上海市氢燃料电池汽车与应用标准化发展研究

文/王 华 裴冯来

自我国提出“双碳”减排目标之后，各行业都开始研究本行业该如何实现减排目标。汽车行业作为碳排放的主要行业之一，占我国交通领域碳排放的80%以上，占全社会碳排放约7.5%。作为一种清洁、高效、可持续的能源载体，氢能的应用是实现碳中和的一种突破性解决方案，氢燃料电池汽车也将成为未来汽车发展的主要技术路线之一。

2021 年，上海联合苏州、南通、嘉兴、淄博、鄂尔多斯和灵武等6 个城市，共同组建“1+6”上海城市群，成为首批燃料电池汽车示范应用城市群。随着氢燃料电池核心关键零部件技术的不断突破、整车推广的规模化引领、加氢站的超前布局，上海氢燃料电池汽车行业正全面走向商业化和产业化。作为氢燃料电池汽车示范应用城市，上海已将推动建立本市氢燃料电池汽车相关标准体系，为国家氢燃料电池标准化工作贡献上海智慧，作为下阶段新能源汽车标准化工作方向。

一、燃料电池电动汽车国家标准体系现状

我国现有负责制定氢燃料电池汽车及其相关配套的标准化技术委员会分别是全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会（SAC/TC 114/SC 27）、全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/ TC 342）、全国氢能标准化技术委员会（SAC/TC 309）和全国气瓶标准化技术委员会车用高压燃料气瓶分技术委员会（SAC/TC 31/SC 8），他们各自负责氢燃料电池细分领域的标准化的工作。

1.燃料电池电动汽车标准体系

分属于SAC/TC 114/SC 27 的燃料电池电动汽车工作组成立，目前现行有效标准共15 个。由于燃料电池与传统汽车的技术差异很大，该工作组现阶段制定的标准更侧重于燃料电池电动汽车、车用系统与部件。

燃料电池电动汽车工作组在2020 年重新构建了燃料电池电动汽车的标准体系，新体系包括基础通用、整车、关键部件、接口与通信和其他等5类标准（见图1）。

图1 中国燃料电池电动汽车标准体系图

2.燃料电池与液流电池标准体系

SAC/ TC 342 与国际电工委员会燃料电池标准化技术委员会（IEC/TC 105）对接，主要负责燃料电池和液流电池技术领域的标准化工作。其标准制定范围聚焦多类型燃料电池及其部件在更多场景的应用，包括固定式家用氢燃料电池、便携式燃料电池系统、微型燃料电池系统和非道路用的工业车辆燃料电池系统等，对于汽车行业针对性不强。

3.氢能相关领域标准体系

SAC/TC 309 与国际标准化组织氢能技术委员会（ISO/ TC 197）对接，主要负责我国氢能产业与氢能应用等领域的标准研制工作。其标准内容涵盖了基础与管理、氢质量、氢安全、氢制备、氢储运和加注、氢能应用等领域，相关涉及标准共31 个。

4.车用高压燃料气瓶相关标准

SAC/TC 31/SC 8 负责车用压缩天然气瓶和车用高压氢气瓶等复合材料气瓶的标准化工作，与氢燃料电池汽车相关的标准是《车用压缩氢铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》（GB/T 35544-2017）。

二、我国氢燃料电池汽车及其相关产业现状引发的思考

随着我国不断扩大对氢燃料电池汽车及其相关产业的投入，一些问题正在不断凸显，现阶段主要存在以下3 个方面问题。

1.示范应用主推车型的标准有待完善

根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》规划，到2035 年燃料电池汽车将达到约100 万辆，并将以客车和城市物流车为切入领域，逐步推广至载重量大、长距离的中重卡、牵引车、港口拖车和乘用车。财政部、工业和信息化部、科学技术部、国家发展和改革委员会、国家能源局五部委下发的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》也再次明确了重点推动中远途和中、重型燃料电池商用车的示范应用。

然而对应中远途和中、重型燃料电池商用车、客车、城市物流车等车型，现有的国家标准《燃料电池电动汽车术语》（GB/T 24548-2009）和《燃料电池电动汽车安全要求》（GB 24549-2020）等燃料电池汽车整车标准相对来说适用范围太宽，针对性不强，近期也没有针对相应车型和对应细分场景的国家标准制定计划，这将带来与产业化示范不相匹配的监管方面的不足，无法满足国家技术发展路线的需求。

2.加氢站的商业和盈利模式亟待探索

在氢能交通应用中，氢燃料电池汽车仍存在技术路线风险，在过去10 年和未来长时间内，锂电池电动汽车仍然是国家的重点支持方向，保有量超过600 万辆，锂电池技术正朝着高能量密度、长续航里程、短充电时间方向发展。如果加氢站无法找到合理的商业盈利模式，加氢站的建设将很难形成规模效应，氢燃料电池汽车将会面临被动力电池汽车挤压的风险。为此，近些年，我国不断加速建设加氢站：2019 年年底，国内建成加氢站约60 座；到2020 年年底，加氢站已有128 座，跃居全球第二；到2021 年9 月，加氢站已有近190 座，同时还有超过100 座加氢站在建中。

虽然，国内加氢站增速和总数位居全球第一，但现阶段由于国内高压加氢技术仍未突破，高压压缩机等关键部件未形成规模化生产，只能依赖进口，导致加氢站建设成本昂贵，日加注率不足又导致盈利能力严重不足；投入和产出不协调，导致社会资本不愿意建设加氢站，只能依靠政府提供资金扶持。

此外，我国建设的加氢站主要按照现有的国家标准建设，以高压气态加氢站为主，比较单一。上海在氢能示范运行的不断推广下，液氢、油氢/氢电/氢气混合、在站制氢等其他各种类型的加氢站、制氢加氢一体站将很快投资建设，运营加氢站的商业模式将在不断探索中找到适合的应用场景，同时需要更多的标准来满足不同类型加氢站运行的技术要求。

3.不同的制氢技术面临碳排放问题

根据不同的制备技术和制备过程中环保程度的高低，氢能一般可分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是指通过煤气化、天然气裂解和甲醇重整技术产生的氢气，生产过程中排放大量的二氧化碳；蓝氢是指在灰氢制备过程中经过碳捕捉、利用和封存处理后产生的氢气；绿氢是指利用可再生能源发电电解水而产生的氢气，生产过程中仅消耗水与风电、水电或者太阳能等清洁电能。

在现有技术水平和产业规模情况下，绿氢的生产成本高于灰氢、蓝氢。灰氢、蓝氢的制备却无法从根本上达到碳达峰碳中和的目标，现有的国家标准只对氢生产提出了制备技术方面的要求，没有从碳排放上提出更多的评价。未来，随着我国氢能产业的不断推广应用，氢能的使用将呈现几何级的增长，如果未来在氢气的制备过程中还是使用排放较大的灰氢制备技术，将使氢能在环保性上蒙上一层“碳灰”。

三、上海氢燃料电池汽车与相关产业标准化发展思路

作为首批氢燃料电池汽车示范应用城市，上海不断出台氢燃料电池产业的规划和扶持政策。2020 年11 月印发的《上海市燃料电池汽车产业创新发展实施计划》提出，到2023 年，上海氢燃料电池汽车产业发展将实现“百站、千亿、万辆”总体目标，规划加氢站接近100 座，并建成运行超过30 座，加氢网络全国最大，形成产出规模约1000 亿元，发展规模全国前列，推广燃料电池汽车接近10000 辆，应用规模全国领先。到2025 年，上海将成为全球燃料电池汽车产业发展高地，建成运行超过70 座加氢站，推广应用燃料电池汽车达到万辆级规模以上。2022 年，上海市发展和改革委员会联合8 委办共同出台的《上海市氢能产业发展中长期规划（2022—2035 年）》提出，要重点围绕氢能安全、氢能质量和氢能交通等一系列标准，开展相关标准体系的研究。为此，与之相配套的上海氢燃料电池汽车标准化工作也势必需要加速开展。

1.上海氢燃料电池汽车地方标准现状

上海市氢燃料电池汽车相关标准由上海市新能源汽车及应用标准化技术委员会负责制修订，该技术委员会按照“战略性、前瞻性、科学性、关键性、可操作性”原则，围绕氢燃料电池汽车标准化工作重要内容开展相关标准的研究和制定工作，现已发布1 项、在研2 项标准（见表1）。

表1 上海氢燃料电池汽车及应用相关标准

氢燃料电池汽车在上海推广还处于示范运行阶段，安全要求作为示范运行过程中最关键部分，必须放在首位。因此，上海氢燃料电池标准化工作现阶段主要围绕安全开展，覆盖了从部件、整车到监管3 个方面，而在基础设施、服务规范、应用场景等方面还处于标准的预备研究的状态，该标委将在时机成熟后推出相关标准制定计划。

2.上海氢燃料电池汽车及其相关产业标准化发展方向的设想

本文通过对国内氢燃料电池国家标准现状和我国氢燃料电池汽车及其相关的技术发展路线的综合分析研究，下阶段上海氢燃料电池汽车标准化将从以下几方面开展。

①氢燃料电池商用车的技术评价

开展氢燃料电池客车、城市物流车、中远途与中、重型商用车等车型的技术评价方面的标准制定。这几类车型相对其他车型如乘用车来说，最能体现氢燃料电池充能速度快、续驶里程长的优势，也是国家五部委重点推动示范应用。近阶段，这几类车型将在上海投入规模应用。但国内氢燃料电池汽车技术水平参差不齐，比如许多车辆使用的车载高压氢瓶，仍以35 MPa 碳纤维缠绕III 型瓶为主，而使用70 MPa 氢瓶甚至液氢的车辆就很少。为了提升上海氢燃料电池汽车示范应用技术含金量，笔者建议可以对细分车型制定技术评价标准，开展技术评分，为上海提升氢燃料电池汽车产业科技竞争力、避免反向淘汰提供标准领域的技术支撑。

② 加氢站各场景模式的建设规范

开展各应用场景下的多类型加氢站建设规范方面的标准研究。虽然，加氢站建设运营的商业模式仍在探索中，但是根据氢燃料电池技术路线，笔者可以推断出下阶段将会出现的运行场景，如港口、厂区货运、城内与城间长途客运货运、城市清扫等。这些场景都具有功能明确、路线简单等特点，针对特定的汽车和场景，笔者建议制定出更便捷、规范、合理的多类型加氢站设计规范方面的标准，减少不必要的资源浪费，为加氢站提升盈利能力、实现商业运营、形成的规模效应尽早制定相关的标准。

③制氢技术的碳排放研究

开展氢制备技术碳评价方面的标准探索。新能源汽车已开始逐步替代传统汽车，氢燃料电池汽车在运行过程中已实现了零排放，如果能从制氢源头也做到碳的零排放，就能真正实现车辆运行全过程零碳排放，这将极大提升氢能取代石油和天然气成为未来能源的可能。因此，研究氢能碳评价方面的标准，对氢制备技术进行碳评价，将能鼓励企业研发和引进新的制氢技术，大幅度降低绿氢的生产成本，淘汰灰氢制造企业，这对我国早日实现双碳目标具有里程碑式的意义。

四、结 语

随着氢能在下游应用场景的不断扩大，制氢领域无碳化技术快速发展。在未来30 年内，氢能很可能成为全世界替代高碳石油的新能源载体。在这场翻天覆地的能源变革浪潮中，上海要抓住时代变革的机遇，通过不断推出技术水平高、针对性强的标准，更好地引领我国氢燃料电池汽车技术的应用和推广，帮助我国在汽车制造领域、能源领域等方面实现弯道超车，成为世界强国。