王 菊

（中國汽車技術(shù)研究中心，北京 100070）

0 引 言

能源安全和環(huán)境保護(hù)問題是國際汽車工業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)，發(fā)展節(jié)能與新能源汽車已成為全球汽車工業(yè)的共同選擇。燃料電池汽車由于能量轉(zhuǎn)化率高，行駛過程中沒有任何污染物排放等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注和支持。

燃料電池公共汽車被認(rèn)為是最有可能率先產(chǎn)業(yè)化的車型之一，這是因?yàn)楣财嚳臻g大，承載能力大，對(duì)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的尺寸、質(zhì)量要求較低；公共汽車是定線、定時(shí)行駛，可在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)集中建基礎(chǔ)設(shè)施，加氫、維修和培訓(xùn)。目前，國際上已經(jīng)有10多個(gè)國家進(jìn)行過或正在進(jìn)行燃料電池公共汽車示范項(xiàng)目。1998—2000年芝加哥-溫哥華燃料電池公共汽車示范項(xiàng)目、美國加利福尼亞州燃料電池伙伴合作計(jì)劃、歐盟清潔城市交通規(guī)劃（Clean Urban Transport for Europe，CUTE）、歐盟清潔城市交通規(guī)劃HyFleet項(xiàng)目（CUTE二期）、歐洲氫公共汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（Hydrogen Bus Alliance）、日本氫能和燃料電池汽車示范計(jì)劃（JHFC）和加拿大政府宣布實(shí)施“氫高速”項(xiàng)目等。

加拿大的“氫高速”項(xiàng)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(shè)7 座加氫站，為2010年威斯勒冬奧會(huì)服務(wù)。該計(jì)劃包括溫哥華示范利用光伏制氫項(xiàng)目，同時(shí)還為2010年冬奧會(huì)提供20 輛燃料電池公共汽車。這20輛車由New Flyer生產(chǎn)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(jì)行駛210萬km。具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 BC Transit燃料電池公共汽車示范運(yùn)行數(shù)據(jù)

中國也開展了類似的項(xiàng)目，如中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項(xiàng)目就是一個(gè)比較典型的示范項(xiàng)目。

1 中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項(xiàng)目

1.1 項(xiàng)目背景

中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項(xiàng)目是由全球環(huán)境基金、聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）和科技部共同合作的項(xiàng)目。1992年聯(lián)合國在巴西里約熱內(nèi)盧召開的有關(guān)環(huán)境問題全球首腦會(huì)議達(dá)成共識(shí)：全球環(huán)境治理必須依靠世界各國的共同努力；工業(yè)化國家是環(huán)境污染物的最大排放國，必須首先承擔(dān)減排義務(wù)；發(fā)展中國家是全球環(huán)境惡化的最大受害者，工業(yè)化國家應(yīng)予以補(bǔ)償，幫助發(fā)展中國家改善環(huán)境。為此，主要由工業(yè)化國家捐款的全球環(huán)境基金（GEF）成立，同時(shí)工業(yè)化國家承諾向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)讓新技術(shù)，讓發(fā)展中國家在新技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展。

GEF主要用于防止氣候變化等6大前沿領(lǐng)域。在防止氣候變化領(lǐng)域，主要支持以下5個(gè)方面：a）節(jié)能和提高能源效率；b）推動(dòng)可再生能源的應(yīng)用；c）降低實(shí)現(xiàn)溫室氣體低排放的能源技術(shù)成本；d）推動(dòng)環(huán)境友好的可持續(xù)交通發(fā)展；e）綜合生態(tài)系統(tǒng)的管理。

1998年，在聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署資助下，科技部完成了中國燃料電池公共汽車商業(yè)化發(fā)展?jié)摿ρ芯浚?999年向全球環(huán)境基金提出了中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項(xiàng)目立項(xiàng)申請(qǐng)。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(yùn)會(huì)、實(shí)現(xiàn)“綠色奧運(yùn)”的目標(biāo)，北京市政府在加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，積極致力于環(huán)境保護(hù)工作。同樣，為了主辦好2010年世博會(huì)，上海市也在努力減少汽車尾氣排放，提高城市空氣質(zhì)量。在這兩個(gè)具有不同地域和環(huán)境特點(diǎn)的城市開展燃料電池公共汽車示范運(yùn)行，將有助于推動(dòng)燃料電池汽車在全國更大范圍的應(yīng)用。

UNDP和GEF經(jīng)過綜合研究論證，根據(jù)防止全球氣候變化的各項(xiàng)目標(biāo)及要求，確定在交通領(lǐng)域幫助發(fā)展中國家發(fā)展氫燃料電池公共汽車，并提出前期準(zhǔn)備、小規(guī)模示范、擴(kuò)大示范和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化 4個(gè)實(shí)施階段，支持包括中國北京、上海在內(nèi)的5個(gè)發(fā)展中國家的6個(gè)城市實(shí)施小規(guī)模示范。

1.2 項(xiàng)目一期示范情況

中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項(xiàng)目第 1期于2003年在北京啟動(dòng)。通過國際招標(biāo)，戴姆勒-克萊斯勒公司成為中標(biāo)商，為北京提供3輛燃料電池公共汽車，技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 Citaro燃料電池公共汽車的主要尺寸參數(shù)

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(yùn)行，示范線路從頤和園北宮門起，至中國人民大學(xué)，運(yùn)行時(shí)間是每周一至周五8:30至15:00（見圖1）。到2007年10月項(xiàng)目一期示范運(yùn)行結(jié)束，車輛安全運(yùn)行 9萬多km，具體數(shù)據(jù)見表 3。在氫氣安全使用、車輛認(rèn)證方法、車輛維護(hù)以及人員培訓(xùn)等方面積累了有益經(jīng)驗(yàn)，也為我國自主開發(fā)燃料電池公共汽車提供了重要參考。同時(shí)，為了保證示范車輛的維護(hù)與保養(yǎng)，在北京專門修建了停車維修庫，培訓(xùn)了專業(yè)司機(jī)和維修工。

表3 奔馳燃料電池客車運(yùn)行數(shù)據(jù)

我國是UNDP和GEF支持的全球5個(gè)示范項(xiàng)目中第1個(gè)成功招標(biāo)、第1個(gè)正式示范運(yùn)行的發(fā)展中國家，也是全球發(fā)展中國家中最早開展燃料電池汽車示范運(yùn)行的國家。同時(shí)，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(yùn)行。

1.3 項(xiàng)目二期示范情況

2005年11月，通過財(cái)政部正式向GEF理事會(huì)提交項(xiàng)目二期申請(qǐng)，并于2006年7月獲得批準(zhǔn)。2007年4月19日，財(cái)政部、科技部和UNDP正式簽署項(xiàng)目實(shí)施文件，批準(zhǔn)啟動(dòng)該項(xiàng)目。2007年11月15日，項(xiàng)目二期啟動(dòng)儀式在上海正式舉行，示范城市為北京和上海。

項(xiàng)目二期正式啟動(dòng)后，根據(jù)項(xiàng)目二期工作計(jì)劃，在北京市，燃料電池公共汽車和加氫站繼續(xù)示范運(yùn)行，即在原有線路上示范運(yùn)行清華大學(xué)和北汽福田自主研發(fā)的 3輛燃料電池公共汽車。

從車輛技術(shù)參數(shù)來看，項(xiàng)目二期北京的車輛技術(shù)方案采用混合動(dòng)力燃料電池系統(tǒng)，與奔馳燃料電池公共汽車技術(shù)方案相比生產(chǎn)成本和運(yùn)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(chǎn)，采用12 m低地板車身結(jié)構(gòu)；動(dòng)力平臺(tái)由清華大學(xué)匹配集成，燃料電池系統(tǒng)采用中科院大化所和上海神力的產(chǎn)品，并配以動(dòng)力電池裝置，形成混合動(dòng)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(yùn)行項(xiàng)目車輛情況

在車輛剛投入正式載客運(yùn)行之前，這 3輛燃料電池汽車在 2008年北京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)舉辦期間為運(yùn)動(dòng)會(huì)提供服務(wù)。奧運(yùn)會(huì)結(jié)束后，在 801公交線路上進(jìn)行示范運(yùn)行，示范運(yùn)行時(shí)間為 2008年8月—2009年7月，累計(jì)行駛里程達(dá)到7.5萬km，平均氫耗為9.56 kg/100 km，與項(xiàng)目一期示范運(yùn)行的奔馳 FCB同期水平相比，在里程和氣候相當(dāng)?shù)臈l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(yùn)行數(shù)據(jù)

續(xù)表5

二期北京示范項(xiàng)目采用和一期示范相同的路線，將國產(chǎn)燃料電池客車和奔馳燃料電池客車在相同時(shí)期、相同路況條件下進(jìn)行了數(shù)據(jù)對(duì)比和分析，從圖2、圖3看出：在里程和氣候相當(dāng)?shù)臈l件下氫氣消耗量降低了40%以上。

項(xiàng)目二期上海的示范項(xiàng)目，圍繞國際招標(biāo)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(yè)（集團(tuán)）總公司被正式確定為中標(biāo)商，為上海市提供 6輛混合動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)為北京清能華通科技發(fā)展有限公司和清華大學(xué)供應(yīng)，采用神力和新源動(dòng)力的電堆；另外 3輛車的動(dòng)力系統(tǒng)為上燃動(dòng)力和同濟(jì)大學(xué)供應(yīng)，采用加拿大巴拉德（Ballard）的電堆。2010年4月，6輛車全部通過驗(yàn)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(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行后，進(jìn)入世博園，為園區(qū)里的游客提供服務(wù)（見圖4）。

2011年4月6日，6輛燃料電池客車采用臨時(shí)牌照開始進(jìn)行空駛運(yùn)行，進(jìn)行試驗(yàn)示范。由于受沒有正式載客運(yùn)營牌照的影響，車輛采取裝載沙袋的方式運(yùn)行，以保證一定的載重量。示范運(yùn)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(yùn)行結(jié)束，累計(jì)運(yùn)行201196 km，二氧化碳減排216 t（見表6）。

2 示范項(xiàng)目總結(jié)

兩期項(xiàng)目的開展響應(yīng)了我國可持續(xù)清潔燃料和清潔車輛政策，得到了國際組織、國家各級(jí)政府的大力支持。

表6 上汽燃料電池客車示范數(shù)據(jù)

燃料電池汽車作為高科技環(huán)保車輛的社會(huì)效益得到充分展示，并成功在全球矚目的“2008年奧運(yùn)會(huì)”和“2010年世博會(huì)”上展示和示范。北京的3輛燃料電池公共汽車為2008年奧運(yùn)會(huì)賽事提供服務(wù)，體現(xiàn)了“綠色、科技、人文”三大奧運(yùn)理念。上海的 6輛燃料電池公共汽車在上海世博園內(nèi)提供 6個(gè)月的服務(wù)，接送觀眾超過10萬多人次。另外，在項(xiàng)目兩期的整個(gè)示范運(yùn)行中，這12輛燃料電池公共汽車?yán)塾?jì)運(yùn)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(duì)燃料電池汽車技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。兩期項(xiàng)目采購燃料電池公共汽車分別采用了不同技術(shù)方案。第1期采購車輛為純?nèi)剂想姵?，?期采購車輛為混合動(dòng)力型燃料電池，并采用國際和國內(nèi)不同技術(shù)方案的燃料電池公共汽車。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展，混合動(dòng)力的燃料電池汽車的采購成本和運(yùn)行成本比純?nèi)剂想姵仄嚲哂袃?yōu)勢。第 1期采購的戴克燃料電池公共汽車仍存在費(fèi)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(fèi)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(yùn)行燃料電池公共汽車，在項(xiàng)目管理、運(yùn)營組織和車輛使用、維護(hù)等方面進(jìn)行了有益的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，鍛煉出了一支比較過硬的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，為我國新能源汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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

1）應(yīng)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(lǐng)域，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)匯聚了大量高新技術(shù)成果，系統(tǒng)復(fù)雜，零部件多，集成和控制較難，目前尚處于試驗(yàn)示范階段，不能說是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù)。因此需要不斷地示范運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)限制燃料電池客車發(fā)展的問題和瓶頸，找出解決問題的途徑，改進(jìn)燃料電池技術(shù)，從而促進(jìn)我國燃料電池客車及加氫設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的研究和產(chǎn)業(yè)化水平不斷提高，并形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

2）車輛標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、認(rèn)證工作需要抓緊推進(jìn)

項(xiàng)目二期在上海示范期間由于多種原因，無法上正式運(yùn)營牌照， 6輛燃料電池車沒有取得運(yùn)營載客的資格，所以無法在世博會(huì)運(yùn)營結(jié)束后（世博會(huì)期間車輛得到許可，允許在世博園內(nèi)運(yùn)行）還能繼續(xù)載客運(yùn)行，無法取得車輛在正常公交線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)。為推動(dòng)這項(xiàng)工作，需要國家有關(guān)部門積極推動(dòng)燃料電池汽車的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、認(rèn)證等工作，盡早出臺(tái)有關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，為將來更多的燃料電池汽車投入使用和運(yùn)行提供技術(shù)和政策支撐。

3）數(shù)據(jù)采集分析還需完善加強(qiáng)

通過車輛的應(yīng)用示范運(yùn)行，地方有關(guān)單位建立了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并不斷對(duì)原數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，使燃料電池客車運(yùn)行的各類信息數(shù)據(jù)的采集更加方便，有的還為氫電安全系統(tǒng)和車輛裝備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，給燃料電池客車示范運(yùn)行提供了重要的安全和技術(shù)保障。但在幾年的示范過程中，還有很多數(shù)據(jù)需要時(shí)時(shí)采集分析，比如尋找車輛故障根本原因和提出欲采取改進(jìn)措施、燃料電池汽車成本構(gòu)成測算和尋找降低成本的途徑等，這些工作需要整車企業(yè)、運(yùn)營單位和研究院所一起努力，共同參與，推動(dòng)燃料電池汽車的技術(shù)進(jìn)步和成本降低。