背景概述

 

12月2日，Tesla 發布了Semi Truck純電動重卡，近期戴姆勒也發布了GenH2氫燃料電池重卡，通過參數對比發現，雖然Semi Truck在續駛里程（800km）上相較之前的純電動和換電重卡（200-400km）大幅提升，但仍然在續航和載重量方面不及燃料電池重卡：

 

長續航：1000公里 vs 800公里續航里程。對應搭載兩個150kW電堆+72kWh電池和推測容量為1000kWh的電池，燃料電池重卡續航里程更具備優勢，符合重卡長途運行需求；

 

高載量：25t vs 16t 有效載量（假設除發動機外其他配件重量一致）。對應發動機重量為2.1t（系統+動力電池+液氫罐）和7.5t電池包（以公布的耗電量和續駛里程測算），燃料電池重卡載量方面更具優勢。

 

燃料加注時間：個位數 vs 超30分鐘。燃料電池重卡在加注速度方面更占優，雖然Semi Truck可實現30分鐘內充電70%，但燃料電池重卡可實現4-5分鐘內加注充滿氫氣，存在10倍以上差距。

 

基礎設施：加氫站建設提速 vs 電網沖擊。燃料電池重卡需要加氫站加氫，當前加氫站建設已超200座，預計2025年將超1000座，建設成本的快速下降疊加建設門檻的下降，以及國央企的大量入場，加氫站將在未來非常便捷，足以保障燃料電池汽車的運營。對比純電動重卡，雖然Semi Truck具備1MW+ 的直流快充能力，但對電站要求很高，超高規模的用電將對電網產生巨大沖擊，建設5兆瓦電站需耗資數千萬美元，相當于一個專業體育場用電規模的充電站。

 

通過對近期新發布的兩款車型對比發現，燃料電池重卡更具備優勢，重卡電動化減排將以燃料電池為主導，長續航、低成本的燃料電池是重卡電動化轉型中的最優選擇。技術路線選擇關鍵在于成本的商用化可行，測算結果表明，燃料電池重卡經濟性更佳。

 

1、Tesla Semi Truck vs Daimler GenH2

 

（1）續航低于燃料電池重卡，低200公里。Semi Truck 約800公里的續航雖高于當前發布的其他純電和換電重卡200-300公里的續航，然而仍然低于Daimler GenH2氫燃料電池重卡1000公里續航。

 

（2）載重量不及燃料電池重卡，發動機質量相差5.5噸。Semi Truck滿載重37t，以公布的耗電量2kwh每英里（官網未公布為滿載還是空載的耗電量，此處假設為滿載），續航500英里計算，電池容量需達到1000kwh，以133wh/kg的電池組密度測算，1000kwh動力電池重量約為7.52噸，對比Daimler 2噸的發動機重量（系統+動力電池+液氫罐），Semi Truck電池過重，直接將導致載貨量下降，從而影響經濟效益。

 

（3）充電樁需要MW級且速度較慢，充能10倍以上差距。SemiTruck采用Tesla兆瓦級第四代超充接口，超級充電器具備1MW+的直流快充能力，能在30分鐘內充電70%，但對電站要求高，5兆瓦電站相當于需耗資數千萬美元，并且快充對標燃料電池4-5分鐘級別加氫慢。

 

 

載重量測算框架：燃料電池重卡主要由燃料電池系統、電機驅動系統、動力電池、儲氫系統、車身及其他構成；電動重卡的主要由電池包，電池底座，電機驅動系統，車身及其他部件構成。對比兩者關鍵組件的重量，即可測算出載重量差異，由于新產品公布數據有限，以及發動機系統為車輛的成本和技術中心，此處假設除發動機系統外的其余部件重量一致。

 

 

Daimler Gen H2燃料電池重卡：發動機為燃料電池系統，其需要搭配儲氫系統、動力電池共同為汽車提供動力，發動機系統重量總共達到2.05噸。1）燃料電池系統：搭載兩個150kw的電堆，共計300kw；2）儲氫系統：搭載兩個儲氫瓶，可加注80kg液氫，對應需配備的儲氫罐總容量需在1100-1200L；3）動力電池：搭載72kwh動力電池，提供400kw功率。

 

Tesla Semi Truck純電動重卡：以公布的耗電量2kwh每英里、續航500英里計算，電池容量需達到1000kwh。

 

 

長續航+高載量，燃料電池是重卡電動化的最佳選擇。電動重卡主要涵蓋燃料電池和純電動兩種路線，對比純電動，燃料電池的高能量密度帶來的長續航能夠大幅緩解純電動車的續航里程問題，并且同等情況下燃料電池重卡的載貨量更高，將帶來更好的經濟效應。隨著2022年3月《氫能產業發展中長期規劃（2021——2035年）》的出臺以及燃料電池長續航和高載量等優勢，未來燃料電池重卡將成為主流。

 

2、全生命周期成本測算：燃料電池重卡全生命周期成本優于電動重卡

 

全生命周期成本是衡量重卡經濟性的核心指標。成本是評估技術路線商用化可行性的關鍵，全生命周期成本（TCO）是從卡車整個生命周期來考量成本，包含車輛購置成本以及運營成本。當燃料電池重卡TCO比純電動重卡更低時，燃料電池重卡便是終端用戶的經濟性更優選擇。目前燃料電池系統占整車成本約60%，運營階段主要以氫氣費用為主，因而系統單價和氫氣售價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算邏輯和假設：考慮到短島和長途運輸場景下重卡的車速不同將導致整車全天用電量的差異，從而影響能耗費用。因此，我們將燃料電池和電動重卡的TCO分為短島和長途場景，其中對每個場景將分為購置階段和運營階段的成本拆分，以Semi Truck和同量級的燃料電池重卡為例進行測算。

 

（1）購置成本：國補+地補后低于純電動重卡。

 

購置成本包括裸車價和補貼。受益于技術進步和規模化降本，燃料電池重卡購置價格將持續下降，2025年燃料電池系統價格有望下降至2元/w以下，對標現階段4元/w的系統，降幅超50%，而純電動重卡中的鋰電價格呈現波動趨勢，甚至在未來供需不平衡的情況下，有可能呈現向上趨勢。未來在無補貼的情況下，燃料電池重卡將實現與純電動重卡的平價，甚至更低。

 

 

（2）運營成本：燃料電池重卡更適用于長途高速場景，即長途跨省市運輸，在氫氣價格不斷下降，電價波動的情況下，燃料電池將更適用于重卡，并實現經濟性。

 

以氫氣價格30元/kg，電價為0.7元/kWh測算，包括能耗費用、維保成本、系統折舊費用和環境成本。

 

 

 

當前，考慮到部分地區氫氣資源豐富，例如三北地區的到站氫氣價格為20-25元/kg，此時燃料電池重卡的運營成本將低于純電動重卡的運營成本。

 

 

 

成本經濟性：降本成效顯著，現階段補貼后TCO低于純電動重卡。基于扶持期產業鏈成本情況和政策方案，在短島和長途場景下，FCV全周期經濟性均優于純電動重卡，在高補貼、氫氣資源優勢地區具備性價比優勢。假設全生命周期運營里程100萬km，氫氣價格為30元/kg，電費為0.7元/kWh，測算得到短島場景下燃料電池重卡TCO約322萬元，純電動重卡約362萬元，長途高速場景下燃料電池重卡TCO約297萬元，純電動重卡約347萬元。燃料電池重卡經濟性均優于換電重卡，即在當前成本水平及政策條件下，燃料電池重卡已實現TCO低于換電重卡。考慮部分地區氫氣資源豐富，例如三北地區的加氫站氫氣價格為20-25元/kg，此時相應燃料電池重卡的經濟性將更加明顯。