随着“双碳”目标的稳步推进，重卡、搅拌车等工程车辆有望率先实现氢燃料电池动力的转型。无论是从政策的倾斜，还是实际产销量的表现来看，氢能重卡已经成为燃料电池汽车规模化推广的关键突破口。
我国燃料电池汽车市场发展过程中，氢能重卡如何开始跃升为氢车推广的“主角”？接下来，燃料电池企业该如何发力？氢能重卡的规模化商用还需突破哪些难关？本篇文章将进行系统的梳理。
重卡成为氢车投运的主战场
2023年以来，氢能重卡俨然成为当前我国氢车运行的主力。根据高工氢电产业研究所（GGII）《燃料电池汽车销量》数据库统计，2023年1-11月国内燃料电池汽车上牌销量达到5219辆，同比增长39%，其中燃料电池重卡销量2644辆，占比超过50%。
从2023年国内氢能汽车的订单、推广情况看，氢能重卡也表现非常突出，可以说发展得“如火如荼”，列举案例如下：
氢能重卡相对其它车型之所以发展迅速，有一个重要原因，那就是一批钢铁类、煤化工类企业以及大型物流园区在投用氢能重卡。
这从上表中亦可看出。比如8月30日，由氢沄新能源与晋南钢铁集团签署合作协议，氢沄新能源公司将为晋南钢铁集团提供300台49吨氢燃料电池牵引车；9月4日，飞驰科技交付49T燃料电池牵引车为张家口市的热电厂提供煤炭短倒运输服务以及市内建筑垃圾倒运；鹏飞集团首批氢能通勤客车、首辆氢能装载机在山西孝义投运；10月28日，首批110台宇通氢能源重卡正式交付迁安市九江线材有限责任公司并投入运营。
钢铁公司、煤化工企业和大型物流园区成为氢能重卡运营的主要担当力量，究其原因，主要有以下几点：
其一，国家环保部对发电、有色、钢铁等六大高耗能企业有环保评级（A、B、C、D），如果是B类企业，每年进入10月份到第二年4月份是不允许满负荷生产，只能按照60%进行；如果是C类企业，要接受帮扶整治；如果是D类，要被淘汰关停。这类企业投运氢能重卡有助于提升环保评级，加快绿色转型。
其二，煤焦钢铁等氢能重卡应用场景已趋于成熟，陕西、山西、河北等区域已逐渐形成应用闭环。这些场景应用氢能重卡的主要驱动力是重污染传统企业的环保达标压力大，且龙头企业基本都有战略转型的需求。加之煤焦钢行业的运力丰富，若加氢站建设步伐加快，氢气价格做到≤25元/kg，氢能重卡续航更长、价格更低，商业化推广进程将进一步加快。
其三、主要城市的港口和物流基地应用氢能重卡潜力大。这些应用场景也有大量运力，应用氢能重卡的驱动力首先是新能源路权，以及在碳积分政策推动下，包括宜家、可口可乐等在内的世界500强企业加快碳减排行动。在这些场景下，氢能重卡已初步打开局面。
其四，氢能车辆方面，通过融资租赁的方式，让氢能重卡与燃油重卡租赁成本基本持平的价格租赁给钢铁化工企业进行市场化运营，在用氢价格合理的情况下，氢能重卡运营的经济性有所凸显。
其五，氢气供应与应用上，这类企业普遍富余工业副产氢，比如，美锦能源、晋南钢铁、河钢集团、鹏飞集团、荣程集团、中国宝武等企业已经实现氢气自供。源于副产氢丰富，这类企业氢气定价较低，比如山西工业副产氢可以做到枪口价25元/kg（个别企业甚至能低于20元/kg），这大大降低了企业氢车运营的成本。
新需求下，燃料电池系统向大功率进阶
从燃料电池企业的角度来看，氢能重卡要实现从小批量示范到更大范围的应用推广，仍有诸多需要解决的问题，其中一个重要的挑战是功率提升带来的技术要求提高。
“由于重卡等工程车辆对动力要求比较高，从实际使用情况来看，49吨牵引车动力要超过211.5kW，45吨搅拌车动力动力需求在200.7kW以上，54吨自卸车动力需求更是在240.8kW以上。” 三一氢能科技总经理宛朝辉博士表示，200kW动力需求只是氢能工程车辆的“起步价”。
目前燃料电池汽车的动力总成是由燃料电池系统和动力电池组构成。以现在国内49吨的氢燃料电池重卡为例，其续航里程在300—450公里之间。重卡配备的燃料电池系统功率大多在60-150kW的区间，同时需要再配备容量为60-140kWh的锂电池作为储能。
一般情况下，当燃料电池重卡使用中功率110kW的燃料电池系统，其需要同时搭配大于100kWh的动力电池组。在实际使用过程中，当车辆启动或负荷较小时，由动力电池工作；当加速、上坡或载重负荷较大时，燃料电池和动力电池共同工作；等到巡航时，功率恒定负荷较小，仅需燃料电池工作；在减速下坡以及刹车的时候，负荷较小，动力能量回收，再给动力电池组充电。
氢璞创能副总经理赖平化告诉高工氢电，当前一些中小功率的氢能重卡还无法适应高速公路运营场景，这些车辆在急加速、爬坡以及超载情况下，需要动力电池放电补偿燃料电池系统功率，若时间一长，便容易造成动力电池组欠电，导致重卡无法长时间高负荷工作。
在过去，受限于技术和材料成本，装车的燃料电池功率相对尚小。随着国内燃料汽车产业链的发展成熟，燃料电池发动机的功率也正慢慢接近真正的市场需求。2023年以来，燃料电池系统功率正朝着200+kW迈进，未来会达到300kW级别甚至更高。
未来随着燃料电池的设计水平、工艺技术和制造能力有长足进步，电堆关键材料和核心部件性能得到显著提升，大功率的燃料电池系统还有进一步挖掘的空间。
规模化商用还要突破哪些难关？
燃料电池从小批量示范走向大规模商用，性价比是绕不过去的“拦路虎”。
根据乘交强险数据统计，2023年1-11月，国内新能源重卡市场累计销售2.8万辆，同比累计增长47%，其中纯电动车型在新能源重卡市场占到89.86%的份额，与去年全年占比基本持平，燃料电池重卡占比9.30%，在去年的基础上提升了0.44个百分点。
与同为新能源重卡的纯电动车型相比，氢能重卡存在接近10倍的差距。如果要实现氢能重卡的大规模推广，就要让其与燃油重卡、纯电动重卡在市场上比拼经济性。要改变这些，需要加快产业链的持续降本，同时还要从商业模式上去解决燃料电池汽车贵、氢气贵和加氢难的问题。
从燃料电池降本提效的角度，氢璞创能董事长欧阳洵博士给出了自己的思考，在他看来，重卡电堆技术发展趋势如下：大功率（300kW+）、长寿命（30000小时+）、高性能（＞4.5kW/L）、低成本（＜600元/kW）。
作为燃料电池电堆头部企业、代表企业，氢璞创能一直着力于降本增效，2023年年初就正式发布了300kW的HV系列石墨板电堆，目前正在此基础上进一步优化设计，计划在2024年推出一个性能更优、成本更低的HV Plus版本。
从商业模式的角度，宛朝辉博士分享了三一氢能科技氢燃料电池重卡发展的“三阶段”发展理论。在起步阶段，通过降低燃料电池系统成本，将整车燃料电池系统额定功率提升到220kW，并将锂电池降到60kWh以内，从而实现将整车成本降低到80万左右。
此时，氢能重卡应选择在国内部分氢气价格在10-20元/kg的地区，如钢厂、煤矿等拥有丰富且便宜的副产氢区域，开始示范运营。加氢站就设立在这些用氢场景现场，当在高速路况下，氢能重卡氢耗降到12kg/百公里时，就可以和纯电动重卡比肩经济性。
在发展阶段，氢能重卡商业化达到千辆规模，氢能重卡燃料电池系统额定功率提升到260kW，并将锂电池降到40-50kWh，整车成本将降到60万。此时，可以选择在氢气成本20-30元/kg的区域运营，氢能重卡的运营场景范围将扩大。
在成熟阶段，经过进一步发展，氢能重卡燃料电池系统额定功率提升到300kW，并将锂电池降到20-30kWh，氢能重卡整车成本降低到40万。此时，氢能重卡的运营场景可以是氢气成本≥30元/kg的地区。当出现大规模的用氢场景，绿氢和管道输氢也就会具备经济性，这时就可以全面布局加氢站了。
目前三一氢能科技已经迈出追求性价比的第一步，已有5辆氢燃料电池搅拌车已经正常运营7月有余，平均行驶里程达25200km。
