左培文

在財(cái)稅支持政策的推動(dòng)下，我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但總體來(lái)看，目前氫燃料電池汽車(chē)的應(yīng)用仍處于早期階段[1]，車(chē)輛保有量?jī)H7 000 余輛，加氫站數(shù)量130 座左右，應(yīng)用場(chǎng)景還需要重點(diǎn)探索、突破。而作為新能源汽車(chē)主要技術(shù)路線(xiàn)的純電動(dòng)汽車(chē)，在乘用車(chē)市場(chǎng)滲透率已經(jīng)超過(guò)10%，具備了同燃油乘用車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)能。同作為新能源技術(shù)，氫燃料與純電動(dòng)2 條技術(shù)路線(xiàn)的關(guān)系并非是對(duì)立的，而是相互補(bǔ)充的；因此，氫燃料電池技術(shù)宜優(yōu)先應(yīng)用在商用車(chē)領(lǐng)域成為行業(yè)共識(shí)。由于氫燃料技術(shù)具有加氫時(shí)間短、續(xù)航里程長(zhǎng)的特點(diǎn)，吸引了很多商用車(chē)企業(yè)開(kāi)發(fā)氫燃料電池重卡，但氫燃料電池重卡能否在特定場(chǎng)景下具有競(jìng)爭(zhēng)力[2]，需要綜合分析其經(jīng)濟(jì)性。因此，本文構(gòu)建了基于運(yùn)營(yíng)綜合經(jīng)濟(jì)性的氫燃料重卡在典型場(chǎng)景中的競(jìng)爭(zhēng)力模型，明確要研究的成本構(gòu)成指標(biāo)體系，通過(guò)調(diào)研獲取了典型場(chǎng)景的特征，將其代入模型中，量化對(duì)比采用不同技術(shù)路線(xiàn)的車(chē)型的競(jìng)爭(zhēng)力，為地方政府制定氫燃料電池汽車(chē)推廣方案及整車(chē)企業(yè)制定氫燃料重卡產(chǎn)品規(guī)劃提供定量參考依據(jù)。

1 綜合成本測(cè)算模型的構(gòu)建

1.1 模型關(guān)鍵要素選取

商用車(chē)是典型的生產(chǎn)工具，用戶(hù)對(duì)其成本的關(guān)注度很高；同時(shí)，由于越來(lái)越嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)，使得燃油商用車(chē)向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型具有了現(xiàn)實(shí)意義，尤其是傳統(tǒng)重卡具有油耗較高、污染物排放量較大的特點(diǎn)，更成為社會(huì)和汽車(chē)行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

重卡產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性又與場(chǎng)景直接相關(guān)，其中，礦區(qū)短倒運(yùn)輸、工業(yè)園區(qū)內(nèi)運(yùn)輸、港口物流運(yùn)輸、城市渣土運(yùn)輸4 大場(chǎng)景都具有日均行駛里程較短、使用頻次高、行駛路線(xiàn)單一、工況對(duì)應(yīng)的油耗較高的特點(diǎn)。結(jié)合這些特征，部分商用車(chē)企業(yè)針對(duì)這些高耗能、高污染場(chǎng)景開(kāi)發(fā)了純電動(dòng)和氫燃料重卡產(chǎn)品。

為進(jìn)一步分析新能源重卡特別是氫燃料重卡在這些場(chǎng)景下的競(jìng)爭(zhēng)力，從場(chǎng)景特征出發(fā)，結(jié)合車(chē)輛特點(diǎn)和性能，以及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)情況，將成本要素拆分為購(gòu)置成本、能源成本、其他運(yùn)營(yíng)成本、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，并進(jìn)一步拆分二級(jí)指標(biāo)，由二級(jí)指標(biāo)分別計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的一級(jí)指標(biāo)數(shù)值，匯總一級(jí)各項(xiàng)數(shù)值，得到最終的綜合成本。氫燃料電池重卡競(jìng)爭(zhēng)力模型的構(gòu)建框架如圖1所示。

圖1 基于應(yīng)用場(chǎng)景的氫燃料電池重卡競(jìng)爭(zhēng)力模型

1.2 模型指標(biāo)構(gòu)成要素分析

1.2.1 資金使用成本

重卡運(yùn)營(yíng)方需要使用較大數(shù)額資金用于車(chē)輛購(gòu)買(mǎi)、加氫站或充電站的建設(shè)，這些大額資金通常采取貸款方式獲得。資金的使用成本通常由資金的籌資費(fèi)用和資金占用費(fèi)用2 部分構(gòu)成。為便于計(jì)算，籌資費(fèi)用統(tǒng)一按資金總額的2%計(jì)算，資金占用費(fèi)用按年利率8%等額本金計(jì)算貸款周期內(nèi)的總利息。即資金成本計(jì)算公式如下：

籌資費(fèi)用:

上式中，n為貸款總額，c為貸款年限。

1.2.2 購(gòu)置及稅費(fèi)成本

根據(jù)中國(guó)現(xiàn)行的新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策及稅收優(yōu)惠政策規(guī)定，購(gòu)置新能源重卡享有一定額度的購(gòu)置補(bǔ)貼及免征車(chē)輛購(gòu)置稅、車(chē)船稅的優(yōu)厚條件。在計(jì)算該部分成本時(shí)，根據(jù)政策規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的費(fèi)用減免。但燃油車(chē)不享有相關(guān)政策優(yōu)惠，因此需要計(jì)算該部分的成本。即購(gòu)置及稅費(fèi)成本計(jì)算公式如下：

上式中，x1為購(gòu)置及稅費(fèi)成本；n1為車(chē)輛購(gòu)置貸款總額，按車(chē)輛指導(dǎo)價(jià)計(jì)算；e1為車(chē)輛購(gòu)置的資金成本；d為車(chē)輛購(gòu)置稅，f為車(chē)船稅，2 種稅項(xiàng)按最新的稅法規(guī)定進(jìn)行計(jì)算；s1、s2分別為國(guó)家補(bǔ)貼和地方補(bǔ)貼，按最新的補(bǔ)貼政策計(jì)算，其中地方補(bǔ)貼僅考慮氫燃料重卡可以獲得，并按國(guó)家補(bǔ)貼的50%計(jì)算。

1.2.3 能源成本

與能源成本因素密切相關(guān)的幾部分要素分別為100 km 能耗、日均行駛里程、單位能源價(jià)格，以及車(chē)輛運(yùn)行時(shí)間。為便于計(jì)算，重卡使用累計(jì)年限統(tǒng)一按5 年，每年運(yùn)營(yíng)按360 天計(jì)算。則能源成本計(jì)算公式如下：

上式中，x2為能源成本；m為各類(lèi)型車(chē)輛的100 km 能耗，g為日均行駛里程，k為單位能源價(jià)格。k根據(jù)不同的場(chǎng)景選擇不同的計(jì)算依據(jù)：對(duì)于副產(chǎn)氫比較豐富的化工、鋼鐵等工業(yè)園區(qū)，按工業(yè)園區(qū)進(jìn)行純化和壓縮加工，車(chē)用氫氣成本按10 元/kg 考慮；對(duì)于物流等場(chǎng)景，考慮車(chē)輛在對(duì)外開(kāi)放的加氫站直接加注氫氣，成本按補(bǔ)貼后40 元/kg 計(jì)算；自建充電站工商業(yè)電費(fèi)電價(jià)按平均0.6 元/kWh 計(jì)算，公共充電站充電成本1.5 元/kWh 計(jì)算；柴油價(jià)格按6.5 元/L 計(jì)算。

1.2.4 其他運(yùn)營(yíng)成本

車(chē)輛在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生維修保養(yǎng)成本以及駕駛員員工工資，為便于計(jì)算，車(chē)輛每年維保費(fèi)用按車(chē)價(jià)3%考慮，車(chē)輛駕駛員工資按10 萬(wàn)元/年/人計(jì)算，雙班或三班則按2 人或3人計(jì)算。即其他運(yùn)營(yíng)成本計(jì)算公式如下：

上式中，x3為其他運(yùn)營(yíng)成本；h為駕駛員工資。

1.2.5 單車(chē)分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本

對(duì)于需要自行建設(shè)加氫站或充電站的場(chǎng)景，計(jì)算依據(jù)如下：

(1)固定園區(qū)內(nèi)自建500 kg/天加注能力的加氫站，加氫站建設(shè)成本按1 100 萬(wàn)元計(jì)算，資金占用費(fèi)按年利率8%計(jì)算(5 年還清貸款)，籌資費(fèi)用按2%計(jì)算，人工、管理、維護(hù)成本按40 萬(wàn)元/年計(jì)算，固定資產(chǎn)折舊按10 年計(jì)算，利用率按80%計(jì)算；

(2)固定園區(qū)內(nèi)自建含10 個(gè)50 kW 快充樁的充電站，建設(shè)成本按60 萬(wàn)元計(jì)算，資金占用費(fèi)按年利率8%計(jì)算(5 年還清貸款)，籌資費(fèi)用按2%計(jì)算，人工、管理、維護(hù)成本按20 萬(wàn)元/年計(jì)算，固定資產(chǎn)折舊按10 年計(jì)算，利用率按90%計(jì)算；

(3)在公共加氫站加注氫氣的車(chē)輛，氫氣價(jià)格中已包含加氫站成本，不另行計(jì)算。

則單車(chē)分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本計(jì)算公式如下：

上式中，x4為單車(chē)分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本；t為基礎(chǔ)設(shè)施生命周期內(nèi)能源加注總量；n2為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本；e2為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金成本；w為基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)人工、管理、維護(hù)成本。

1.2.6 綜合成本

綜合成本(x)包含購(gòu)置及稅費(fèi)成本、能源成本、其他運(yùn)營(yíng)成本、單車(chē)分擔(dān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本4 部分內(nèi)容，計(jì)算公式如下：

2 典型場(chǎng)景下氫燃料競(jìng)爭(zhēng)力模型的實(shí)證研究

選取典型場(chǎng)景中具有代表性的礦區(qū)短倒運(yùn)輸作為實(shí)例進(jìn)行分析。

礦區(qū)場(chǎng)景具有如下特點(diǎn)：①使用頻次高，每天運(yùn)送10 趟以上；②礦區(qū)路況多上下坡，路面較顛簸；③平均油耗達(dá)到60 ～85 L/100 km；④煤礦周邊會(huì)有坑口電廠(chǎng)，電價(jià)低廉，如果在山西等地，可以獲得廉價(jià)氫氣；⑤短倒運(yùn)輸單趟往返不超過(guò)40 km，電動(dòng)化續(xù)航里程可以滿(mǎn)足。

將場(chǎng)景特征結(jié)合各技術(shù)路線(xiàn)現(xiàn)有8×4 自卸汽車(chē)(重卡)情況，代入綜合成本計(jì)算模型(8)，計(jì)算結(jié)果如表1 所示。

表1 礦坑場(chǎng)景下氫燃料電池8×4 自卸車(chē)綜合成本測(cè)算

計(jì)算結(jié)果表明，日行駛里程在200 km 區(qū)間的礦區(qū)固定路線(xiàn)短倒運(yùn)輸場(chǎng)景下，氫燃料重卡綜合成本高于純電動(dòng)和燃油車(chē)。但考慮到該場(chǎng)景具有環(huán)保的現(xiàn)實(shí)要求，且充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題較難解決，如果在煤炭資源豐富的山西等地，可以將煤化工副產(chǎn)氫氣用于氫燃料車(chē)輛，此時(shí)綜合成本有望接近燃油車(chē)。

3 模型的不足

構(gòu)建的綜合成本測(cè)算模型是從多個(gè)成本角度，來(lái)分析氫燃料重卡的競(jìng)爭(zhēng)力，但節(jié)能環(huán)保政策對(duì)推動(dòng)氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展起到了很重要的作用。模型沒(méi)有對(duì)政策的影響力進(jìn)行量化成本分析。在后續(xù)研究中，需要將節(jié)能減排政策進(jìn)行重點(diǎn)考慮，進(jìn)一步完善模型。