应用安全监管工作通知关于开展电动汽车充电基础设施安全专项检查的通知补贴政策关于 2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持的通知关于新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知充电设施电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)关于统筹加快推进停车场与充电基础设施一体化建设的通知关于加强居民区电动汽车充电基础设施建设的通知技术研发电动汽车充电基础设施接口新国
15、标的实施方案电动客车安全技术条件电动汽车远程服务于管理系统技术规范(征求意见稿)资料来源:工信部,研究所整理纯电动汽车具有环保、清洁等优点,但续航等方面仍存在不足。将燃油车与 电动汽车对比来看,纯电动车使用的能源为电力,较汽柴油而言更加环保, 行驶时噪音显著更低,同时还具有系统效率高的优点。但是由于目前技术局 限,纯电动车的续航里程和补能时间仍不理想,这限制了其在长途运输重卡 领域的应用。燃油车纯电动车 插电混动车表 2:燃油车与电动车对比类型能源清洁排放环保震动噪声续航里程补能时间系统效率高成本资料来源:研究所,注:星越多代表实力越强受到国六标准、环保政策等一系列因素的促进作用,2019 年
16、我国共销售纯 电动重卡 4446 辆,同比增长 60.44%;分车型来看,自卸车占比 57%,而 像垃圾车、清扫车等专用车型也有着较大的市场占比。由此可见,相较于公 交车的高度电动化,在其他领域新能源重卡仍有着很大的发展潜力。而依托 强大的核心技术支持和对产业链的长期耕耘,比亚迪、开沃汽车两家占据了 电动重卡市场近九成的份额,遥遥领先于其他整车企业。图 9:2019 年中国纯电动重卡分车型销量情况图 10:2019 年中国各企业纯电动重卡销量情况6%8%9%20%57%3% 1%6%自卸车 自卸式垃圾车 洗扫车 清洗车 其他车型27%63%比亚迪 开沃汽车 北京华林 华菱汽车 其他资料来源:第
17、一商用网,研究所整理资料来源:高工电动车网,研究所整理纯电动重卡在续航能力和充电速度等方面仍存在较大局限性,目前主要适用 于中、近程运输。从续航能力来看,国内外主要车型的续航极限能够达到 500公里左右,但是大多数车型仍集中在 300 公里,加之每次充电时长一般在 1 小时左右,这使得其单日行驶距离有了很大的局限性,对于需要进行长途运 输的重卡而言,纯电动重卡目前并不具有很大吸引力,而 2019 年纯电动牵引车仅 69 辆的销量进一步证明了这一点。目前电动重卡主要应用在环卫、 建筑等活动范围集中、路线相对固定的中、近程运输中,而这能充分发挥其 环保、能耗较低的优点,同时运用夜间电力波谷充电也能
18、一定程度上降低其 运行成本。表 3:全球部分纯电动重卡情况国内企业车型续航能力电池类型电池容量充电时间解放JH6 牵引车150km磷酸铁锂电池423kWh2 小时东风环卫车365km磷酸铁锂电池542Ah重汽T5G330km磷酸铁锂电池290kWh1 小时华菱牵引车150km磷酸铁锂电池250kWh55 分钟比亚迪T10ZT280km-435kWh1.5 小时徐工渣土车305km磷酸铁锂电池387kWh北奔自卸车250km磷酸铁锂电池282kWh1.5 小时开沃搅拌车250km磷酸铁锂电池350kWh1-1.5 小时国外戴姆勒eCascadia250km550kWh90 分钟 80%容量特斯拉
19、Semi500km30 分钟 80%容量达夫LF220km锂离子电池222kWh沃尔沃FL300km锂离子电池1-2 小时资料来源:方得网,研究所整理u 燃料电池重卡:行业初期,蓄势待发国内的燃料电池汽车从 2001 年起步,至今发展了近 20 年,而 2016 年之前 大多还是进行试验和示范运营,例如 2008 年北京奥运会、2010 年上海世博 会均有燃料电池汽车作为公务用车投入使用;到 2019 年,已有 124 个车型进入工信部产品名录,较 2018 年新增 30 款车型。图 11:中国燃料电池汽车发展阶段资料来源:清华大学,研究所整理燃料电池汽车同时具有燃油车和纯电动汽车的优势。一方
20、面,它的燃料为氢 气,能够实现零排放、对环境友好,并且氢气来源非常广泛;另一方面,由 于氢气燃料电池的高转换效率和较快的加氢速度,燃料电池重卡有着优异的续航能力,对于在长途运输中的应用来说前景广阔。但是由于氢气成本高、 基础设施少,导致燃料电池在实际应用中在成本和维护方面优势并不明显, 依然还有很长的路要走。表 4:燃料电池重卡具有柴油车和纯电动重卡的优势项目燃料电池重卡柴油车动力提供单位燃料电池柴油发动机燃料补充速度10-15 分钟10-15 分钟预计实现的续驶距离800-1200km800-1200km可持续发展氢在地球上来源丰富获得石油成本较高且存量有限环保零排放严重污染并且未来受到严格
21、管控预期车重10-11 吨11-12 吨预期荷载质量250-260 吨240-250 吨资料来源:Nikola,研究所整理燃料电池行业前景广阔,正处在快速发展中。国家相继出台了一系列政策来 扶持产业发展。2018 年以来全国已经有 40 余家整车企业和发动机企业布局 燃料电池车市场;根据中国氢能联盟的估计,到 2030 年中国氢气需求量将达到 3500 万吨,占能源体系的 5%,而到 2050 年则在终端能源体系中至少 占比达到 10%。表 5:中国燃料电池汽车产业政策时间政策名称及主要内容2014能源发展战略行动计划(2014-2020)提出将“氢能与燃料电池”作 为重点创新方向之一2015
22、关于加快推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施意见提出 “积极推广应用燃料电池车”2015中国制造 2025提出将继续支持燃料电池车的发展2016节能与新能源汽车技术路线图发布燃料电池车技术路线图2016国家创新驱动发展战略纲要提出“发展氢能、燃料电池等新一代能 源技术”2017汽车产业中长期发展规划提出“逐步扩大燃料电池车试点示范范围”2018关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知制定了燃料 电池车的补贴标准2019政府工作报告提出“推进充电、加氢等基础设施建设”资料来源:各政府部门官网,研究所整理产业起步较晚,目前中国与国际一流水平仍差距较大。2019 年中国燃料电 池汽车销
23、量为 2737 辆,同比增长 79.2%,表现出迅猛发展的势头。但是相 较于其他国家而言,中国在燃料电池汽车领域无论是技术还是市场都还有较 大差别。韩国现代 NEXO 的 2019 年销量为中国燃料电池汽车销量的 1.76 倍,而日本丰田 Mirai 车型的销量则与中国销量相近。而从燃料汽车的核心 部件电池的出货量来看,2019 年韩国占全球出货总量的 39%,美国、日本紧随其后分别占 37%、23%,其他国家占比仅为 1%。而在耐久性、低温性 能、储氢系统等关键技术上,中国与国际一流水平仍存在较大差距。图 12:2015-2019 年中国燃料电池汽车销量情况图 13:2019 年部分国家或品
24、牌燃料电池汽车销量3000484960002500500020004000020002737001820190中国韩国现代NEXO丰田Mirai本田Clarity资料来源:中国汽车工业协会、研究所整理,单位:辆资料来源:电池中国、研究所整理,单位:辆众多整车企业纷纷布局,争夺燃料电池重卡领域市场份额。2019 年,在技 术攻关近两年时间后江铃重汽的首台燃料电池重卡发布,其运用了 95kW 以 上的大功率电池系统,从而实现最高 85km/h 的时速和最高近 500km 的续航 能力。上汽
25、红岩推出了新款燃料电池自卸车,能够在-30条件下实现低温 起动。像陕汽集团、潍柴动力等传统优势企业也相继下线了多款车型来争夺 市场。表 6:中国部分商品化燃料电池重卡情况时间公司车辆概述2017 年 7 月中国重汽中国首款氢燃料码头牵引车,采用增程式技术方案,可 根据实际需要配制氢气瓶2019 年 9 月江铃重汽发布新款重汽牵引车,质量 8970kg,燃料电池系统 95kW 以上功率输出,搭载 8 个 35 兆帕高压氢气瓶2019 年 10 月江苏奥新三辆氢能源集卡车在山东青岛进行测试2019 年 11 月上汽红岩发布燃料电池自卸车,实际最大功率达到 352kW,能够 在-30低温条件下自启动
26、2019 年 11 月陕汽集团推出搭载氢燃料的旗舰重卡 X50002019 年 12 月潍柴动力推出首台国产 200 吨以上氢燃料-锂电混合能源矿用自 卸车2020 年 1 月佛山飞驰推出燃料电池牵引车,总质量 25000kg,满载质量为 49000kg,续航达到 400km资料来源:各公司官网,研究所整理1.3、电气化、数字化、自动化指引发展方向随着互联网技术和人工智能技术的发展成熟,将先进技术与实体经济结合成 为发展产业升级的一个重要手段。在运输行业的不同细分领域受到的影响力 度和时机均有一定差别,而对重卡影响较大的是电气化、数字化、自动化三 大趋势。u 电气化:实现经济的可持续发展为了应
27、对能源危机和实现经济的可持续发展,全球各国都提出了相应的减排 目标并提出了零排放卡车的预期。近年,中国相继出台了提高汽车排放标准、 为新能源车提供补贴、对大排量卡车部分限行等一系列政策促进电气化的发 展;欧美等国家也提出了一系列激励措施鼓励民众选择新能源汽车, 而 Sysco、Ups 等许多欧美企业也提出了自己的减排目标来响应政策。表 7:美国部分车企可持续发展目标企业可持续发展目标Sysco2025 年,20%车辆为可替代燃料Tyson2030 年,减少 30%的温室气体排放PEPSICO2030 年,减少至少 20%的温室气体排放Walmart2025 年,在 2015 年基础上减少 18
28、%排放Ups2020 年,替代燃料汽车占新购车辆的 25%资料来源:罗兰贝格,研究所整理电气化进程会带动产业利润重心移向中上游企业。在纯电动或燃料电池车型 中,其核心零部件成本占比较高。纯电动重卡里的动力电池,与燃料电池重 卡中的燃料电池、车载气瓶等,均具有研发投入大、技术壁垒高等特点,且 目前规模化程度较低,在整车购买成本中占比较大。因而我们认为,随着电 气化的推进,利润将逐渐移向中上游掌握核心技术的零部件生产商。u 数字化:数字互联实现价值提升数字化发展推动车辆互联变革,有效降低运营成本。基于车联网系统,就能 够实现对于车辆和运输的全程智能管理和优化。在运输过程中,数字化系统 能够实时对载
29、货状态、车辆健康积极监控并实现远程诊断和智能车辆保护, 从而提高了车辆的安全性和运输过程的舒适度;同时,互联平台通过实时通 讯、订单管理、线路优化等举措,能够有效提高运输效率、保证交货及时性 并降低空载率,从而有效降低运输成本。据麦肯锡统计,69%的中国汽车消 费者提出其愿意为了更好的车联网体验而更换购车品牌,可见未来数字化也 将对整车产生价值加成并影响整车企业的竞争力。图 14:美国长途卡车运营成本及互联解决方案资料来源:罗兰贝格,单位:美元/英里目前,数字化已经能够为车企提供优化后的管理解决方案,而未来其将向完 全互联的服务供应链方向发展,在互联平台上实现数据共享并提供定制化的 产品解决方
30、案。而根据罗兰贝格的数据,美国的车联网市场有着近千亿美元 的价值空间,未来发展潜力巨大。图 15:数字化发展趋势过去基本车载通信 功能专用设备的软件设计车辆追踪基本安全和合规监管封闭式平台现在车队管理解决方案卡车及车队互联远程诊断、录像监控等传感器设置大数据收集及传输开放式平台及相应生态数字化驾驶监控方案未来完全互联的供 应链平台完全互联的货运服务供应链用户层实时数据共享基于智能传感器的互联货运方案基于车队管理平台的新型解决方案定制化的产品解决方案资料来源:罗兰贝格,研究所整理u 自动化:变革未来产品和服务形态自动化的技术架构层由传感器、计算平台、自动驾驶系统等组成,它的发展 需要数字化技术的
31、辅助。自动驾驶的发展能够促进一系列新兴商业模式的发 展,例如建设特定的转运中心供自动驾驶汽车长途运输货物等,会极大地降 低运输成本、提高运输效率。自动化也会为行业带来巨大变革,小型运输企 业将会被整合、行业内集中度或会增加。据麦肯锡在 2019 年 10 月发布的制胜汽车行业下半场一文中的预测,自动驾驶汽车在 2030 年能够占汽车总 量的 13%,而 2040 年能够达到 66%左右。图 16:自动化技术演进路径无自动驾驶驾驶员需要手动全 程控制车辆行驶, 车辆可能配备辅助 性的驾驶预警信息 提示功能驾驶员辅助功能单一的自动化配置, 驾驶员仍然需要手动全 程控制,车辆可以“解 放”驾驶员双脚
32、(当使 用ACC时)或双手(当 使用LKA时)部分自动化多类自动化功能, 驾驶员需要手动全 程控制,驾驶员可 以实现双手和双脚 的同时“解放”, 但都要求驾驶员时 刻监控路面情况有条件的自动化多类自动化功能,驾 驶员在车辆提示时接 管车辆驾驶员的双 手、双脚和双眼可以 实现同时“解放”, 但必须随时快速接管 车辆控制高度自动化车辆在特定情况下 可以实现自动驾驶, 不需要驾驶员监控 路况自动驾驶状 态下的所有道路安 全责任被转移给汽 车本身完全自动化在任何条件下可以 实现自动驾驶驾 驶员无需对行驶状 态中的任何道路安 全问题负责资料来源:罗兰贝格,研究所整理2、燃料电池重卡:长距离、路线固定特点
33、显著为了实现可持续发展目标,重卡行业的众多领域都开启了新的转型升级的步 伐。目前,重卡领域中,柴油车仍独霸市场,但纯电动重卡和燃料电池重卡 也在快速崛起。从性能来看,燃料电池重卡具备了纯电动重卡和柴油重卡的 优点:有着优异的续航能力、足够的安全性、可观的燃料补充速度和低温性 能等,我们认为燃料电池重卡在未来完全有潜力在重卡领域率先规模化应 用;但目前,高昂的成本和产业的不完善也限制了其发展。因此,推动技术 创新、规模经济以及产业协同发展来实现降本是当务之急。2.1、燃料电池重卡在长距离运输上具有性能优势u 燃料电池重卡 vs 纯电动重卡:前者在长距离运输应用上具有一定优势。燃料电池重卡在续航里
34、程优势明显。从动力来源来看,目前纯电动乘用车通 常采用的是较为经济且能量密度较高的三元锂电池,可以保障较高的续航里 程;但对于商用车或重卡车,通常采用磷酸铁锂,其相对较低的能量密度限 制其续航历程;在此方面由于氢能量密度较高,燃料电池能够满足绝大多数 重卡的日常运输需求。目前,纯电动重卡续航能力大多集中在 200-300 公里,)生产企业产品名称续航里程(km)预计载荷(kg最高时速(km/h)成都大运燃料电池牵引汽车4001160089江铃重汽燃料电池半挂牵引车401920089佛山飞驰燃料电池牵引汽车40011500北汽福田纯电动半挂牵引车2701358590华菱汽车纯电动牵引汽车1351
35、320085北奔重型纯电动牵引汽车2101320080徐州徐工纯电动半挂牵引车1901230084而燃料电池重卡续航普遍能够达到 400 公里以上。 表 8:中国部分纯电动重卡和燃料电池重卡情况资料来源:工信部新能源汽车推广应用推荐车型目录,研究所整理,截至 2019年 11 月发布的 2019 年第 10 批目录若提高续航能力,纯电动重卡须牺牲重量进行对冲。在 150 公里续航下,纯电动重卡的电池系统重量达到 1.66 吨,而使得达到 400 公里续航,预计其电池系统质量为 4.43 吨左右;而同续航能力下燃料电池重卡动力系统质量仅为 0.8 吨,远低于纯电动重卡。燃料电池重卡的燃料为氢气,
36、通过提升气 瓶大小或储气压力即可提升续航里程;而纯电动重卡所使用的磷酸铁锂电池 能量密度较低,为了提高续航里程,只能采取牺牲车体重量或体积等方式进 行对冲。表 9:纯电动重卡与燃料电池重卡动力系统质量对比类别纯电动重卡纯电动重卡(预测)燃料电池重卡续航里程(km)150400400电池系统质量(kg)16604430车载气瓶质量(kg)640氢燃料质量(kg)28燃料电池质量(kg)145总质量(kg)资料来源:工信部,张志芸车载储氢技术研究现状及发展方向,研究所测算燃料电池亦在燃料补充速度、低温性能等方面具有优势。燃料电池重卡能够 在 10 分钟左右完成燃料的补充,而纯
37、电动重卡的一次充电往往需要一个小 时以上的时间。而从低温性能来看,纯电动重卡受温度变化影响较大,燃料 电池重卡目前能够实现-30的冷起动从而适应高纬度地区的恶劣气候条 件。表 10:纯电动重卡与燃料电池重卡对比项目纯电动重卡燃料电池重卡动力锂离子电池氢气理论续航里程160-500 公里800-1200 公里燃料补充时间几小时左右10-15 分钟预计重卡车重11-12 吨10-11 吨预计重卡载荷24-25 吨25-26 吨成本百公里能耗低于燃料电池车型受限于氢气价格,成本高低温性能电池在低温(-10)下续航里程是常温下的 68%,百公里能耗是 134%能够在-30下起动;冷起动前后燃料电池性能
38、变动不大安全性锂电池的能量密度与安全性之间难 兼容氢气储存、运输等问题资料来源:Nikola,舒胜涛等车用燃料电池低温冷起动研究现状,杨佼源等低温对纯电动汽车动力电池系统性能的影响分析,研究所整理未来燃料电池重卡电池系统寿命将达到 3 万小时,已满足消费者使用 10 年左右,总行驶里程 120 万的目标。根据美国能源部的预测,在单次续航方面,燃料电池重卡将在 2030 年实现单次近 1000 公里的续航,以满足 98%左右的客户需求;在 2050 年达到单次 1200 公里左右的续航目标,从而满足 99%的客户需求。在燃料补充方面,为了实现与柴油车燃料补充速度一致,在 2050年燃料电池重卡单
39、次燃料补充时间需缩短至 6 分钟左右,而实现单次续航1200 公里需要存储 60kg 氢气,因而需要实现 10kg H2/min 的加氢速度。表 11:燃料电池重卡整车性能展望项目单位2030E2050E燃料电池系统寿命小时2500030000燃料电池效率峰值%6872氢气补充速度千克氢气/分钟810车载储氢系统寿命周期50005000压力存储系统寿命周期1100011000单次续航公里9501200资料来源:美国能源部,研究所整理u 高额成本制约燃料电池重卡商业化发展。我们选取额定载重在 15 吨左右的三种车型,对其进行成本测算,发现目前 燃料电池重卡成本仍高于柴油和纯电重卡。从购车成本来看
40、,目前燃料电池 系统单位成本为 283 美元/千瓦,车载气瓶成本为 36 美元/千瓦,这都使得其 在购车成本上就达到了柴油重卡近两倍。而从燃料价格来看,单位距离氢燃 料成本为 1.5 美元/英里,远超另外两种车型,而且燃料成本在总成本的占比 高达 74%,可见氢燃料价格是限制燃料电池汽车商业化的重要因素。当前燃 料电池重卡生态仍处于发展初期,关键技术并不成熟,配套设施并不完善, 需求端大多持观望态度;破除当前困境,降本势在必行,而技术进步、规模 效应等都是行之有效的降本途径。表 12:各类重卡成本测算项目柴油重卡纯电动重卡燃料电池重卡购车成本估算柴油发动机及后处理(美元)20000废热回收系统
41、(美元)7500传动装置(美元)8700燃料存储设备(美元)36352944动力电池系统(美元)67857电机电控(美元)4826燃料电池系统(美元)87164电机(美元)4500电池(美元)2181500车身(美元)750007500075000总制造成本(美元)3221108x 制造商溢价1.21.21.2总购车成本(美元)0265330燃料成本估算燃料价格2.78 美元/加仑0.11 美元/千瓦时16 美元/千克单位距离燃料消耗10 英里/加仑3.06 千瓦时/英里10.7 英里/千克设计里程(英里)0001000000总
42、燃料成本(美元)2780003366001495327平均购车成本(美元/英里)0.130.180.27平均燃料成本(美元/英里)0.280.341.50平均维修成本(美元/英里)0.170.250.25平均总成本(美元/英里)0.580.762.02资料来源:美国能源部,工信部,研究所测算,注:时间节点为 2020 年,额定载重均为 15 吨2.2、运输路线易管理,产业链协同有利于规模化降本u 规模经济加快重卡整车降本当前全球氢能产业规模小,固定成本高,规模化能够有效降低成本。我国的 燃料电池车制造规模仅为 3000 辆左右,而加氢站仅有 50-60 座,可见目前 我国的氢能产业规模较小。而由于燃