氢气内燃机汽车在实现双碳战略中的路径选择与政策建议

摘 要：随着全球气候变暖，各种极端恶劣天气频繁出现，二氧化碳排放量受到了全球各个国家的广泛关注。作为世界上最大的发展中国家，我国承诺在2030年之前实现碳达峰，在2060年实现碳中和。在这一发展背景下，能作为一种清洁、高效的能源载体，被视为实现“双碳”目标的重要路径之一。氢气内燃机汽车作为氢能利用的重要形式，其发展和推广对于推动交通运输领域的绿色转型具有重要意义。基于此，文章就针对氢内燃机汽车在实现双碳战略中的路径选择进行了分析，然后给出了氢内燃机汽车是实现双碳战略的政策建议，以供制定相关政策参考。

关键词：氢内燃机汽车 双碳战略 政策建议

0 引言

进入21世纪以来，随着人类社会生产对化石能源需求的激增，全球碳排放量也在逐年升高，导致温室效应加剧，人类生存环境逐渐恶化。在联合国第二届全球可持续交通大会上，习近平总书记说到“建立起绿色低碳的经济体系，推动社会经济向着绿色转型，是实现可持续发展的必然路径。”为此，我国制定出了力争在2030年之前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和的“双碳”发展目标[1]。从我国当前的能源结构方面来看，交通运输所消耗的化石能源约占整体的12%，其中燃油汽车的能源消耗约占交通运输行业的80%，由此可以看出，对于交通运输行业来讲，实现燃油车的降碳减排具有重要意义。而氢气作为一种清洁无污染的能源，被视作是化石能源的最佳替代品。在《2030年前碳达峰行动方案》中，就明确指出了要不断扩大氢能源在交通运输领域内的应用，建立起完善的氢能交通产业体系。但从整体上来看，当前我国氢内燃机汽车的发展仍处于初期探索阶段，技术的不成熟和制度的不完善是阻碍氢内燃机汽车大规模应用的两大因素。因此，如何能够充分发挥出氢能源的优势，大力推广氢内燃机汽车应用，就成为了当前我国构建绿色氢能源交通运输体系研究的重要课题。

1 部分国家和地区实现碳中和的技术选择

1.1 欧洲

欧盟不仅是低碳经济的摇篮，更是引领全球低碳转型的先锋力量。在交通领域，欧洲坐拥众多历史悠久的汽车制造业巨头，展现出深厚的行业底蕴。为了进一步推动新能源汽车的普及与发展，欧盟在2021年7月重磅推出了《Fit for 55》政策框架草案，这一举措彰显了其实现更加雄心勃勃减排目标的决心。根据该草案，欧盟设定了从2030年起，新车及货车的二氧化碳排放量需较2021年基准水平削减65%的宏伟目标，并力求在2035年实现汽车行业全面的净零排放目标，标志着欧洲向零碳交通时代迈出了坚实的一步。欧盟实现可持续发展和碳中和的路径如图1所示。

氢内燃机汽车表现出了强大的发展潜力，尤其是在重型卡车领域，被视作是极具潜力的新型动力源。对此，欧盟正积极规划并投资于一系列基础设施建设，涵盖氢气输送管道、充电站以及加氢站等，旨在最大化地释放清洁能源转型的益处，并广泛部署无碳排放的替代燃料系统。针对公路运输，欧盟坚持将CO2排放及车辆排放标准作为推动技术创新的关键政策杠杆，持续促进技术升级。此外，欧盟还计划将碳排放交易机制引入道路运输领域，特别是在燃料供应与道路定价方面，通过经济手段激励减少化石燃料的使用，实现显著减排。这一举措旨在进一步压缩化石燃料的消费空间，促进绿色出行。同时，欧盟委员会已明确表示，将重新审视并强化2030年之后的汽车及货车CO2排放标准，以更加严格的规范引领行业向更加低碳、环保的方向发展。

1.2 日本

当前，日本的碳排放已达峰，其后续的发展重心已明确转向追求“碳中和”的宏伟目标，并视此为驱动国家经济绿色复苏的关键引擎。2020年10月，日本政府由首相亲自宣布，确立了到2050年实现全面“碳中和”的雄心壮志，同时设定了中期里程碑：至2030年，将温室气体排放量较2013年的基准水平削减46%。现有数据清晰地反映出日本在减排道路上的积极进展，其温室气体排放总量在2013年触及顶点后，已连续数年呈现下降趋势，尤其值得注意的是，二氧化碳排放量在2019年已缩减至12.13亿吨。鉴于日本国内经济增长速度放缓与人口出生率的持续走低，这些因素共同预示着未来日本温室气体排放的增长空间极为有限，甚至可能进一步萎缩[2]。因此，日本未来的低碳发展战略将更加聚焦于如何有效达成“碳中和”目标，不仅为了环境保护，也作为促进经济转型升级、实现可持续发展的新动力。日本碳循环利用技术路线如图2所示。

由此可以看出，日本制定出在2050年实现碳中和的目标时间并不算早。日本作为一个汽车制造业大国，并非是一味强调发展电动车，因此其所制定的技术路线也是一个囊括产业发展和技术继承性的可行性技术路线。

2 我国氢内燃机汽车在实现双碳战略中的技术路线

从我国能源结构来看，工业生产和电力是碳排放的两大行业，其次才是交通行业。在2020年10月份，我国汽车工程学会出台《中国节能与新能源汽车路线图2.0》，为我国汽车技术的“低碳化”发展指明了方向。但从技术角度来看，汽车内燃机的低碳化和零碳化发展是一个十分漫长的过程，外加我国汽车保有量大，内燃机使用面广，因此，推行内燃机的零碳化具有一定的难度。

汽车内燃机零碳技术即实现汽车全生命周期内的零碳排放。当前阶段，汽车内燃机零碳排放的碳中和燃料主要有3种来源，具体技术路径如图3所示。

2.1 利用光合作用生成生物质燃料

这类燃料是大自然赋予的宝贵资源，通过植物、藻类等生物体的光合作用过程，直接将太阳能转化为化学能储存在有机物质中。这些生物质燃料，如乙醇和生物柴油，富含碳、氢和氧元素，具有可再生、低碳排放的特点。它们在生产和使用过程中，能够显著降低温室气体排放，是实现内燃机零碳运行的重要燃料选择之一。

2.2 绿氢及其衍生物

绿氢的制备是绿色能源革命的又一里程碑。它利用太阳能、风能、水能等可再生能源产生的电力，通过电解水技术分解水分子，从而获得纯净的氢气[3]。这一过程不产生任何污染物，因此被称为“绿氢”。绿氢不仅可以直接作为清洁能源使用，还可以进一步转化为其他高能量密度的燃料形式，如绿氨，绿氨作为绿氢的能源载体，具有易于储存和运输的优势，为内燃机提供了另一种零碳燃料选项。

2.3 电力合成液体燃料（e-fuel）

这是碳中和燃料领域的一项前沿技术，通过结合绿氢与直接空气碳捕集技术获得的二氧化碳，在催化剂的作用下进行化学反应，合成出多种液体燃料，如合成甲醇、合成汽油、合成煤油和合成柴油等。这些电力合成燃料不仅实现了碳的循环利用，减少了对化石燃料的依赖，而且其燃烧产生的二氧化碳量等同于或少于生产过程中从大气中捕获的二氧化碳量，从而实现了全生命周期的零碳排放。

3 我国氢内燃机汽车在实现双碳战略中的政策建议

3.1 做好顶层设计与规划

制定氢内燃机汽车发展规划是引领氢内燃机推广应用，实现双碳战略的前提。对此，政府相关部门应立足国家长远发展大局，制定出氢内燃机汽车产业的中长期发展建设规划。明确氢内燃机汽车产业的发展目标和重点发展任务。例如，加大氢能基础设施建设力度、促进氢能产业链上下游协同发展等，以便为氢内燃机汽车的发展指明方向[4]。除此之外，还应建立健全氢内燃机汽车产业发展的政策法规，明确氢能生产、储存、运输、加注等各环节的安全标准、环保要求及市场准入条件，制定和完善氢内燃机汽车制造标准，推动氢能汽车终端产品的标准化、系列化、规模化生产，从而为氢内燃机汽车产业发展提供坚实的法律保障。

3.2 强化技术研发与创新

技术革新是推动氢内燃机发展的核心因素，同时也是实现双碳发展目标的重要抓手。对此，一方面政府相关部门应设立专项研发资金，针对氢气内燃机汽车的核心技术与瓶颈问题，开展集中攻关。通过这种方法来攻克氢能源应用产业链上的关键技术环节，并提升氢能源的利用效率，降低氢能源的使用成本，从而为氢内燃机汽车的大规模推广和应用打下良好基础。除此之外，还应通过支持企业、高校和科研机构之间的深度合作，建立起优势互补、资源共享的联合研发模式，以便加快对氢内燃机关键技术的研究，推动氢内燃机技术的快速迭代与升级。另一方面，则应通过建立起完善的学研合作机制，来推动氢内燃机研究科技成果的有效转化与应用。例如，可以通过搭建起信息交流平台，促进产学研各方之间的需求对接与资源共享。构建科技成果转化激励机制，对在氢内燃机技术研发、产品化及市场推广等方面取得显著成效的单位和个人给予表彰和奖励。推动建立联合实验室或研发中心，为氢内燃机科研人员提供先进的实验设施与研发环境，促进理论研究与实践应用的有机融合。

3.3 加大基础设施建设力度

为尽快实现双碳发展目标，推动氢内燃机的大规模普及应用，还应加大有关氢能源的基础建设建设力度。具体来看，首先，应加快加氢站建设。确加氢站建设的主管部门，确保政策制定、规划执行及监管工作的有序进行。在此基础上，制定全国统一的加氢站规划建设和审批办法及流程，简化审批程序，提高审批效率，为加氢站建设提供便捷高效的服务[5]。为了为了加速加氢站网络的布局与覆盖，政府还应积极鼓励社会资本参与加氢站建设。通过出台财政补贴、税收优惠、土地供应支持等优惠政策来降低降低加氢站建设的投资门槛和运营成本，以次来吸引社会资本参与至加氢站的建设中来。除此之外，还应充分调动起能源企业和氢内燃机制造商的热情，强化与各方主体之间的沟通协调，形成合力，共同推动加氢站网络的快速形成和覆盖。其次，还应完善氢能源的运输和存储设施建设，创新氢能源的储运技术，并同时建立起氢能储运的标准体系，完善储存容器的设计制造标准、运输车辆的安全规范，确保氢能源储运的安全性。

4 结语

综上所述，氢能源被认为是21世纪的终极清洁能源，是化石能源的完美替代品。在新时代“双碳”战略视域下，加大氢能源 应用力度，将氢能源汽车嵌入我国交通运输行业领域，构建起氢能源交通运输体系，可以有效降低碳排放量。对此，就需要首先选择好氢内燃机汽车在双碳战略中的技术路线，并同步出台相关政策为氢内燃机骑车的应用提供良好保障，从而加速推动“碳达峰”和“碳中和”目标的实现。

参考文献：

[1]武远萍，金曲楠，俱博康，等.基于双碳战略的城际铁路经济效益测算[J/OL].铁道标准设计，1-8[2024-07-07].

[2]刘雨萱.双碳战略下的社区绿色公共环境设施发展探究[J].现代园艺，2024，47（04）：190-191+194+197.

[3]李樊.面向双碳战略的城市轨道交通运营综合效能提升技术研究[J].现代城市轨道交通，2022（08）：7-11.

[4]赵斐，张宏杰.氢动力内燃机应用前景分析[J].中国资源综合利用，2020，38（06）：72-74.

[5]伍赛特.氢内燃机汽车的应用前景展望[J].节能，2019，38（02）：68-70.