燃料電池公共汽車示范運行評價分析

王 菊

（中國汽車技術研究中心，北京 100070）

0 引 言

能源安全和環境保護問題是國際汽車工業面臨的共同挑戰，發展節能與新能源汽車已成為全球汽車工業的共同選擇。燃料電池汽車由于能量轉化率高，行駛過程中沒有任何污染物排放等優勢受到廣泛關注和支持。

燃料電池公共汽車被認為是最有可能率先產業化的車型之一，這是因為公共汽車空間大，承載能力大，對燃料電池動力系統的尺寸、質量要求較低；公共汽車是定線、定時行駛，可在適當地點集中建基礎設施，加氫、維修和培訓。目前，國際上已經有10多個國家進行過或正在進行燃料電池公共汽車示范項目。1998—2000年芝加哥-溫哥華燃料電池公共汽車示范項目、美國加利福尼亞州燃料電池伙伴合作計劃、歐盟清潔城市交通規劃（Clean Urban Transport for Europe，CUTE）、歐盟清潔城市交通規劃HyFleet項目（CUTE二期）、歐洲氫公共汽車產業聯盟（Hydrogen Bus Alliance）、日本氫能和燃料電池汽車示范計劃（JHFC）和加拿大政府宣布實施“氫高速”項目等。

加拿大的“氫高速”項目在溫哥華和威斯勒（Whistler）建造了世界第一條氫高速公路，高速公路全長120 km，沿途建設7 座加氫站，為2010年威斯勒冬奧會服務。該計劃包括溫哥華示范利用光伏制氫項目，同時還為2010年冬奧會提供20 輛燃料電池公共汽車。這20輛車由New Flyer生產制造，采用巴拉德（Ballard）公司的 HD6電堆，截止到2012年5月31日，車輛累計行駛210萬km。具體數據見表1。

表1 BC Transit燃料電池公共汽車示范運行數據

中國也開展了類似的項目，如中國燃料電池公共汽車商業化示范項目就是一個比較典型的示范項目。

1 中國燃料電池公共汽車商業化示范項目

1.1 項目背景

中國燃料電池公共汽車商業化示范項目是由全球環境基金、聯合國開發計劃署（UNDP）和科技部共同合作的項目。1992年聯合國在巴西里約熱內盧召開的有關環境問題全球首腦會議達成共識：全球環境治理必須依靠世界各國的共同努力；工業化國家是環境污染物的最大排放國，必須首先承擔減排義務；發展中國家是全球環境惡化的最大受害者，工業化國家應予以補償，幫助發展中國家改善環境。為此，主要由工業化國家捐款的全球環境基金（GEF）成立，同時工業化國家承諾向發展中國家轉讓新技術，讓發展中國家在新技術基礎上發展。

GEF主要用于防止氣候變化等6大前沿領域。在防止氣候變化領域，主要支持以下5個方面：a）節能和提高能源效率；b）推動可再生能源的應用；c）降低實現溫室氣體低排放的能源技術成本；d）推動環境友好的可持續交通發展；e）綜合生態系統的管理。

1998年，在聯合國開發計劃署資助下，科技部完成了中國燃料電池公共汽車商業化發展潛力研究，1999年向全球環境基金提出了中國燃料電池公共汽車商業化示范項目立項申請。北京和上海是中國最大的也是很有代表性的城市。為迎接2008年奧運會、實現“綠色奧運”的目標，北京市政府在加強基礎設施建設的同時，積極致力于環境保護工作。同樣，為了主辦好2010年世博會，上海市也在努力減少汽車尾氣排放，提高城市空氣質量。在這兩個具有不同地域和環境特點的城市開展燃料電池公共汽車示范運行，將有助于推動燃料電池汽車在全國更大范圍的應用。

UNDP和GEF經過綜合研究論證，根據防止全球氣候變化的各項目標及要求，確定在交通領域幫助發展中國家發展氫燃料電池公共汽車，并提出前期準備、小規模示范、擴大示范和促進產業化 4個實施階段，支持包括中國北京、上海在內的5個發展中國家的6個城市實施小規模示范。

1.2 項目一期示范情況

中國燃料電池公共汽車商業化示范項目第 1期于2003年在北京啟動。通過國際招標，戴姆勒-克萊斯勒公司成為中標商，為北京提供3輛燃料電池公共汽車，技術參數見表2。

表2 Citaro燃料電池公共汽車的主要尺寸參數

2006年6月，3輛Citaro低地板燃料電池公共汽車在北京投入載客示范運行，示范線路從頤和園北宮門起，至中國人民大學，運行時間是每周一至周五8:30至15:00（見圖1）。到2007年10月項目一期示范運行結束，車輛安全運行 9萬多km，具體數據見表 3。在氫氣安全使用、車輛認證方法、車輛維護以及人員培訓等方面積累了有益經驗，也為我國自主開發燃料電池公共汽車提供了重要參考。同時，為了保證示范車輛的維護與保養，在北京專門修建了停車維修庫，培訓了專業司機和維修工。

表3 奔馳燃料電池客車運行數據

我國是UNDP和GEF支持的全球5個示范項目中第1個成功招標、第1個正式示范運行的發展中國家，也是全球發展中國家中最早開展燃料電池汽車示范運行的國家。同時，為燃料電池公共汽車配套的全國第 1座在站制氫加氫站也于2006年11月在北京正式投入運行。

1.3 項目二期示范情況

2005年11月，通過財政部正式向GEF理事會提交項目二期申請，并于2006年7月獲得批準。2007年4月19日，財政部、科技部和UNDP正式簽署項目實施文件，批準啟動該項目。2007年11月15日，項目二期啟動儀式在上海正式舉行，示范城市為北京和上海。

項目二期正式啟動后，根據項目二期工作計劃，在北京市，燃料電池公共汽車和加氫站繼續示范運行，即在原有線路上示范運行清華大學和北汽福田自主研發的 3輛燃料電池公共汽車。

從車輛技術參數來看，項目二期北京的車輛技術方案采用混合動力燃料電池系統，與奔馳燃料電池公共汽車技術方案相比生產成本和運行成本都低（見表4）。這3輛示范車輛的車身由北汽福田歐V客車公司生產，采用12 m低地板車身結構；動力平臺由清華大學匹配集成，燃料電池系統采用中科院大化所和上海神力的產品，并配以動力電池裝置，形成混合動力配置，大大降低了燃料電池功率，減少了耗氫量。

表4 北京燃料電池汽車示范運行項目車輛情況

在車輛剛投入正式載客運行之前，這 3輛燃料電池汽車在 2008年北京奧運會和殘奧會舉辦期間為運動會提供服務。奧運會結束后，在 801公交線路上進行示范運行，示范運行時間為 2008年8月—2009年7月，累計行駛里程達到7.5萬km，平均氫耗為9.56 kg/100 km，與項目一期示范運行的奔馳 FCB同期水平相比，在里程和氣候相當的條件下氫氣消耗量降低了40%以上（見表5）。

表5 福田燃料電池客車運行數據

續表5

二期北京示范項目采用和一期示范相同的路線，將國產燃料電池客車和奔馳燃料電池客車在相同時期、相同路況條件下進行了數據對比和分析，從圖2、圖3看出：在里程和氣候相當的條件下氫氣消耗量降低了40%以上。

項目二期上海的示范項目，圍繞國際招標為上海采購燃料電池公共汽車。2008年10月9日，上海汽車工業（集團）總公司被正式確定為中標商，為上海市提供 6輛混合動力型燃料電池公共汽車。2009年5月，車輛采購合同正式簽署，其中 3輛車的動力系統為北京清能華通科技發展有限公司和清華大學供應，采用神力和新源動力的電堆；另外 3輛車的動力系統為上燃動力和同濟大學供應，采用加拿大巴拉德（Ballard）的電堆。2010年4月，6輛車全部通過驗收交貨。

2010年5月，上海示范城市的6輛燃料電池公共汽車經過一段時間的試運行后，進入世博園，為園區里的游客提供服務（見圖4）。

2011年4月6日，6輛燃料電池客車采用臨時牌照開始進行空駛運行，進行試驗示范。由于受沒有正式載客運營牌照的影響，車輛采取裝載沙袋的方式運行，以保證一定的載重量。示范運行線路為安亭 7路——這是一條連接黃渡汽車站與安亭北火車站的主要交通線路。截至2012年1月車輛示范運行結束，累計運行201196 km，二氧化碳減排216 t（見表6）。

2 示范項目總結

兩期項目的開展響應了我國可持續清潔燃料和清潔車輛政策，得到了國際組織、國家各級政府的大力支持。

表6 上汽燃料電池客車示范數據

燃料電池汽車作為高科技環保車輛的社會效益得到充分展示，并成功在全球矚目的“2008年奧運會”和“2010年世博會”上展示和示范。北京的3輛燃料電池公共汽車為2008年奧運會賽事提供服務，體現了“綠色、科技、人文”三大奧運理念。上海的 6輛燃料電池公共汽車在上海世博園內提供 6個月的服務，接送觀眾超過10萬多人次。另外，在項目兩期的整個示范運行中，這12輛燃料電池公共汽車累計運行17萬km，載客20萬人，共減排400 t CO2，并明顯降低 NOx，CO，HC，SOx和粉塵等污染物的排放。

對燃料電池汽車技術進行驗證。兩期項目采購燃料電池公共汽車分別采用了不同技術方案。第1期采購車輛為純燃料電池，第2期采購車輛為混合動力型燃料電池，并采用國際和國內不同技術方案的燃料電池公共汽車。根據目前的技術發展，混合動力的燃料電池汽車的采購成本和運行成本比純燃料電池汽車具有優勢。第 1期采購的戴克燃料電池公共汽車仍存在費用高、耐久性和可靠性差等問題，第 2期采購的上汽燃料電池公共汽車在費用和性能等方面都比第 1期有很大改善，給示范帶來了更多的效益。

通過在北京、上海示范運行燃料電池公共汽車，在項目管理、運營組織和車輛使用、維護等方面進行了有益的學習和實踐，鍛煉出了一支比較過硬的項目團隊，為我國新能源汽車及其相關產業的發展和應用積累了寶貴的經驗。

在車輛示范過程中，項目組還遇到很多困難和問題，需要在將來的示范過程中進一步完善。

1）應該加大燃料電池汽車的示范工作

由于燃料電池客車屬于全新的科技領域，燃料電池發動機匯聚了大量高新技術成果，系統復雜，零部件多，集成和控制較難，目前尚處于試驗示范階段，不能說是一項十分成熟的技術。因此需要不斷地示范運行，發現限制燃料電池客車發展的問題和瓶頸，找出解決問題的途徑，改進燃料電池技術，從而促進我國燃料電池客車及加氫設備等相關產業的研究和產業化水平不斷提高，并形成新的經濟增長點。

2）車輛標準法規、認證工作需要抓緊推進

項目二期在上海示范期間由于多種原因，無法上正式運營牌照， 6輛燃料電池車沒有取得運營載客的資格，所以無法在世博會運營結束后（世博會期間車輛得到許可，允許在世博園內運行）還能繼續載客運行，無法取得車輛在正常公交線路的運行數據。為推動這項工作，需要國家有關部門積極推動燃料電池汽車的標準、法規、認證等工作，盡早出臺有關政策和標準，為將來更多的燃料電池汽車投入使用和運行提供技術和政策支撐。

3）數據采集分析還需完善加強

通過車輛的應用示范運行，地方有關單位建立了數據采集系統，并不斷對原數據采集系統進行升級，使燃料電池客車運行的各類信息數據的采集更加方便，有的還為氫電安全系統和車輛裝備遠程實時監控系統，給燃料電池客車示范運行提供了重要的安全和技術保障。但在幾年的示范過程中，還有很多數據需要時時采集分析，比如尋找車輛故障根本原因和提出欲采取改進措施、燃料電池汽車成本構成測算和尋找降低成本的途徑等，這些工作需要整車企業、運營單位和研究院所一起努力，共同參與，推動燃料電池汽車的技術進步和成本降低。