背景概述
12月2日，Tesla 發(fā)布了Semi Truck純電動(dòng)重卡，近期戴姆勒也發(fā)布了GenH2氫燃料電池重卡，通過參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然Semi Truck在續(xù)駛里程（800km）上相較之前的純電動(dòng)和換電重卡（200-400km）大幅提升，但仍然在續(xù)航和載重量方面不及燃料電池重卡：
長續(xù)航：1000公里 vs 800公里續(xù)航里程。對(duì)應(yīng)搭載兩個(gè)150kW電堆+72kWh電池和推測(cè)容量為1000kWh的電池，燃料電池重卡續(xù)航里程更具備優(yōu)勢(shì)，符合重卡長途運(yùn)行需求；
高載量：25t vs 16t 有效載量（假設(shè)除發(fā)動(dòng)機(jī)外其他配件重量一致）。對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)重量為2.1t（系統(tǒng)+動(dòng)力電池+液氫罐）和7.5t電池包（以公布的耗電量和續(xù)駛里程測(cè)算），燃料電池重卡載量方面更具優(yōu)勢(shì)。
燃料加注時(shí)間：個(gè)位數(shù) vs 超30分鐘。燃料電池重卡在加注速度方面更占優(yōu)，雖然Semi Truck可實(shí)現(xiàn)30分鐘內(nèi)充電70%，但燃料電池重卡可實(shí)現(xiàn)4-5分鐘內(nèi)加注充滿氫氣，存在10倍以上差距。
基礎(chǔ)設(shè)施：加氫站建設(shè)提速 vs 電網(wǎng)沖擊。燃料電池重卡需要加氫站加氫，當(dāng)前加氫站建設(shè)已超200座，預(yù)計(jì)2025年將超1000座，建設(shè)成本的快速下降疊加建設(shè)門檻的下降，以及國央企的大量入場(chǎng)，加氫站將在未來非常便捷，足以保障燃料電池汽車的運(yùn)營。對(duì)比純電動(dòng)重卡，雖然Semi Truck具備1MW+ 的直流快充能力，但對(duì)電站要求很高，超高規(guī)模的用電將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生巨大沖擊，建設(shè)5兆瓦電站需耗資數(shù)千萬美元，相當(dāng)于一個(gè)專業(yè)體育場(chǎng)用電規(guī)模的充電站。
通過對(duì)近期新發(fā)布的兩款車型對(duì)比發(fā)現(xiàn)，燃料電池重卡更具備優(yōu)勢(shì)，重卡電動(dòng)化減排將以燃料電池為主導(dǎo)，長續(xù)航、低成本的燃料電池是重卡電動(dòng)化轉(zhuǎn)型中的最優(yōu)選擇。技術(shù)路線選擇關(guān)鍵在于成本的商用化可行，測(cè)算結(jié)果表明，燃料電池重卡經(jīng)濟(jì)性更佳。
1、Tesla Semi Truck vs Daimler GenH2
（1）續(xù)航低于燃料電池重卡，低200公里。Semi Truck 約800公里的續(xù)航雖高于當(dāng)前發(fā)布的其他純電和換電重卡200-300公里的續(xù)航，然而仍然低于Daimler GenH2氫燃料電池重卡1000公里續(xù)航。
（2）載重量不及燃料電池重卡，發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量相差5.5噸。Semi Truck滿載重37t，以公布的耗電量2kwh每英里（官網(wǎng)未公布為滿載還是空載的耗電量，此處假設(shè)為滿載），續(xù)航500英里計(jì)算，電池容量需達(dá)到1000kwh，以133wh/kg的電池組密度測(cè)算，1000kwh動(dòng)力電池重量約為7.52噸，對(duì)比Daimler 2噸的發(fā)動(dòng)機(jī)重量（系統(tǒng)+動(dòng)力電池+液氫罐），Semi Truck電池過重，直接將導(dǎo)致載貨量下降，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。
（3）充電樁需要MW級(jí)且速度較慢，充能10倍以上差距。SemiTruck采用Tesla兆瓦級(jí)第四代超充接口，超級(jí)充電器具備1MW+的直流快充能力，能在30分鐘內(nèi)充電70%，但對(duì)電站要求高，5兆瓦電站相當(dāng)于需耗資數(shù)千萬美元，并且快充對(duì)標(biāo)燃料電池4-5分鐘級(jí)別加氫慢。
載重量測(cè)算框架：燃料電池重卡主要由燃料電池系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電池、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、車身及其他構(gòu)成；電動(dòng)重卡的主要由電池包，電池底座，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，車身及其他部件構(gòu)成。對(duì)比兩者關(guān)鍵組件的重量，即可測(cè)算出載重量差異，由于新產(chǎn)品公布數(shù)據(jù)有限，以及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為車輛的成本和技術(shù)中心，此處假設(shè)除發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)外的其余部件重量一致。
Daimler Gen H2燃料電池重卡：發(fā)動(dòng)機(jī)為燃料電池系統(tǒng)，其需要搭配儲(chǔ)氫系統(tǒng)、動(dòng)力電池共同為汽車提供動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)重量總共達(dá)到2.05噸。1）燃料電池系統(tǒng)：搭載兩個(gè)150kw的電堆，共計(jì)300kw；2）儲(chǔ)氫系統(tǒng)：搭載兩個(gè)儲(chǔ)氫瓶，可加注80kg液氫，對(duì)應(yīng)需配備的儲(chǔ)氫罐總?cè)萘啃柙?100-1200L；3）動(dòng)力電池：搭載72kwh動(dòng)力電池，提供400kw功率。
Tesla Semi Truck純電動(dòng)重卡：以公布的耗電量2kwh每英里、續(xù)航500英里計(jì)算，電池容量需達(dá)到1000kwh。
長續(xù)航+高載量，燃料電池是重卡電動(dòng)化的最佳選擇。電動(dòng)重卡主要涵蓋燃料電池和純電動(dòng)兩種路線，對(duì)比純電動(dòng)，燃料電池的高能量密度帶來的長續(xù)航能夠大幅緩解純電動(dòng)車的續(xù)航里程問題，并且同等情況下燃料電池重卡的載貨量更高，將帶來更好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。隨著2022年3月《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021——2035年）》的出臺(tái)以及燃料電池長續(xù)航和高載量等優(yōu)勢(shì)，未來燃料電池重卡將成為主流。
2、全生命周期成本測(cè)算：燃料電池重卡全生命周期成本優(yōu)于電動(dòng)重卡
全生命周期成本是衡量重卡經(jīng)濟(jì)性的核心指標(biāo)。成本是評(píng)估技術(shù)路線商用化可行性的關(guān)鍵，全生命周期成本（TCO）是從卡車整個(gè)生命周期來考量成本，包含車輛購置成本以及運(yùn)營成本。當(dāng)燃料電池重卡TCO比純電動(dòng)重卡更低時(shí)，燃料電池重卡便是終端用戶的經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)選擇。目前燃料電池系統(tǒng)占整車成本約60%，運(yùn)營階段主要以氫氣費(fèi)用為主，因而系統(tǒng)單價(jià)和氫氣售價(jià)是影響燃料電池重卡TCO的主要因素。
燃料電池和換電重卡的全生命周期成本測(cè)算邏輯和假設(shè)：考慮到短島和長途運(yùn)輸場(chǎng)景下重卡的車速不同將導(dǎo)致整車全天用電量的差異，從而影響能耗費(fèi)用。因此，我們將燃料電池和電動(dòng)重卡的TCO分為短島和長途場(chǎng)景，其中對(duì)每個(gè)場(chǎng)景將分為購置階段和運(yùn)營階段的成本拆分，以Semi Truck和同量級(jí)的燃料電池重卡為例進(jìn)行測(cè)算。
（1）購置成本：國補(bǔ)+地補(bǔ)后低于純電動(dòng)重卡。
購置成本包括裸車價(jià)和補(bǔ)貼。受益于技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化降本，燃料電池重卡購置價(jià)格將持續(xù)下降，2025年燃料電池系統(tǒng)價(jià)格有望下降至2元/w以下，對(duì)標(biāo)現(xiàn)階段4元/w的系統(tǒng)，降幅超50%，而純電動(dòng)重卡中的鋰電價(jià)格呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì)，甚至在未來供需不平衡的情況下，有可能呈現(xiàn)向上趨勢(shì)。未來在無補(bǔ)貼的情況下，燃料電池重卡將實(shí)現(xiàn)與純電動(dòng)重卡的平價(jià)，甚至更低。
（2）運(yùn)營成本：燃料電池重卡更適用于長途高速場(chǎng)景，即長途跨省市運(yùn)輸，在氫氣價(jià)格不斷下降，電價(jià)波動(dòng)的情況下，燃料電池將更適用于重卡，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。
以氫氣價(jià)格30元/kg，電價(jià)為0.7元/kWh測(cè)算，包括能耗費(fèi)用、維保成本、系統(tǒng)折舊費(fèi)用和環(huán)境成本。
當(dāng)前，考慮到部分地區(qū)氫氣資源豐富，例如三北地區(qū)的到站氫氣價(jià)格為20-25元/kg，此時(shí)燃料電池重卡的運(yùn)營成本將低于純電動(dòng)重卡的運(yùn)營成本。
成本經(jīng)濟(jì)性：降本成效顯著，現(xiàn)階段補(bǔ)貼后TCO低于純電動(dòng)重卡。基于扶持期產(chǎn)業(yè)鏈成本情況和政策方案，在短島和長途場(chǎng)景下，F(xiàn)CV全周期經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于純電動(dòng)重卡，在高補(bǔ)貼、氫氣資源優(yōu)勢(shì)地區(qū)具備性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。假設(shè)全生命周期運(yùn)營里程100萬km，氫氣價(jià)格為30元/kg，電費(fèi)為0.7元/kWh，測(cè)算得到短島場(chǎng)景下燃料電池重卡TCO約322萬元，純電動(dòng)重卡約362萬元，長途高速場(chǎng)景下燃料電池重卡TCO約297萬元，純電動(dòng)重卡約347萬元。燃料電池重卡經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于換電重卡，即在當(dāng)前成本水平及政策條件下，燃料電池重卡已實(shí)現(xiàn)TCO低于換電重卡。考慮部分地區(qū)氫氣資源豐富，例如三北地區(qū)的加氫站氫氣價(jià)格為20-25元/kg，此時(shí)相應(yīng)燃料電池重卡的經(jīng)濟(jì)性將更加明顯。
