交通运输行业是石油的主要消费者，也是温室气体排放和空气污染物的主要来源，占全球石油消费量的54.9%和温室气体排放量的15%，且这两个数字都在上升[1,2]。在这一行业中，公路运输成为化石燃料使用和温室气体排放的主要来源，这突显了其在减少对化石燃料依赖和应对气候变化方面的关键作用[3,4]。值得注意的是，尽管重型卡车在所有道路车辆中所占比例很小（在美国为1%，在加拿大为1.7%，在中国为10.9%），但它们却负责了大量的温室气体排放——在美国和加拿大占20%，在欧盟占30%以上，在中国则高达46.9%[[5], [6], [7], [8]]。
与公路运输相关的活动与经济发展密切相关。随着经济的扩张、全球供应链的调整以及在线消费的增加，对重型货运运输的需求预计将会增长[6]。自2010年以来，中国已成为全球最大的重型卡车市场，年产量超过一百万辆，其中超过90%是传统柴油卡车[9,10]。迫切需要探索可行的替代方案来减少化石燃料消耗和温室气体排放。电动和燃料电池重型卡车被认为是传统柴油卡车的主要替代品。重要的是，燃料电池重型卡车有效解决了电动卡车的一些局限性，如行驶里程有限、加注时间较长以及对环境温度变化敏感。它们还提供了与汽油或柴油车辆相当的长距离行驶能力[[11], [12], [13]]。日本丰田和美国尼古拉等公司已经开发出了燃料电池重型卡车的原型[6]。在中国，包括北汽福田、佛山飞驰和一汽解放在内的商用车制造商推出了多种适用于不同应用的燃料电池重型卡车，并在包括京津冀地区、上海和河北在内的多个城市群启动了示范项目[14]。
燃料电池车辆的经济可行性仍然是其示范和推广的重要挑战[15,16]。大量文献从不同角度研究了燃料电池车辆的技术和经济维度，包括车辆分类[7,17,18]、应用场景[3,19]和国家框架[[20], [21], [22]]。大多数研究集中在与车辆购置、运营和残值相关的经济因素上，而部分研究还考虑了学习率[23,24]和生产规模[25,26]等因素，以预测燃料电池车辆的潜在经济可行性。当前的研究表明，燃料电池技术特别适用于中型和重型长途运输应用[27,28]。少数学者专门研究了重型卡车的技术和经济特性。例如，王等人评估了基于氢的长途运输系统的环境和经济优势，得出结论认为氢燃料电池车辆在燃料成本和环境成本方面都具有竞争力[29]。严等人分析了燃料电池商用车辆（FCCVs）的碳减排潜力及其经济影响，发现FCCVs在其整个生命周期内的碳减排效果为14.53%至70.19%，相应的经济价值为0.02至1.19元人民币/千克氢（0.003至0.18美元/千克氢）。这项研究建议优先发展燃料电池物流车辆和重型卡车[30]。Albert等人使用AFLEET和GREET模型评估了冰岛十种重型动力系统的生命周期排放和总拥有成本，表明氢气和压缩天然气路径对区域卡车具有有利的结果[3]。此外，Burke等人研究了2020年至2040年间各种中型和重型电池电动及燃料电池车辆与柴油车辆的经济可行性，表明到2030年，电池电动和燃料电池卡车预计将在价格上与柴油卡车具有竞争力[31]。Kate等人通过考虑燃油经济性、车辆行驶模式和能源供应基础设施的容量等因素，评估了加利福尼亚州中型和重型燃料电池卡车的技术可行性。他们的研究结果表明，在某些条件下，燃料电池卡车比纯电动卡车更具可行性[32]。
目前关于燃料电池重型卡车的技术经济维度的研究仍然有限。现有的成本分析框架主要集中在生命周期阶段或区分显性成本和隐性成本。然而，这些方法没有充分解决两个最重要的成本组成部分：车辆本身和氢气供应。此外，它们缺乏综合考虑学习效应、规模经济和国家政策因素的全面成本预测。与现有文献相比，本文提出了一种新的成本分析框架，优先考虑车辆和燃料成本。在以往研究的基础上，该分析扩展到了车辆生产的所有方面和氢供应链的每个阶段。研究还详细考察了两个关键要素：技术学习和规模经济。通过使用净现值成本分析方法，从整体生命周期的角度开发了一个全面的自下而上的评估模型，结合了生产者和消费者的观点。该模型有助于系统地分析和预测与中国燃料电池卡车相关的成本。研究调查了中国燃料电池重型卡车的成本差异，并预测了燃料电池车辆和氢供应链未来的成本趋势。这些结果为中国汽车行业的战略规划和技术进步提供了重要见解。此外，它们还帮助运输行业探索重型货运运输的脱碳策略，并为中国燃料电池行业的利益相关者和考虑投资燃料电池重型卡车的投资者提供了参考。
