“氢”装前行!氢能商用车紧抓物流东风,成本还将下降30%

闭门造车 2023-01-11
5577 字丨阅读本文需 13 分钟

一位新能源商用车赛道的种子选手出场了。1月9日,福田汽车宣布,旗下新能源商用车合资公司北京卡文新能源汽车有限公司(简称“卡文汽车”)正式成立。

2022年下半年,新能源潮终于从乘用车刮向了商用车。8月,新能源重卡初创企业苇渡科技完成了亿元级天使轮融资,由百度和狮桥物流联合发起的新能源卡车公司DeepWay则宣布了4.6亿元的外部融资。

此次成立的卡文汽车,拥有可能是迄今为止商用车新势力中最为豪华的股东阵容,单上市公司就集齐了4家。它的控股股东福田汽车是中国的商用车龙头,在中卡和轻卡市场上是绝对的霸主。第二大股东则是全球最大的汽车零部件供应商博世集团。博世创投,以及博世集团旗下的市场化基金博原资本均为卡文的创始股东。另外,卡文的股东名单上还有北汽、亿华通等其他汽车、氢能产业的龙头上市公司。

造车潮刮向商用车

曾经在新能源乘用车身上发生过的事情,正在新能源商用车身上复制:传统车型整体销量下滑,但新能源车型却异军突起。根据中国汽车工业协会最新发布的统计数据,2022年1~11月,商用车销量301万辆,同比下降32.1%。中汽协预测,2022年商用车市场总销量为330万辆,同比下降35.3%。与此同时新能源商用车则逆势上扬,2022年1~11月销量同比增长81.7%

一升一降之间,新能源商用车的渗透率今年快速提升。根据中汽协发布的数据,2022年新能源商用车渗透率(增量部分),从1月的2.94%一路上升至11月的17.4% ,上升速度之快远超市场预测。

渗透率突破10%,意味着新能源商用车已经迫近了大规模商业化运营的节点。当然,2022年的渗透率上升是在商用车总销量大幅下滑的情况下取得的,有一定“水分”。但即便传统商用车重新恢复增长,新能源商用车快速替代的势头也是难以阻挡的。

卡文汽车总经理秦志东向投中网表示,预计到2025年,商用车中新能源车型渗透率(存量)能超过10%,逐步进入商业化运行的轨道。现在就看谁能够率先拿出好解决方案,把整个产业生态构建好,进一步加速新能源推广应用。

更重要的是,如果说上一轮的新能源商用车热主要由补贴推动,这一次的销量增长则是在补贴退坡的情况下发生,也就说它更多是由真实市场需求驱动的。在某些车型上,新能源商用车的TCO(总拥有成本)已经低于柴油车,这是一个重要的标志性节点。

如果用渗透率进行对比,新能源商用车的发展大致要比乘用车慢一年半到两年时间。新能源乘用车的渗透率在2020年突破了5%,随后迎来了爆发。新能源商用车的渗透率在2021年是3.9%,2022年前11个月已经达到了9.3%。也就是说,现在的新能源商用车恰似两年前的新能源乘用车。

因此,2022年商用车领域掀起“造车潮”也就不令人奇怪了。

抢跑氢能

新能源乘用车基本上是锂电一统江湖,但新能源商用车还有一大看点是氢能,这也是此次博世、福田联手打造新能源商用车的重要合作点。

蒋红权向投中网表示,目前氢能在汽车上的应用相比锂电要滞后一些,但潜力非常巨大。他预测,最终将会有30%~40%的商用车使用氢能。在9月18日的2022全球能源转型高层论坛上,秦志东预测,2030-2035年我国燃料电池汽车有望实现100万辆的应用规模,商用车将率先成为氢燃料电池汽车行业的突破口。

传统商用车厂商对氢能源的布局很早,福田汽车在2008年就推出了第一款氢燃料客车。但由于产业链不完善,氢燃料汽车在长达十多年的时间里基本是在小批量、特殊场景下进行定制化试点应用。

氢能源汽车真正开始进入主流视野应该是在2022年,首先是以福田为主的千台级氢燃料汽车护航北京冬奥运和冬残奥会,是全球最大规模的氢燃料电池汽车服务于重大活动,以零故障的优异表现赢得国内外参赛人员的高度评价,福田汽车也在第一年度的国家氢燃料电池示范城市揭榜挂帅中获得1032辆订单。今年6月,一汽解放交付了300辆氢燃料电池车,包括载货、自卸、牵引3个产品系列,覆盖城市物流、城建渣土、短驳倒运等多个应用场景;8月,福田汽车联合亿华通发布了干线物流燃料电池重卡;9月,上汽大通旗下氢能源MPV车型“MIFA 氢”首批80辆投入商业运营。

今年氢能重卡迎来了一波爆发,根据中汽协的数据,2022年前三个季度,中国氢燃料电池重卡累计销量为1056辆,同比增长160%。如果说在小型车上氢能的价值还有争议,在长途、中重载车辆上,氢能已经公认是最好用的新能源。

近期举办的汉诺威商用车及零部件展(IAA)上,戴姆勒卡车技术主管安德烈亚斯·戈尔巴赫表示:“即使有了重大突破,电池的化学反应也只能达到氢能的三十分之一,没有任何元素可以与氢竞争。”浙商证券研报认为,在远距离、大载重、极端环境下,燃料电池的能量密度、充电速度、安全性、低温性能全面优于磷酸铁锂或三元锂电池,可以“无痛点”替代柴油车。

秦志东告诉投中网,在卡文汽车的布局中,纯电不适合的场景都会用氢能来做,这其中最为重要的方向就是远距离、大载重的干线物流。

但必须指出的是,氢能商用车目前仍处在起步阶段,距离普及还有很长的路。秦志东也表示卡文汽车成立后将以氢为主、电为辅推出系列产品,氢能车型的开发周期会更长,需要创新、突破的东西更多。

物流业,氢车应用下一个“引爆点”

而从氢能行业的来看,氢车向物流业发展推进几乎存在一定的必然性。

国家层面,物流货运业向氢能等绿色能源发展已经有了较为明确的指引。今年1月,交通运输部办公厅、公安部办公厅、商务部办公厅关于组织开展第三批城市绿色货运配送示范工程申报工作的通知正式公开(下称《通知》),推进落实在“十四五”期持续开展城市绿色货运配送示范创建工作。

3月国家发改委出台的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》明确2025年燃料电池车辆保有量约5万辆的氢车整体推广目标,有序推进氢能多元化应用,包括交通、工业等领域,探索形成商业化发展路径。

地方层面的氢能物流车推进工作也已启动,“成渝氢走廊”宣布打造物流专线,川渝两地在两年内分批在氢走廊投入400辆氢燃料物流车,2025年前投入约1000辆氢燃料物流车;去年10月,佛山市南海区正式印发关于佛山市南海区新能源(氢能)市政、物流车辆推广应用实施方案(2021—2024年)的通知,支持氢能源车辆在市政、物流等特定场景示范应用;去年6月,山东省(青岛-临沂)首条城际氢干线首发,将一次性启动运营170辆氢能冷链物流车和渣土车,每年可减少二氧化碳排放量近2万吨。

此外,燃料电池汽车的发展主力—燃料电池企业在氢能物流车方面投入的研发推广力度也在不断加大。今年以来,一批企业在燃料电池物流车领域已经取得了新突破,比如爱德曼配套嘉善首批18吨燃料电池厢式货车完成上牌和车辆交付,亿华通配套100台福田智蓝4.5吨燃料电池冷藏车交付;清极能源与氢驰科技签署了200台燃料电池厢式物流车示范运营协议;新研氢能宣布明年将与物流企业合作推广150台氢能物流车等。

氢车运营平台中,昇辉新能源100台新能源物流车辆(氢车占五成)正式交付,服务首批8家客户的冷链运输;羚牛氢能150辆上汽轻卡氢燃料电池冷链车正式运营……

燃料电池及氢车运营企业加大氢能物流车推广力度的逻辑在于,燃料电池汽车需要在真实应用中用数据论证出合适的运营场景,从而找到商业模式可持续、可复制的解决方案。而物流车辆使用场景广泛、行驶路线较为固定,便于批量化管理,是短期内快速扩大燃料电池汽车应用规模较为可行的车型选择。

此外,加氢站等基础设施建设的逐步完善也是促成氢能物流车发展“升温”的原因之一。GGII数据显示,截至2022年8月15日,国内共建成加氢站260座,剔除已拆除临时加氢站后,目前运行加氢站数量为248座。此外,国内已开建或进入招标阶段的加氢站数量达到76座,预计2022年底中国加氢站保有量有望突破300座,累计建成数量超过312座。

降本路径展望:2025年成本有望较目前下降30%

那么未来氢能大型商用车降本的节奏如何?我们先从车辆构成开始拆分(测算),目前一辆氢能重卡或者大巴车的制造成本大约120~130万元,比例而言,电池系统占比最高,大约占到60%,即一套电池系统的成本大约70万~80万元,汽车车骨、零部件成本大约分别占比10%,电控、电驱系统各占8%~10%。

如果再将电池系统拆分,其中核心的成本占比是电池电堆,其次是储氢系统,之后是压力、增湿系统等。电堆本身大约占到整个车辆成本的33%。

可见,燃料电池系统是氢能车成本构成占比最大的一部分,因此未来如果燃料电池电堆成本能够不断下降,对燃料电池车的降本也有积极效果。

从过去几年的产业发展看,国内电堆以及电池系统的价格已经出现了明显的下降,根据行业内龙头公司国鸿氢能的招股书中披露数据,国鸿氢能2019年平均销售电堆价格为3441元/KW,至2022年上半年价格已降至1554元/KW,四年成本累计下降55%。

同样,电堆价格自2019年的15213元/KW降至2022年的4117元/KW,降幅超过70%。

国内龙头企业降本也带动了整个行业降本,从行业平均水平看,2016-2017年,国内刚开始销售燃料电池车时,电堆成本大约在7000~8000元/KW,至2020年成本实现了减半,我们预计2022年成本有望再次实现减半,降至1500~2000元/KW。

电池系统而言,剔除电堆成本以外的价格也出现了快速下降。以国鸿氢能披露的数据,剔除电堆之外的价格,2019-2022年上半年电池系统BOP价格也有70%~80%的下降。

电堆和电池系统成本的持续下降主要得益于两大路径:

一是技术进步带来的材料国产化;二是制造规模化和自动化带来的规模效应。

以电堆成本而言,主要由双极板和膜电极两大部分组成,其中成本又以膜电极为主,约占电堆成本的60%~65%。

膜电极核心的材料有三类:质子交换膜、催化剂和气体扩散层。

质子交换膜与气体扩散层国产化率还非常低,一方面量产的产线很少,气体扩散层材料还没有大规模量产的产线;另一方面,国内龙头电堆企业对国产的两类材料验证比例较低,产品的升级和迭代都受到很大的制约,所以这两类产品的成本过去几年降本效果并不明显,未来如果国产化有突破,预计还会有比较大的降本空间。

催化剂材料而言,目前国内企业产品性能已经达到了国际一流水平,但是贵金属铂金类的材料占比相对还比较高,未来如果铂金材料的用量下降50%,预计催化剂的成本也可以下降30%。

从膜电极部件整体角度考虑,虽然核心材料在国产化和成本下降方面依然有空间,但是过去两年,随着膜电极产品批量化的需求增加,膜电极生产加工的工艺升级(如自动化的双面涂布、更合理的材料配比设计)、规模化效应也帮助膜电极制造环节实现有效降本。

根据国鸿氢能招股书中的预期,膜电极产品的价格在2022年预计会下降到860元/KW,2025年有望下降到510元/KW,成本下降的幅度或超过40%,按照国鸿氢能预计相应的商用车型如果用150KW的电堆,单车的膜电极成本有望累计降低5万元左右。

对于双极板而言,国内目前的主流路线还是以石墨双极板为主,其典型的特征就是易于加工、耐腐蚀寿命长,根据高工氢电的统计,目前石墨板的成本构成大致包括30%的材料成本,30%的人工成本,35%的刀具成本,5%的其他制造费用,未来石墨板降本途经包括:

1)优化流场设计、减少流槽数量;

2)适当降低流槽机械加工精度;

3)提高加工设备自动化程度;

4)通过材料升级的方式来提升加工效率,降低成本。

比如国鸿氢能的采用低成本的柔性膨胀石墨板路线,减轻了石墨板的脆性,也有效降低了成本。

另外一类双极板的路线是金属双极板,优势就是厚度薄,可进一步提升电堆的单位体积效率,适合大功率高效电堆使用。

金属双极板的主要加工工序有开模、冲压、涂层、封装,其中涂层是最重要的环节,直接影响双极板的寿命,同时也是成本最高的环节(占整个成本的50~60%),其生产设备组占据总成本的大部分,现阶段国内的大部分厂商采用的是进口设备,设备折旧金额大,因此金属板的规模化降本效应非常显著。

石墨双极板国内技术已比较成熟,金属板在国外制造设备的引进下,规模降本也逐步显现,未来双极板降本的效果预计主要来源于设计工艺的改良以及生产规模的进一步扩大。

除了上述电堆相关材料端自身的技术进步之外,规模化对降本的贡献到底有多大?

我们以动力电池龙头宁德时代的成本数据做参考,我们将公司动力电池成本拆分为材料成本和非材料成本,非材料成本包含人工、折旧及制造费用等,这一项目的变化可以在一定程度上体现出规模效应对成本下降的影响,2015-2021年,宁德时代电池销量从2.19GWH上升到133.41GW,CAGR为98%,单位非材料成本的年均复合变动率为-14.6%,可见规模效应对降本推动非常显著。

我们预测2022年全国燃料电池出货量为0.35GW,且到2025年出货量或达到2.6GW,对应2022-2025年CAGR为95%,预计燃料电池费材料类的降本速度也可参考动力电池龙头公司的降本速度,对应2022-2025年CAGR在14%~15%之间。

我们预计,随着国内技术进步以及规模化效应的叠加,未来国内氢能车成本或有持续的降本,目前氢能重卡的成本约140万元/辆,预计2025年可以降至100万元/辆,至2030年可降至80万元/辆,基本可以实现与锂电、柴油相应车型的平价。

对于主要明细项目的下降幅度,预计电堆成本2025年成本累计下降25%~30%,2030年成本累计下降20%;储氢系统成本至2025年累计下降30%,2030年成本累计下降15%。

我们预计随着氢能车的降本叠加经济的恢复,2023年销量或超过9000辆,其中大型客车及大型卡车销量分别为1250、2000辆左右;轻型货车或物流车由于种类多、应用场景丰富,依然是销量最多的车型,预计销量接近6000辆。

我们按照上述车辆假设,预测2023年单日新增氢气需求量约为42吨,假设单站平均加氢能力在500kg/日,预计新增加氢站约为84座。

从另一个角度来预估,按照当下比较常见的车、站比例100:1计算,预计2023年合理新增的加氢站应该在100座,由此预计2023年加氢站新增量或在85~100座。

一座加氢站建设费用1600万左右,分为三大部分:土建施工费用、设备费用和其他系统费用。

加氢站中主要设备包括储氢系统、压缩系统、加注系统、站控系统等,核心设备有压缩机、储氢瓶组和加氢机,三者加起来的成本占设备总成本的8成左右,其中压缩机占设备总成本是最高的,约占整个建站费用的25%~30%。按照2023年新增加氢站100座的假设,对应的加氢站主要设备(压缩机、加氢机、储氢瓶组)需求规模约5.6~6亿元。

展望“十四五”,国内氢能源车有望完成从产业导入期到量产的阶段,结合各地方政府的氢能源规划,我们预计2025年全国燃料电池车保有量有望达到8万辆,其中预计乘用车、客车、重卡、物流车保有量将分别达到4500、10000、16000、47500辆左右,相应的燃料电池需求预计将从目前的0.35GW左右上升至2025年的2.6GW;预计2050年燃料电池车保有量将达430万辆。可再生能源制氢项目增多,商业模式渐趋完善。

文章来源: 高工氢燃料电池,前沿材料PLUS,投中网

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