氫燃料電池環衛車發展趨勢分析

摘要：在雙碳政策的推動下，公共領域用車逐步向綠色環保的新能源方向發展，新增車輛新能源占比逐年增加，傳統的燃油車型仍是當前作業的主力。雖然純電動產品目前在新能源產品中占有主導地位，但續航及低溫衰減問題一直是環衛類作業車輛純電動化的阻礙，連續應急作業能力不足帶給環衛部門較大的困擾。相較而言，氫燃料電池車型完全能解決上述問題，因此它將是新能源汽車未來發展的重要方向之一。

關鍵詞：環衛車；氫燃料；產業鏈；發展趨勢

中圖分類號：U473.4? 收稿日期：2024-03-10

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405002

1 國內氫能源產業總體現狀

1.1 政策支持

近年來國家不斷加大氫燃料車型的推廣，大力推動氫能產業示范城市群的建設。截至2022年，我國已經批準五大示范城市群，包括京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群、河南城市群和河北城市群，已經初步形成了涵蓋宏觀綜合、財稅優惠、科技創新、行業專項等方面的氫燃料電池汽車政策支持體系。

1.2 氫能源行業技術發展迅速

氫燃料電池技術不斷提升，反應堆的壽命與傳統發動機相當，一級部件已經實現了100%國產化。零部件性能和一致性迅速改善，制氫、儲氫技術也在不斷完善，可以說整個產鏈技術都在進步。

1.3 產品價格快速下降

產品價格快速下降，氫燃料電池動力系統價格每年大約下降20%，氫燃料電池用電堆價格每年下降約30%。

1.4 應用推廣不及預期

目前示范城市群燃料電池車的推廣應用都沒有達到預期，主要原因是車輛采購成本高，使用成本高，配套跟不上，金融資本參與度極低。

2 氫能源車型的發展及市場情況

經過數10年的發展，氫燃料電池已經度過了技術開發最艱難的階段。氫燃料電池汽車技術是當今的前沿技術，具有低噪音、無污染、高續航、氫氣加注時間短等優勢。氫燃料電池汽車商業化之路中，除受到自身技術發展程度和世界能源走勢的影響之外，售價和氫氣加注站相關基礎配套設施建設是影響和決定氫燃料電池汽車商業化普及的關鍵因素。根據相關文獻，預計在2030年后燃料技術會大規模應用［1］。

隨著科技不斷進步、政府越來越重視和大量資金的投入，困擾氫燃料電池汽車發展的電池安全性及壽命低、氫燃料貯存技術水平不夠、整車成本過高、氫氣加注站配套設施建設滯后等問題將會逐步得到解決。

3 氫燃料電池車型環衛產品的適用情況

3.1 公告統計

從氫燃料電池車型來看，截至344批公告，全國共有氫能源燃料車型348款，其中絕大多數為客車類產品，共計233項，占總公告數量的669%；廂式運輸車38項，占總公告數量的109%；其余為牽引車，冷藏車、環衛車等車型。環衛車則剛剛起步，目前僅20款車型，統計數據如表1所示。

從公告統計可以看出，雖然目前僅有20款燃料電池底盤改裝的環衛車公告，但其種類涵蓋了掃路類、垃圾類、清洗抑塵類三種車型，可見燃料電池底盤的改裝性較好，可改裝的車型基本覆蓋了全系環衛車品種，噸位主要以8～31 t的中大噸位為主。

3.2 現有底盤環衛車的適用性

由于當前氫燃料電池底盤推廣的特殊性，很多廠家對氫燃料電池底盤持觀望態度，導致目前生產燃料電池的底盤并實現商業推廣的企業數量不多。在為數不多的底盤中，18 t底盤是目前大部分廠家的重點車型，這與環衛作業車輛的主流車型相契合。從改裝空間可行性知道，氫能源車型底盤與目前已經發展成熟的純電動底盤基本一致，具備較高的改裝通用性，因此改裝環衛車的難度不大。

圖1所示為某型號氫燃料電池車型，圖2所示為某型號純電動車型。由圖1、圖2底盤布置可以看出，氫燃料底盤布置與純電動底盤布置基本一致。氫燃料底盤電堆和儲氫罐占用上裝空間較小，為上裝預留了充足的改裝空間，為改裝各類環衛車型奠定了基礎。氫燃料儲氣罐壓力達到35 MPa，儲氫量大，連續作業時間長，且若加氫站配套齊全，15～20 min即可加滿氫氣，無需為續航擔憂。可為上裝預留直流取電口，方便為上裝提供動力。相較于傳統的燃油車底盤，氫燃料底盤具有新能源和氫能源的特性，相較于純電動底盤，續航無憂，因此其在環衛車改裝方面具備了較為理想的條件。

3.3 使用成本對比分析

以18 t洗掃車為例，對燃油、純電動、燃料電池三種動力進行年使用成本分析，結果如表2所示。

目前氫價格受運輸、制造方式等多種因素影響，價格在20～50元/kg不等，但政府通常給予補貼，補貼后價格一般在10～30元/kg。上述價格中取20元/kg計算，能量裝換常取15 kW·h/kg；純電動充電價格受時間段影響也不同，按1元/（kW·h）計算；燃油按8元/L、373 kW·h/L計算。

雖然目前氫燃料電池車型使用成本在所有車型中最高，但氫氣價格和燃料電池價格逐年大幅降低。與純電動環衛車政府補貼不斷退坡不同的是，國家對于氫能源的發展寄予厚望因為氫能源車型的補貼政策一直較為穩定且數額較高，短時間內退坡幅度相對于純電動車型要低得多。表3所示為新能源原車型補貼標準。示范城市全產業鏈建設完成后，使用成本有望在短期內與純電動車型達到相同甚至更低，屆時其商業化優勢將大大體現。

4 結語

a.氫燃料電池汽車適合運行在公交車、市政環衛車、物流車三個領域，和目前的車型公告情況相貼合。

b.從改裝適用性上看，氫燃料電池底盤在空間、續航能力等方面表現良好，在改裝環衛車方面均具有較好的適用性。

c.目前多數環衛車制造企業已經完成了系列純電動環衛車的研發、生產及銷售工作，積累了相關的設計、制造經驗。純電動環衛車上裝技術可直接應用于氫燃料環衛車的研發，上裝技術已經趨于成熟。

d.目前阻礙氫能源環衛車發展的主要因素在于配套設施及使用車本等方面。因此打造全產業鏈模式，加氫站等基礎設施應先行，這有利于氫燃料車型的大規模推廣。

對于技術、市場均尚未成熟的新型產業，需要整個社會共同努力。相信未來氫燃料電池環衛車會逐步走出困境，迎來較好發展。

參考文獻：

[1]程一步氫燃料電池技術應用現狀及發展趨勢分析[J]石油石化綠色低碳，2018（2）：9-17

作者簡介：

彭彥陽，男，1982年生，工程師，研究方向為煤專產品及環衛車輛。