文|劉偉 陳海濤

氫能源是一種來源豐富，可被廣泛應(yīng)用的二次能源，是一種低碳綠色的能源載體，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的有效途徑。它具有零碳、高效、能源互聯(lián)媒介、可儲(chǔ)存、安全可控等顯著優(yōu)勢，在煉鋼、化工、交通、工業(yè)、建筑等國家支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，有望取代現(xiàn)有的焦炭、化石等能源。在全球能源向清潔轉(zhuǎn)型的大背景下，氫能的無碳屬性尤其突出，被視為是21世紀(jì)的“終極能源”，是碳中和的理想解決方案。

2022年3月23日，國家發(fā)展改革委發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）?！兑?guī)劃》首次明確了多元化的發(fā)展思路，對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出明確部署，要求統(tǒng)籌推進(jìn)氫能“制儲(chǔ)輸用”全鏈條發(fā)展，加快氫能技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用，探索在工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用。綜觀近十幾年來我國氫能應(yīng)用進(jìn)程，不難發(fā)現(xiàn)氫能在交通、熱電聯(lián)產(chǎn)、儲(chǔ)能等領(lǐng)域有眾多的企業(yè)、院校以及科研院所率先進(jìn)行了實(shí)踐和推廣，并取得了初步的成果，但在工業(yè)車輛及生產(chǎn)搬運(yùn)體系中卻鮮有參與。

工業(yè)車輛發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)十分重要的物質(zhì)生產(chǎn)部門。工業(yè)的現(xiàn)代化程度及其發(fā)展規(guī)模，最終決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，而工業(yè)生產(chǎn)中的物資搬運(yùn)又決定著工業(yè)生產(chǎn)的效率以及規(guī)模。物資搬運(yùn)體系多數(shù)由工業(yè)車輛和裝載傳送裝備完成，傳統(tǒng)的物資搬運(yùn)體系的核心是工業(yè)車輛。

工業(yè)車輛是指用來搬運(yùn)、推頂、牽引、起升、堆垛或碼放各種貨物的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛。其中包括叉車，叉車又包括前移式叉車、插腿式叉車、平衡重式叉車、跨車、側(cè)叉等。它們的特點(diǎn)是輪式無軌底盤上裝有起重、輸送、牽引或承載裝置，進(jìn)行游動(dòng)作業(yè)。

■ 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中常見的工業(yè)車輛

■ 2009—2020年國內(nèi)叉車銷售量占全球銷量比重

■ 2009—2020年全球與國產(chǎn)叉車銷售量年均增速對比

■ 2018—2020年全球叉車滲透率情況

整個(gè)工業(yè)車輛體系品類眾多，其中叉車數(shù)量居于首位，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中有著最為廣泛的應(yīng)用。因此，我們將以叉車為藍(lán)本，以氫能燃料電池叉車（以下簡稱氫能叉車）為案例，進(jìn)行氫能在工業(yè)車輛領(lǐng)域中的應(yīng)用分析。

我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模快速增長，叉車銷量增速全球領(lǐng)先

根據(jù)世界工業(yè)車輛統(tǒng)計(jì)聯(lián)盟（WITS） 發(fā)布的數(shù)據(jù)，2009年全球叉車銷量為56.6萬臺(tái)，2020年增至160萬臺(tái)左右，年均復(fù)合增速約為9.8%；我國國產(chǎn)叉車銷量由13.9萬臺(tái)增至80萬臺(tái)，年均復(fù)合增速為17.2%，增長速度全球領(lǐng)先。同時(shí)，我國國產(chǎn)銷量占全球銷量的比重由2009年的24.6%增至2020年的近50%，年均提升2.4個(gè)百分點(diǎn)。

2021年受全球新冠疫情影響，叉車銷售總量逆勢增長。世界工業(yè)車輛統(tǒng)計(jì)聯(lián)盟公布的2021年全球工業(yè)車輛統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球叉車銷售量創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到2340587輛，比上年大增42.93%，交貨量1969410萬輛，比上年增長24.44%。而我國的叉車銷售總量也創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到了103萬臺(tái)。

我國叉車產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，市場潛力巨大

以叉車整車及全生命周期內(nèi)配套零配件每臺(tái)平均15萬元計(jì)算，國內(nèi)每年新增的叉車市場規(guī)模達(dá)到千億級(jí)規(guī)模，而存量市場更是高達(dá)萬億元規(guī)模。2018—2020年，我國每萬人叉車保有量從21臺(tái)增至29臺(tái)，高于全球平均水平，但仍遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。其中歐洲每萬人叉車保有量在過去三年小幅上升，2020年接近70臺(tái)；日本、美國的叉車密度略低于歐洲，是我國的2倍以上。綜合來看，我國叉車在滲透率快速增長的同時(shí)依舊與發(fā)達(dá)國家有明顯差距，未來保有量增長空間巨大。

以叉車為代表的傳統(tǒng)工業(yè)車輛污染排放高

傳統(tǒng)工業(yè)車輛因技術(shù)水平及生產(chǎn)制造工藝相對落后，再加上生產(chǎn)活動(dòng)中車輛數(shù)量多、集中使用且平均工作強(qiáng)度較大，不僅造成污染物排放高，而且對環(huán)境造成污染。以工礦企業(yè)生產(chǎn)中市場占有率最高的3噸級(jí)叉車為例，不同工況下，平均單車每小時(shí)柴油消耗量可達(dá)2.7～4.5升，年工作時(shí)長2400～3200小時(shí)。我們按平均油耗3.6升/小時(shí)、年平均工作時(shí)長2800小時(shí)進(jìn)行粗略計(jì)算，單臺(tái)叉車每年僅二氧化碳排放量就高達(dá)近30噸。

叉車等工業(yè)車輛普遍為集中使用的方式，在一個(gè)相對狹小的區(qū)域內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)幾十或幾百輛同時(shí)工作的情況，這樣會(huì)造成該區(qū)域污染排放集中，環(huán)境污染問題嚴(yán)重。以市場調(diào)研的造紙行業(yè)某企業(yè)為例，其生產(chǎn)使用的逾200輛叉車，二氧化碳年排放總量高達(dá)6000多噸。

在工礦生產(chǎn)中，如鋼鐵企業(yè)使用的叉車為7噸、10噸等中型叉車，而港口內(nèi)較多使用16噸、25噸、32噸等重型叉車及正面吊，這些車輛的排放與重型物流車不相上下，某些情況下甚至更高。

工業(yè)車輛特有屬性導(dǎo)致能源補(bǔ)給難

在港口及周邊地區(qū)、物流倉儲(chǔ)、冷庫、造紙、糧油、化工等需要物資頻繁搬運(yùn)的行業(yè)中都需要大量使用到叉車等工業(yè)車輛，叉車使用密度非常高，能源需求量大。工業(yè)車輛屬于場地作業(yè)車，按有關(guān)規(guī)定要求，工業(yè)車輛不得駛離作業(yè)場地進(jìn)入社會(huì)公共道路，所以急需工業(yè)車輛能源補(bǔ)給解決方案。

氫能在工業(yè)車輛的應(yīng)用中大有可為

氫能燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、功率輸出穩(wěn)定、系統(tǒng)穩(wěn)定、零排放、綠色環(huán)保、低噪聲及可在低溫環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)。加拿大、美國、日本、德國、澳大利亞、瑞典、英國等國家已經(jīng)優(yōu)先將氫能燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用在叉車上并進(jìn)行了大量推廣。

國外氫能燃料電池行業(yè)的發(fā)展也證明了叉車是氫能產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展的方向。美國在氫能叉車領(lǐng)域相較全球其他國家和地區(qū)率先進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化。氫能叉車是目前全球范圍內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作的氫能燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球有8萬多輛氫能燃料電池車載具，其中近6萬輛是氫能叉車。2020年，美國上市公司普拉格能源以累計(jì)5萬輛氫能叉車的生產(chǎn)和運(yùn)營遙遙領(lǐng)先，其客戶包括亞馬遜、蘋果、沃爾瑪、寶馬、可口可樂、聯(lián)邦快遞等大型企業(yè)。截至目前，普拉格能源氫能燃料電池叉車已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行超過10億英里，在美國的市場占有率為95%。從全球推廣規(guī)模來看，美國氫能叉車應(yīng)用發(fā)展勢頭遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于氫能燃料電池客車、轎車，且規(guī)模明顯領(lǐng)先于歐洲、日本等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，在全球氫能叉車應(yīng)用領(lǐng)域具有示范意義。

目前，我國氫能叉車也開始進(jìn)入批量生產(chǎn)及商業(yè)化應(yīng)用的初級(jí)階段。例如，天津新氫動(dòng)力、上海捷氫、喜馬拉雅、翼訊創(chuàng)能等公司都研發(fā)制造了各型樣車或進(jìn)行了相應(yīng)的示范應(yīng)用。

在工業(yè)車輛中應(yīng)用氫能后碳減排效果顯著

以國內(nèi)首個(gè)氫能燃料電池叉車替換內(nèi)燃機(jī)叉車為例，37輛氫能燃料電池叉車，120個(gè)工作日內(nèi)工作總時(shí)長5萬小時(shí)，每臺(tái)平均11.36小時(shí)/天，可減排二氧化碳473.4噸。據(jù)此推算，年二氧化碳減排量可達(dá)近1500噸，減排效果十分顯著。

氫能工業(yè)車輛相較于其他氫能道路車輛能源補(bǔ)給便捷

氫能道路車輛的能源補(bǔ)給即氫氣的加注，受限于基礎(chǔ)設(shè)施（加氫站）過少，應(yīng)用推廣上一直是個(gè)痛點(diǎn)。而加氫站由于受審批手續(xù)冗長、建設(shè)費(fèi)用高昂、氫氣長途運(yùn)輸困難等因素困擾，短時(shí)間內(nèi)難以大范圍建設(shè)。因此，氫能道路車輛推廣還需要較長時(shí)間的發(fā)展過程。而叉車等工業(yè)車輛屬于場地作業(yè)車，能源可依照企業(yè)自用的相關(guān)法規(guī)進(jìn)行補(bǔ)充，可率先在氫能應(yīng)用領(lǐng)域大范圍推廣。

我國是世界工業(yè)車輛產(chǎn)量大國，氫能應(yīng)用前景廣闊

我國基礎(chǔ)工業(yè)生產(chǎn)以及倉儲(chǔ)物流業(yè)高度發(fā)達(dá)，市場體量巨大，叉車是這些產(chǎn)業(yè)不可或缺的生產(chǎn)工具，是個(gè)典型的藍(lán)海市場。2020年，我國新增叉車銷售量為800239臺(tái)，2021年國內(nèi)新增叉車銷售量更是達(dá)到了103萬臺(tái)，這意味著我國叉車每年新增市場規(guī)模已達(dá)千億元，存量市場更是高達(dá)萬億元。因此，從具體應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行綜合評(píng)估，氫能燃料電池叉車行業(yè)或?qū)⒊蔀榈谝粋€(gè)進(jìn)入爆發(fā)式增長的氫能燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域。

■ 37臺(tái)氫燃料電池叉車運(yùn)行時(shí)長及二氧化碳減排數(shù)據(jù)

氫能燃料電池叉車優(yōu)勢

蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代物料搬運(yùn)業(yè)經(jīng)常需要高強(qiáng)度連續(xù)作業(yè)（氫能燃料電池續(xù)航時(shí)間長及輸出功率恒定），而物料搬運(yùn)對清潔環(huán)保的要求越來越高；機(jī)場、港口要求綠色化、智能化，大型倉儲(chǔ)物流中心更多地采用全封閉結(jié)構(gòu)，特別是對于食品、藥品、化妝品等對環(huán)境敏感性的商品。氫能燃料電池可以真正做到全程零排放、零污染。另外，電子商務(wù)普及、外賣業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展等也推動(dòng)了冷鏈物流快速發(fā)展，因此也需要物料搬運(yùn)設(shè)備能夠適應(yīng)低溫環(huán)境以及溫度沖擊，而氫能燃料電池在低溫條件下性能和效率均高于鉛酸及鋰電池。因此，氫能燃料電池叉車在港口、機(jī)場、大型物流中心、冷庫、造紙廠、鋼廠、化工等行業(yè)具有明顯優(yōu)勢。

除在應(yīng)用行業(yè)的優(yōu)勢外，相較于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和蓄電池叉車，氫能燃料電池叉車本身也具備較為顯著的技術(shù)優(yōu)勢。

一是工作效率高。氫能燃料電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，效率比傳統(tǒng)內(nèi)燃叉車提高30%。蓄電池叉車工作過程中電壓會(huì)逐漸降低，造成工作效率降低，氫能燃料電池叉車輸出穩(wěn)定，可使車輛在工作周期內(nèi)保持最佳性能。

二是使用成本低。電動(dòng)叉車先儲(chǔ)后放，消耗電能的成本要比內(nèi)燃叉車消耗的柴油的成本等低很多，氫能燃料電池叉車則更低。氫能燃料電池叉車批量化生產(chǎn)后全生命周期成本更是低于內(nèi)燃叉車和電動(dòng)叉車。同時(shí)，相較于其他氫能車輛，氫能叉車成本低廉（約低于氫能道路車輛成本20%），更易被市場接受。

三是使用更環(huán)保。叉車大部分應(yīng)用場景為室內(nèi)密閉空間，燃料電池運(yùn)行安靜，基本無噪聲，也不會(huì)產(chǎn)生廢氣，徹底改善了內(nèi)燃叉車令人厭惡的廢氣排放及所導(dǎo)致的庫房空氣條件惡劣等弊端，利于庫內(nèi)養(yǎng)護(hù)和人員健康。氫能燃料電池不存在環(huán)境污染問題。

四是節(jié)約時(shí)間和空間。氫能燃料電池叉車完成燃料補(bǔ)充只需3～5分鐘，而鋰電池叉車充電最短需要一小時(shí)以上，蓄電池叉車更是需要3～6小時(shí)，蓄電池叉車在晝夜連續(xù)工作時(shí)需要每天更換2～3次電瓶，增加了購買電瓶的額外費(fèi)用。氫能燃料電池不需要特定的電池室或充電設(shè)備，相比蓄電池叉車，可為物流配送中心節(jié)約5%左右的空間。

五是更強(qiáng)的功能兼容性。氫能叉車集內(nèi)燃叉車和電動(dòng)叉車優(yōu)點(diǎn)于一身，既具有內(nèi)燃叉車優(yōu)秀的連續(xù)工作能力，又具有電動(dòng)叉車使用過程中零排放的特點(diǎn)，并且還具有二者沒有的可95%以上回收再利用的優(yōu)點(diǎn)。

六是更高的工況適用性。氫能燃料電池叉車有更好的場景適用性。例如，對于工作環(huán)境為儲(chǔ)藏水產(chǎn)和果蔬等保鮮食品的倉庫，內(nèi)燃叉車工作時(shí)排放的廢氣會(huì)嚴(yán)重污染存儲(chǔ)食品。同時(shí)，由于工作環(huán)境溫度相對較低，蓄電池叉車的電損增加，工作效率下降，特別是在-25℃的工作環(huán)境下，蓄電池叉車將無法正常工作。而氫能燃料電池叉車可以較好地應(yīng)對上述特殊工況條件，具有更好的適用性。

七是更好的市場推廣性。氫能燃料電池叉車相比于道路運(yùn)輸車輛成本低很多，叉車屬于場地作業(yè)車，只要在場地內(nèi)建設(shè)自用氫氣充裝設(shè)備即可解決加氫難的問題。

■ X32氫能燃料電池叉車

國內(nèi)氫能叉車商業(yè)化應(yīng)用已破冰

2021年10月8日，中石化北京燕山石化接收了由天津新氫動(dòng)力科技有限公司研發(fā)制造的37臺(tái)X32氫能燃料電池叉車。該批氫能燃料電池叉車主要用于燕山石化儲(chǔ)運(yùn)廠高低壓粉料、PIA包裝庫房及物質(zhì)裝備中心化學(xué)品庫區(qū)等場景對原有內(nèi)燃機(jī)叉車的替換。這類工況強(qiáng)度大，運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，對所使用的叉車性能要求較高。目前該批車輛已平穩(wěn)運(yùn)行近半年，工作效果較好。

截至2022年2月，首批37臺(tái)氫燃料電池叉車投入燕山石化的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中后，平均每輛叉車工作時(shí)長已經(jīng)超過100小時(shí)，其中在燕山石化高壓車間投入的部分氫能叉車平均每輛車工作時(shí)長已經(jīng)超過1500小時(shí)；平均每輛叉車已實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排約15噸。氫能叉車在嚴(yán)苛的工作環(huán)境下，出色地完成了高強(qiáng)度的生產(chǎn)搬運(yùn)工作。特別是在2021年12月中下旬，北京遭遇了-19℃的低溫天氣，投入使用的全部氫能叉車不僅能夠連續(xù)工作，而且沒有出現(xiàn)故障。這是全國首個(gè)氫能叉車批量化商業(yè)運(yùn)營的成功案例。

綜上所述，目前我國叉車市場總額已超過其他國家總和，以美國氫能叉車市場發(fā)展情況以及我國叉車市場的每年新增數(shù)額來看，未來3～5年內(nèi)，我國氫能叉車的年均新增量有望達(dá)到十萬輛量級(jí)，形成百億級(jí)的市場規(guī)模。相信在不遠(yuǎn)的未來，借我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策東風(fēng)，依靠國內(nèi)龐大的工業(yè)車輛市場之需求，氫能在國內(nèi)叉車等工業(yè)車輛領(lǐng)域的應(yīng)用一定會(huì)大有作為。

結(jié)論與展望

我國氫燃料電池工業(yè)車輛市場正以蓬勃的態(tài)勢，大踏步地向前發(fā)展。在取得階段性成果的同時(shí)，我們也清楚地看到，國內(nèi)氫燃料電池工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在不足之處，需要加大技術(shù)迭代研發(fā)力度，對標(biāo)國際先進(jìn)企業(yè)技術(shù)指標(biāo)完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，將高指標(biāo)化合理地轉(zhuǎn)化成高實(shí)用和高適用性，切實(shí)解決核心材料自主研發(fā)生產(chǎn)問題，解決燃料電池行業(yè)“卡脖子”問題；同時(shí)還要注重人才技術(shù)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，建立健全人才培育、培訓(xùn)機(jī)制，培育具有高水平專業(yè)技術(shù)、技能人才及從業(yè)人員；加大企業(yè)間的橫向合作，理性地拓展市場；各企業(yè)要取長補(bǔ)短，以早日實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)“百花齊放、百家爭鳴”。

此外，氫燃料電池工業(yè)車輛產(chǎn)業(yè)在修煉好“內(nèi)功”的同時(shí)，還需要政府搭建好新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的平臺(tái)，以產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，政府為引導(dǎo)，加強(qiáng)制度創(chuàng)新，適度制定優(yōu)惠補(bǔ)貼配套政策，破除制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制度性障礙和政策性“瓶頸”，如氫氣價(jià)格、企業(yè)自用氫氣及配套充裝設(shè)備準(zhǔn)入等制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題等。