2024年11月8日,第十四屆全國人民代表大會常務委員會第十二次會議表決通過《中華人民共和國能源法》(以下簡稱《能源法》)。《能源法》規劃了我國能源體系頂層發展戰略,將有效保障國家能源安全,促進經濟社會綠色低碳轉型和可持續發展,積極穩妥推進國家“雙碳”戰略目標實現。
汽車作為支柱性產業,是拉動經濟增長的重要引擎,是穩定居民就業的“蓄水池”,是推動科技融合發展的最佳載體,也是彰顯工業化水平的“國家名片”。但是,汽車產業同時也是能源消耗、二氧化碳排放的重要領域。《能源法》的出臺,對推動汽車產業的綠色低碳發展具有重要指導意義,將持續推動汽車產業全生命周期的低碳化、零碳化。這里以新能源重卡為著力點,探討《能源法》的出臺,對我國新能源重卡發展的潛在影響。
一、重型卡車是我國汽車產業重要組成部分
重型卡車是國家基礎設施建設、物流運輸等領域的重要運載工具,對國民經濟建設具有支撐作用。重型卡車是我國汽車產業的重要組成部分,根據中國汽車工業協會的數據,2023年全年,我國汽車銷量3009.4萬輛,其中重型卡車銷量91.1萬輛,占汽車總銷量的3.03%;從保有量數據看,截至2023年12月,我國汽車保有量3.36億輛,其中重型卡車保有量約900萬輛,約占汽車總保有量的2.68%。盡管重型卡車的銷量和保有量占比較小,但單輛重型卡車全生命周期帶動的經濟產值為單輛普通家用乘用車的10倍以上。
二、重型卡車是道路交通領域“排碳大戶”
重型卡車作為生產工具,具有載重量大、行駛里程長、運行時間久等特點。這樣的使用屬性,使得以柴油為燃料的重型卡車二氧化碳排放量較大。據統計,2022年我國二氧化碳排放總量為114.77億噸,其中交通運輸領域二氧化碳排放量為11.02億噸,占二氧化碳排放總量的9.60%。交通運輸領域的二氧化碳排放集中在道路運輸上,二氧化碳年排放量約8.82億噸,其中重型卡車二氧化碳年排放量約4.76億噸,占道路運輸二氧化碳排放量50%以上。因此,盡管重型卡車保有量僅占汽車總保有量2.68%,但其碳排放量占汽車二氧化碳排放總量一半以上。解決好重型卡車的碳排放問題,就相當于解決了道路運輸一半的碳排放。
三、新能源重卡在中短距離場景下推廣提速
作為生產資料,重型卡車全生命周期使用成本是用戶選擇的最重要因素。近年來,在新能源汽車購置補貼、購置稅減免、路權優先、動力電池成本下探、充換電基礎設施完善、充換電效率快速提升等綜合優勢下,新能源重卡迎來快速發展期。據公開資料,2020年到2023年,我國新能源重卡銷量分別達到2619輛、10513輛、25151輛和34560輛,滲透率分別為0.2%、0.8%、3.7%和3.8%。2024年1~10月,新能源重卡銷量為57281輛,滲透率達到7.6%,同比實現翻倍。據測算,純電動重卡全生命周期成本已經低于傳統柴油重卡,中短距離應用場景新能源重卡,已逐步進入市場驅動發展階段。
2024年1~10月新能源重卡市場結構中,純電動(不含換電車型)車型為33469輛,占比58.23%;換電車型為20180輛,占比35.23%;氫燃料電池車型為3385輛,占比5.91%;插電式混合動力(含增程式)車型為247輛,占比0.43%。相比前幾年,新能源重卡市場結構發生的主要變化,是純電動(不含換電車型)車型取代換電車型,成為市場主流,主要是電池成本下探、快充技術提升、整體成本優勢等因素驅動。
從應用場景看,當前新能源重卡主要應用在封閉場景和中短距離場景,封閉場景包括鋼廠、煤礦、港口等,中短距離場景包括城際運輸、環衛、渣土等場景,純電動或換電重卡可基本滿足其作業要求。考慮到重型卡車多元應用場景,動力電池能量密度不具備持續攀升條件,無限制提升純電動重卡的電量會帶來能耗增加、擠壓載重空間等問題。而混合動力重卡降碳效果有限,氫燃料電池重卡技術與成本尚未實現有效突破。未來,打造滿足長距離、高時效、強環境適應且成本可控、技術成熟、安全可靠的低碳或零碳重卡產品,成為重卡低碳轉型的主要發展方向。
四、《能源法》明確了氫氣及衍生品能源地位
《能源法》將氫能納入能源范圍,提出“國家積極有序推進氫能開發利用,促進氫能產業高質量發展”。氫能,是指氫作為能量載體進行化學反應釋放出的能源,包括氫氣、氨和醇等。在“雙碳”目標下,我國將逐步構建以新能源為主體的新型電力系統。考慮到新能源電力的隨機性、波動性、間歇性、區域性等特點,以及新能源電力上網要求等因素,“源網荷儲”一體化協同發展需求將進一步加強。氫能既可以作為儲能載體,又可以作為能源轉換載體用于其他多種場景,在未來的能源體系中占有重要地位。
五、可再生能源規模化制綠氫及綠醇具有可行性
2023年,我國氫氣年產能約4900萬噸,年產量約3500萬噸,同比增長2.3%。從供給側看,我國氫氣以灰氫和藍氫為主,綠氫處于快速發展階段。其中,煤制氫占比63%,天然氣制氫占比18%,工業副產氫占比18%,可再生能源制氫占比約1%。從產能分布看,我國氫氣產能主要分布在西北、華北和東北地區,合計產能占總產能75%。從消費結構看,石油煉化用氫占比31%,合成氨用氫占比30%,合成甲醇用氫占比27%,冶金用氫占比9%,道路交通用氫占比不足1%。
《能源法》提出“國家支持優先開發利用可再生能源,合理開發和清潔高效利用化石能源,推進非化石能源安全可靠有序替代化石能源,提高非化石能源消費比例”。截至2024年6月,我國發電裝機容量30.7億千瓦,同比增長14.1%。其中,非化石能源發電裝機容量17.1億千瓦,同比增長24.2%,占總裝機容量55.7%。分類型看,水電4.3億千瓦,占比14.0%;并網風電4.7億千瓦,占比15.3%;并網太陽能發電7.1億千瓦,占比23.1%;核電5808萬千瓦,占比1.9%。全國并網風電和太陽能發電合計裝機11.8億千瓦,首次超過煤電裝機規模,同比增長37.2%。
根據預測,從發電裝機規模看,2025年、2030年和2035年,我國發電裝機容量將分別達到34億千瓦、40億千瓦和48億千瓦,其中可再生能源發電裝機容量有望分別達到20億千瓦、28億千瓦和38億千瓦,分別占總裝機容量58.8%、70%和79.2%。從發電量數據看,2025年、2030年和2035年,預計我國全社會用電量分別達到10.3萬億千瓦時、13.0萬億千瓦時和15.0萬億千瓦時,可再生能源發電量分別達到3.9萬億千瓦時、6.5萬億千瓦時和10.0萬億千瓦時,分別占總用電量的38%、50%和67%。
可再生能源發電裝機容量和發電量占比快速提升,為大規模低成本制取綠氫和綠醇提供了必要條件。電解水制氫成本中電力成本占比超過80%,度電成本是影響綠氫成本的最重要因素。現階段光伏度電成本為0.21元(發電側),對應的綠氫成本為15元/kg。預計2030年左右,光伏度電成本將降低至0.15元及以下(發電側),以光伏發電作為電力來源的綠氫成本將降低至10元/kg及以下。考慮碳價持續提升,綠氫成本有望低于灰氫和藍氫。
綠氫的低成本化,為綠醇的低成本制備奠定基礎。當前,在現有約束邊界條件下,煤制甲醇含碳稅成本約2400元/噸,天然氣制甲醇含碳稅成本約2200元/噸,綠氫加二氧化碳制綠醇成本約4000元/噸。在綠氫價格下探、碳捕集收益提升、傳統制醇碳稅提升等驅動因素下,綠醇成本將持續降低,灰醇和藍醇成本將持續走高。當綠氫成本降低至8元/kg左右時,綠氫加二氧化碳制綠醇的成本約2200元/噸。煤制甲醇和天然氣制甲醇繳納碳稅,而綠氫加二氧化碳合成綠色甲醇消耗二氧化碳獲得碳補貼,且隨著CCUS(二氧化碳捕集、利用和封存)技術發展及成本降低,綠醇生產成本有進一步下降的空間。
六、綠氫和綠醇在重卡應用方面優劣各異
綠氫和綠醇都可作為能源燃料應用于重卡,受成本接受度、產業鏈成熟度、技術可靠性、儲運安全性、能源效率、環境友好性、基礎設施等因素影響,綠氫和綠醇在重卡應用方面具有不同的優劣勢,其中成本接受度為最主要的影響因素。
綠氫應用于重卡主要是氫燃料電池和氫內燃機兩種技術路線。氫燃料電池技術路線產業鏈尚不成熟,部分核心部件仍依賴進口,車輛成本居高不下。氫內燃機技術路線可依托成熟的內燃機產業體系,但產品的可靠性與耐久性仍需提升。同時,氫氣的儲運成本與距離直接關聯,長距離運輸將大幅推高氫燃料電池和氫內燃機重卡的全生命周期成本。
綠醇應用于重卡主要是內燃機技術路線。醇內燃機技術路線可依托成熟的內燃機產業體系,產品的可靠性與耐久性已經基本得到驗證,最主要的優勢是醇的儲運成本大幅低于氫氣的儲運成本,且甲醇燃料易腐蝕、溶脹等技術問題已得到解決。
2030年左右,以綠氫成本8元/kg和綠醇2.2元/kg作為能源成本條件,考慮技術和產業鏈成熟度、車輛產品成本、能源儲運成本、能源消耗成本、應用安全性、基礎設施完備性等因素,采用氫燃料電池和氫內燃機技術路線的重卡,更加適用于以綠氫“即生產、即消納”的區域化應用場景,其全生命周期成本,尤其是氫內燃機重卡全生命周期使用成本,有望低于柴油、天然氣和純電動重卡;采用醇內燃機技術路線的重卡,更加適用于全國廣域應用場景,有望對全國長距離應用場景重卡逐步形成替代。
七、以綠氫綠醇為燃料的重卡將有效推動道路交通綠色低碳可持續發展
《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035)》指出,“2035年形成氫能產業體系,構建涵蓋交通、儲能、工業等領域的多元氫能應用生態”。交通領域是氫能最重要的應用方向之一,在“雙碳”目標指引下,“十五五”期間,重型卡車低碳轉型將迎來窗口期。通過研究預判,在多重因素驅動下,我國新能源重卡需求格局將發生轉變,逐步形成純電動、氫燃料電池、氫內燃機、醇內燃機共存的局面。2030年后,以綠氫和綠醇為代表的新能源重卡,有望逐步成為市場主流,有效推動我國道路交通低碳可持續發展。