让重型卡车“氢”装上阵
*本文为《半月谈内部版》2023年第4期内容
汽车领域是重要的能源消耗和碳排放来源，其中重型卡车碳排放量占汽车排放总量近一半，是“排碳大户”。推广氢燃料电池重卡是一种较优的降碳减排方案，当前，氢能重卡商业化推广仍然存在购车成本高、加氢贵、储运难三大瓶颈。
“1辆49吨柴油重卡排放的二氧化碳相当于40辆小轿车的排放量。”据上海交通大学原校长、中国工程院院士林忠钦介绍，截至2021年底，我国汽车保有量3.02亿辆，其中重卡850万辆，仅占汽车总数2.8%，但其二氧化碳的排放量占汽车排放总量的47%。
氢气的热值约是石油的3倍，是常见燃料中最高的，且排放产物只有水，比纯电动效率更高且具备重载长续航优势。在油电混合、纯电动、燃料电池等新能源汽车尤其是重卡中，氢燃料电池将成为理想动力源，其对燃油的替代有望成为重卡减碳的重要方案。
2022年7月5日，北京市首批40辆氢燃料重卡落地大兴区，正式交车投入沥青混凝土供料运输（图片来源：视觉中国）
据中国科学院院士李灿介绍，通过化石能源生产氢气是当前主流制氢方式，生产成本较低，技术较为简单，但在生产过程中会有二氧化碳等排放。使用可再生能源制造的氢气在生产过程中则完全没有碳排放。国家层面初期可以先上马煤制氢产业，形成商业模式，鼓励氢能发展、完善产业结构，进而慢慢扶持“绿氢”的发展壮大。
李灿认为，若用“绿氢”作为动力燃料推广氢能重卡，整个过程不排放碳、硫、氮的氧化物及颗粒物等污染物，相较柴油重卡能有效缓解污染排放的问题。此外，氢能重卡技术成熟，相较电能重卡不论马力还是续航里程等都具有一定优势。
我国通过鼓励科研创新、财政补贴、示范运行等方式支持氢能发展，氢能及燃料电池产业已形成完整产业链。北京、上海、广东等示范区和山西、内蒙古、陕西等非示范区，都在积极推广氢燃料电池汽车。目前，全国已累计推广氢燃料电池汽车超过1万辆，其中商用车约占近一半。国家发改委、国家能源局于2022年3月联合印发《氢能产业发展中长期规划》，提出到2025年我国氢能源车保有量要达到5万辆。
山西是煤炭大省，炼焦煤保有量占全国60%，通过焦炉煤气等工业副产品制氢资源丰富。山西也是货运大省，用于运输的重卡数量多。“重卡应用场景具有定点、高频、线路固定特点，加氢站布局相对容易。”林忠钦认为，山西的煤焦铝冶电产业可以带动40万辆重卡的应用场景。再加上氢能源丰富，若以山西为试点推广氢燃料电池重卡具有多重优势和意义。
晋南钢铁集团有限公司是山西省氢能产业链“链主”企业之一，利用焦炉煤气制氢，可将氢气送至高炉实现氢能炼铁，同时建设加氢站供企业300多辆氢能重卡使用。公司总裁张天福说：“氢能重卡配套铁路运输，使公司实现了物流体系的百分百清洁运输。”
山西省以吕梁市为代表致力于构建制氢、储氢、运氢、加氢以及氢能源应用的完整产业链，打造北方氢能产业基地，也涌现出一批有发展潜力的龙头企业。2022年9月，由申能（集团）有限公司和山西鹏飞集团有限公司共同研发的额定功率250千瓦的氢燃料电池发动机系统（单堆），可以满足49吨以上重型卡车长途高速应用场景的动力需要，氢耗降低15%的同时续航里程提升18%。
由于当前加氢基础设施和氢燃料电池汽车的技术尚不成熟，整车购置成本仍然较高。林忠钦说，普通的燃油燃气车的购置成本大概是每辆35万元到40万元。2019年，49吨氢能重卡每辆售价约180万元，目前虽已降至150万元，但仍是柴油重卡的近4倍，极大限制了氢能重卡的推广。
加氢成本高。中国工程院院士彭苏萍表示，国内氢气加注价格普遍在每千克55元左右，示范区补贴后也在每千克35元左右，氢燃料成本是同类型柴油重卡的2至3倍。
在北京、上海等城市没有工业副产氢，电解水制氢的成本在每千克40元左右。山西焦炉煤气制氢成本在每千克10元左右，制氢成本相对较低。氢气燃料的成本如果能降到每千克25元左右就和燃油燃气基本持平，而目前制氢和储运氢的成本加在一起达到每千克50元以上。
2021上海车展，格罗夫正式发布全新氢燃料商用车（图片来源 ：视觉中国）
储运成本高。推广氢能重卡面临的另外一个困难是加氢站数量不够、覆盖不广，根源在于氢气储运成本太高。氢气的储运主要有3种技术方式，但都不太理想，低温储氢不经济，高压气态储氢密度低，化学储氢技术不成熟。李灿说，大概估算，使用高压储气罐运输氢，每运输100公里里程，氢的成本将翻一倍。
“我们希望能让氢能重卡走得更远。”张天福说，氢气储运成本高，缺少足够的加氢站，氢能重卡行驶到150公里就得返程，因此要逐步在全省布局完善加氢网。
氢能重卡市场推广仍需“爬坡过坎”
——政策倾斜，通过规模化生产起到降本效果。上海氢晨新能源科技有限公司董事长易培云建议，要把力量都聚集到像山西这样的氢资源富集区，在氢能重卡发展起步阶段给予一些政策扶持，加大下游应用推广。规模化的客户资源将给氢燃料电池汽车的应用带来规模效应，降低系统成本。
——继续加大资金支持，创新补贴模式。林忠钦介绍，氢能重卡全生命周期的成本约402万元，是燃油重卡的1.7倍，仍需要政府资金补贴支撑。同时，创新补贴模式，一是国家示范城市群补贴模式，国家对车辆购置和氢气价格进行财政补贴；二是风光电资源补贴模式，政府将部分风光电发电收益用于补贴氢能；三是低成本氢的纯商业化模式，通过氢资源富集区运营收益补贴购置成本。
——加大研发力度，探索降本新路径。李灿建议，推广液态阳光甲醇的模式解决氢气储运难题，液态甲醇作为氢气的储存载体，运输、储存方便，安全且经济实惠，到加氢站通过对甲醇分离纯化方式提取氢气，用多少提取多少。经评估，运输甲醇比运氢成本至少便宜50%，如果几百公里以上的长途运输，成本可能相差10倍以上。这项技术已经被成功运用在2022北京冬奥会张家口赛区的液态阳光加氢站示范项目，可灵活调整产能，实现氢气的现产现用。
——利用碳积分、碳税杠杆调节成本效益。“低能耗企业通过出售碳积分得到可观收入。”林忠钦说，要逐渐加大碳税力度，尽快完善普及碳积分制度，通过税收手段提供具有成本效益的杠杆，引导市场参与者走向低碳生产。
半月谈记者：张磊 / 编辑：尤立
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