氫燃料電池環(huán)衛(wèi)車發(fā)展趨勢(shì)分析

摘要：在雙碳政策的推動(dòng)下，公共領(lǐng)域用車逐步向綠色環(huán)保的新能源方向發(fā)展，新增車輛新能源占比逐年增加，傳統(tǒng)的燃油車型仍是當(dāng)前作業(yè)的主力。雖然純電動(dòng)產(chǎn)品目前在新能源產(chǎn)品中占有主導(dǎo)地位，但續(xù)航及低溫衰減問(wèn)題一直是環(huán)衛(wèi)類作業(yè)車輛純電動(dòng)化的阻礙，連續(xù)應(yīng)急作業(yè)能力不足帶給環(huán)衛(wèi)部門較大的困擾。相較而言，氫燃料電池車型完全能解決上述問(wèn)題，因此它將是新能源汽車未來(lái)發(fā)展的重要方向之一。

關(guān)鍵詞：環(huán)衛(wèi)車；氫燃料；產(chǎn)業(yè)鏈；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：U473.4? 收稿日期：2024-03-10

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405002

1 國(guó)內(nèi)氫能源產(chǎn)業(yè)總體現(xiàn)狀

1.1 政策支持

近年來(lái)國(guó)家不斷加大氫燃料車型的推廣，大力推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)示范城市群的建設(shè)。截至2022年，我國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)五大示范城市群，包括京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群、河南城市群和河北城市群，已經(jīng)初步形成了涵蓋宏觀綜合、財(cái)稅優(yōu)惠、科技創(chuàng)新、行業(yè)專項(xiàng)等方面的氫燃料電池汽車政策支持體系。

1.2 氫能源行業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速

氫燃料電池技術(shù)不斷提升，反應(yīng)堆的壽命與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，一級(jí)部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100%國(guó)產(chǎn)化。零部件性能和一致性迅速改善，制氫、儲(chǔ)氫技術(shù)也在不斷完善，可以說(shuō)整個(gè)產(chǎn)鏈技術(shù)都在進(jìn)步。

1.3 產(chǎn)品價(jià)格快速下降

產(chǎn)品價(jià)格快速下降，氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)價(jià)格每年大約下降20%，氫燃料電池用電堆價(jià)格每年下降約30%。

1.4 應(yīng)用推廣不及預(yù)期

目前示范城市群燃料電池車的推廣應(yīng)用都沒(méi)有達(dá)到預(yù)期，主要原因是車輛采購(gòu)成本高，使用成本高，配套跟不上，金融資本參與度極低。

2 氫能源車型的發(fā)展及市場(chǎng)情況

經(jīng)過(guò)數(shù)10年的發(fā)展，氫燃料電池已經(jīng)度過(guò)了技術(shù)開(kāi)發(fā)最艱難的階段。氫燃料電池汽車技術(shù)是當(dāng)今的前沿技術(shù)，具有低噪音、無(wú)污染、高續(xù)航、氫氣加注時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。氫燃料電池汽車商業(yè)化之路中，除受到自身技術(shù)發(fā)展程度和世界能源走勢(shì)的影響之外，售價(jià)和氫氣加注站相關(guān)基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)是影響和決定氫燃料電池汽車商業(yè)化普及的關(guān)鍵因素。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，預(yù)計(jì)在2030年后燃料技術(shù)會(huì)大規(guī)模應(yīng)用［1］。

隨著科技不斷進(jìn)步、政府越來(lái)越重視和大量資金的投入，困擾氫燃料電池汽車發(fā)展的電池安全性及壽命低、氫燃料貯存技術(shù)水平不夠、整車成本過(guò)高、氫氣加注站配套設(shè)施建設(shè)滯后等問(wèn)題將會(huì)逐步得到解決。

3 氫燃料電池車型環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品的適用情況

3.1 公告統(tǒng)計(jì)

從氫燃料電池車型來(lái)看，截至344批公告，全國(guó)共有氫能源燃料車型348款，其中絕大多數(shù)為客車類產(chǎn)品，共計(jì)233項(xiàng)，占總公告數(shù)量的669%；廂式運(yùn)輸車38項(xiàng)，占總公告數(shù)量的109%；其余為牽引車，冷藏車、環(huán)衛(wèi)車等車型。環(huán)衛(wèi)車則剛剛起步，目前僅20款車型，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

從公告統(tǒng)計(jì)可以看出，雖然目前僅有20款燃料電池底盤(pán)改裝的環(huán)衛(wèi)車公告，但其種類涵蓋了掃路類、垃圾類、清洗抑塵類三種車型，可見(jiàn)燃料電池底盤(pán)的改裝性較好，可改裝的車型基本覆蓋了全系環(huán)衛(wèi)車品種，噸位主要以8～31 t的中大噸位為主。

3.2 現(xiàn)有底盤(pán)環(huán)衛(wèi)車的適用性

由于當(dāng)前氫燃料電池底盤(pán)推廣的特殊性，很多廠家對(duì)氫燃料電池底盤(pán)持觀望態(tài)度，導(dǎo)致目前生產(chǎn)燃料電池的底盤(pán)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)推廣的企業(yè)數(shù)量不多。在為數(shù)不多的底盤(pán)中，18 t底盤(pán)是目前大部分廠家的重點(diǎn)車型，這與環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛的主流車型相契合。從改裝空間可行性知道，氫能源車型底盤(pán)與目前已經(jīng)發(fā)展成熟的純電動(dòng)底盤(pán)基本一致，具備較高的改裝通用性，因此改裝環(huán)衛(wèi)車的難度不大。

圖1所示為某型號(hào)氫燃料電池車型，圖2所示為某型號(hào)純電動(dòng)車型。由圖1、圖2底盤(pán)布置可以看出，氫燃料底盤(pán)布置與純電動(dòng)底盤(pán)布置基本一致。氫燃料底盤(pán)電堆和儲(chǔ)氫罐占用上裝空間較小，為上裝預(yù)留了充足的改裝空間，為改裝各類環(huán)衛(wèi)車型奠定了基礎(chǔ)。氫燃料儲(chǔ)氣罐壓力達(dá)到35 MPa，儲(chǔ)氫量大，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，且若加氫站配套齊全，15～20 min即可加滿氫氣，無(wú)需為續(xù)航擔(dān)憂?？蔀樯涎b預(yù)留直流取電口，方便為上裝提供動(dòng)力。相較于傳統(tǒng)的燃油車底盤(pán)，氫燃料底盤(pán)具有新能源和氫能源的特性，相較于純電動(dòng)底盤(pán)，續(xù)航無(wú)憂，因此其在環(huán)衛(wèi)車改裝方面具備了較為理想的條件。

3.3 使用成本對(duì)比分析

以18 t洗掃車為例，對(duì)燃油、純電動(dòng)、燃料電池三種動(dòng)力進(jìn)行年使用成本分析，結(jié)果如表2所示。

目前氫價(jià)格受運(yùn)輸、制造方式等多種因素影響，價(jià)格在20～50元/kg不等，但政府通常給予補(bǔ)貼，補(bǔ)貼后價(jià)格一般在10～30元/kg。上述價(jià)格中取20元/kg計(jì)算，能量裝換常取15 kW·h/kg；純電動(dòng)充電價(jià)格受時(shí)間段影響也不同，按1元/（kW·h）計(jì)算；燃油按8元/L、373 kW·h/L計(jì)算。

雖然目前氫燃料電池車型使用成本在所有車型中最高，但氫氣價(jià)格和燃料電池價(jià)格逐年大幅降低。與純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車政府補(bǔ)貼不斷退坡不同的是，國(guó)家對(duì)于氫能源的發(fā)展寄予厚望因?yàn)闅淠茉窜囆偷难a(bǔ)貼政策一直較為穩(wěn)定且數(shù)額較高，短時(shí)間內(nèi)退坡幅度相對(duì)于純電動(dòng)車型要低得多。表3所示為新能源原車型補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。示范城市全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)完成后，使用成本有望在短期內(nèi)與純電動(dòng)車型達(dá)到相同甚至更低，屆時(shí)其商業(yè)化優(yōu)勢(shì)將大大體現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

a.氫燃料電池汽車適合運(yùn)行在公交車、市政環(huán)衛(wèi)車、物流車三個(gè)領(lǐng)域，和目前的車型公告情況相貼合。

b.從改裝適用性上看，氫燃料電池底盤(pán)在空間、續(xù)航能力等方面表現(xiàn)良好，在改裝環(huán)衛(wèi)車方面均具有較好的適用性。

c.目前多數(shù)環(huán)衛(wèi)車制造企業(yè)已經(jīng)完成了系列純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售工作，積累了相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)。純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車上裝技術(shù)可直接應(yīng)用于氫燃料環(huán)衛(wèi)車的研發(fā)，上裝技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。

d.目前阻礙氫能源環(huán)衛(wèi)車發(fā)展的主要因素在于配套設(shè)施及使用車本等方面。因此打造全產(chǎn)業(yè)鏈模式，加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)先行，這有利于氫燃料車型的大規(guī)模推廣。

對(duì)于技術(shù)、市場(chǎng)均尚未成熟的新型產(chǎn)業(yè)，需要整個(gè)社會(huì)共同努力。相信未來(lái)氫燃料電池環(huán)衛(wèi)車會(huì)逐步走出困境，迎來(lái)較好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]程一步氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]石油石化綠色低碳，2018（2）：9-17

作者簡(jiǎn)介：

彭彥陽(yáng)，男，1982年生，工程師，研究方向?yàn)槊簩．a(chǎn)品及環(huán)衛(wèi)車輛。