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氢能重卡,未来长距离运输的主力军

氢能重卡,未来长距离运输的主力军

氢能重卡,未来长距离运输的主力军

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根据中国汽车工业协会的分类标准,重卡一般是指总质量大于14吨的重型载货车;而世界各国标准差异较大,根据国际通用的分类,一般是指载重15吨以上的产品。具体来说,重卡又包括载重汽车、半挂牵引车、自卸车等一系列车型。在实际生活中,重卡在公路运输、煤炭采矿业、港口运输等领域扮演着重要地位。

图1:三一集团的柴油半牵引挂车

资料来源:三一集团公司官网

一、市场竞争激烈,新能源车型前景广阔

目前重卡行业集中度较高,头部企业市占率高。在2019年,一汽解放依旧蝉联销量冠军,东风汽车紧随其后。而销量前四名均超过了10万辆,而且与后续企业差距明显,前四名企业销量之和达到了88.4万辆,同比增长5.2%;而市占率达到75.3%。头部企业组成的第一集团依旧对行业有着绝对的控制力,但徐工重卡、上汽红岩等企业也展现出良好的成长性,未来或许给第一集团造成一定的冲击。

受到国六标准和新环保要求推动,新能源重卡或将快速崛起。据Nikola在2020年3月的测算,全球八级卡车市场存量为700万辆,即6000亿美元的市场空间;而以纯电动重卡、燃料电池重卡为代表的新一代车型即将开始新一轮的市场争夺。同时,政策的保驾护航也使得行业变革速度不断加快。2020年3月7日,发改委提出进一步研究制定氢能等新能源发展的标准规范和支持政策;3月31日,国务院宣布新能源汽车补贴延长两年至2022年底。

图2:2019年中国重卡市场前十名企业销量

资料来源:中国汽车工业协会、光大证券,左轴单位:万辆

二、纯电动与燃料电池重卡发展优劣势比较

在重卡领域,目前有两种车型发展势头迅猛并且开始与燃油重卡竞争,分别是纯电动重卡和燃料电池重卡。两者的主要动力均是由电池供给,纯电动重卡常使用锂离子电池,而燃料电池重卡使用的是以氢气为燃料的燃料电池,并且相较于燃油重卡均有着自己独特的优势。

(1)纯电动重卡:行业起步早,已进入应用时期

纯电动车是指以车载电源为动力、电机驱动行驶的汽车。其相较于燃油车而言差别主要体现在驱动电机、电控、动力电池和充电器等方面。我国在纯电动汽车领域布局起步较早,在1995年北京理工大学就研发出了中国首台纯电动客车,随后伴随着2008年奥运会纯电动车正式登上历史舞台,而到2015年中国已经成为了全球最大的新能源汽车市场。

政策的扶持是纯电动汽车迅速发展的重要原因。国家从技术研发、充电基础设施、安全管理、财政补贴等多个角度出台了许多政策保障行业发展。而2020年3月31日,国务院提出延长新能源汽车补贴至2022年,为行业从“补贴时代”到“市场化时代”的过渡提供了更长的缓冲期,同时也尽可能减少了补贴退出对于市场可能造成的冲击。

表1:中国电动汽车产业政策

来源:工信部,光大证券

纯电动汽车具有环保、清洁等优点,但续航等方面仍存在不足。将燃油车与电动汽车对比来看,纯电动车使用的能源为电力,较汽柴油而言更加环保,行驶时噪音显著更低,同时还具有系统效率高的优点。但是由于目前技术局限,纯电动车的续航里程和补能时间仍不理想,这限制了其在长途运输重卡领域的应用。

表2:燃油车与电动车对比

来源:光大证券,注:星越多代表实力越强

受到国六标准、环保政策等一系列因素的促进作用,2019年我国共销售纯电动重卡4446辆,同比增长60.44%;分车型来看,自卸车占比57%,而像垃圾车、清扫车等专用车型也有着较大的市场占比。由此可见,相较于公交车的高度电动化,在其他领域新能源重卡仍有着很大的发展潜力。

图3:2019年中国纯电动重卡分车型销量情况

来源:第一商用网,光大证券

纯电动重卡在续航能力和充电速度等方面仍存在较大局限性,目前主要适用于中、近程运输。从续航能力来看,国内外主要车型的续航极限能够达到500公里左右,但是大多数车型仍集中在300公里,加之每次充电时长一般在1小时左右,这使得其单日行驶距离有了很大的局限性,对于需要进行长途运输的重卡而言,纯电动重卡目前并不具有很大吸引力,而2019年纯电动牵引车仅69辆的销量进一步证明了这一点。目前电动重卡主要应用在环卫、建筑等活动范围集中、路线相对固定的中、近程运输中,而这能充分发挥其环保、能耗较低的优点,同时运用夜间电力波谷充电也能一定程度上降低其运行成本。

(2)燃料电池重卡:行业初期,蓄势待发 

国内的燃料电池汽车从2001年起步,至今发展了近20年,而2016年之前大多还是进行试验和示范运营,例如2008年北京奥运会、2010年上海世博会均有燃料电池汽车作为公务用车投入使用;到2019年,已有124个车型进入工信部产品名录,较2018年新增30款车型。

图4:中国燃料电池汽车发展阶段

来源:清华大学,光大证券

燃料电池汽车同时具有燃油车和纯电动汽车的优势。一方面,它的燃料为氢气,能够实现零排放、对环境友好,并且氢气来源非常广泛;另一方面,由于氢气燃料电池的高转换效率和较快的加氢速度,燃料电池重卡有着优异的续航能力,对于在长途运输中的应用来说前景广阔。但是由于氢气成本高、基础设施少,导致燃料电池在实际应用中在成本和维护方面优势并不明显,依然还有很长的路要走。

表3:燃料电池重卡具有柴油车和纯电动重卡的优势

来源:Nikola,光大证券研究所整理

燃料电池行业前景广阔,正处在快速发展中。国家相继出台了一系列政策来扶持产业发展。2018年以来全国已经有40余家整车企业和发动机企业布局燃料电池车市场;根据中国氢能联盟的估计,到2030年中国氢气需求量将达到3500万吨,占能源体系的5%,而到2050年则在终端能源体系中至少占比达到10%。

燃料电池重卡在长距离运输方面具有显著优势。燃料电池重卡具有续航能力强、加氢速度快、低温性能优越等优点,首先可以优先满足环保要求;其次,一般来说,纯电动重卡续航能力大多集中在200-300公里,要提高续航能力须牺牲车体重量或体积进行对冲,而氢燃料的能量密度高,能够通过增加气瓶体积或提高储氢压力等方式提高续航能力,使得燃料电池重卡续航普遍能够达到400公里以上。因此,从应用场景来讲,燃料电池重卡更适用于长距离运输,纯电动更适用于城市内部中、短距离运输。

重卡运输路线固定,有利于氢能-燃料电池重卡产业链协同发展及规模化降本。制氢、储运及加注环节配套设施也必不可少,重卡运输路线相对固定且较为可控,地方政府可以进一步推动相关企业、货运车站、港口等部门相互合作,探索氢能-燃料电池重卡上、中、下游产业链的共同发展,一方面可降低燃料成本,另一方面也可以推动燃料电池重卡的规模化,实现降本。根据美国能源部数据,当燃料电池重卡产量到达5-10万辆级别时,燃料电池重卡的价格已经可以与传统柴油重卡相竞争。

三、最后

目前,燃料电池重卡成本仍高于柴油和纯电重卡,同时燃料成本在总成本的占比高达74%,可得氢燃料价格是限制燃料电池汽车商业化的重要因素。当前燃料电池重卡生态仍处于发展初期,关键技术并不成熟,配套设施并不完善;破除当前困境,降本势在必行,而技术进步、规模效应等都是行之有效的降本途径。

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