海倍思创新论坛 | 吴春玲：《氢内燃机车的发展现状及应用展望》

吴春玲

高级工程师

中汽研汽车检验中心(天津)有限公司

重型排放节能试验研究部发动机室主任

在座的做的工作跟我要介绍的，可能有很大的不一样，我介绍的是氢内燃机的发展现状及应用的展望，这跟燃料电池唯一相同的一点是都在用氢气。

从四个方面进行介绍，背景我也简单说一下，我们搞内燃机最大的一个压力是碳中和，也就是交通领域的脱碳，所以我们也在考虑如何实现低碳和零碳化，氢对内燃机来说也是一个很优的选择。

这是国内外出台的关于氢能的政策，其中包括美、日、欧的，中国到现在已经开始把内燃机如何用氢也逐渐纳入进去了。

在欧美里面，关于交通领域脱碳的法规里面，把氢内燃机也加进去了。

另外一个是现行的像欧洲政府层面明确地定义了所谓的零碳车辆，比如客车二氧化碳排放小于1克每人公里，货车二氧化碳排放小于3克每吨公里就定义为零碳车辆。所以基于这个规范，现在欧洲已经在开始把它纳入到重型车的型式认证里面去了，型式认证对氢气浓度的要求是3个9以上。

这是世界氢发动机的进展，其实开始得也很早，跟发动机的产生是同一时期，特别是到了近三年发展的就特别快的，我们也经常在新闻媒体上看到各类报道。

这一页我简单比较一下柴油车和天然气车、氢内燃机车和燃料电池车，可以说氢内燃机车是脱胎于柴油车和天然气车，尤其跟天然气车非常像。唯一跟氢燃料电池车有关联的是有氢储罐，供氢系统，那么我们可以共享供氢、加氢基础设施，但是它又可以共享原来的基于柴油车和天然气车完整的产业链。

同时，我们发现在发动机、变速箱、车桥重型车的三大件里面完全可以跟柴油车、天然气车是共享的，这里面的供应链是一样的，所以在这里面是有非常大的成本优势的，特别在生产制造环节和售后服务体系都很完善，这方面我们就可以挑战氢燃料电池车了。

这里面我简单比较了一下，包括二氧化碳排放、空气污染物、成本等，氢内燃机排放的尾气污染物比燃料电池多了一个NOx排放，但是二氧化碳排放，我们可以做到近零。而我们的NOx排放可以通过SCR后处理，像柴油车一样通过排气后处理来解决。总的成本而言，氢内燃机能够做到每千瓦500块钱以下，燃料电池是2000-2500元每千瓦，比燃料电池要便宜很多。

这里面我简单做一个经济性的核算，假如用氢，高纯氢价格能达到19块5，可以跟柴油车做到平价。如果氢气价格到13块钱，可以做到跟天然气车平价，但是我们可以看一下燃料电池，燃料电池可以说有补贴到20多块的时候，才有可能使用成本跟我们的相比较，但是从另外一个角度，氢内燃机车有一个最大的好处是只要90%以上的氢气就可以使用了，也就是说副产氢稍加提纯就可以了，这里面可以看到如果我们做到95%的氢，成本可以下降到10块钱以下，这个时候我们可以说比天然气、比柴油、比氢燃料电池成本都低。

下面我简单介绍一下国内厂家氢内燃机的发展情况，比如玉柴，2021年的时候就已经点火了，它现在已经开始在供应国内的重型车厂家。这是锡柴，我们在外面可以看到展台上有解放的氨氢融合的重卡，但是它同时发布了一个“星熠”品牌，包括了一个是氢燃料电池，一个是氢内燃机，这两条路线都在它的规划里面了，并且已经形成了实际的产品。

另外一个是我们这个行当里面的绝对主力，就是潍柴和重汽，它们2022年的时候已经发布了高端“黄河”重卡，这里面首次搭载氢内燃机。在今年汉诺威工业展上有一个灵活燃料的内燃机展出，并且这里面是以氢为主，所谓灵活燃料就是我根据不同地方的资源禀赋可以把它切换成甲醇、天然气等替代燃料。这里面可以看到白色的部分，就是它要用不同的燃料可以替换需要替换的部分，也就是说这里面用不同燃料是可以相对于原来的柴油和天然气有90%以上的零部件是完全可以共用的，所以具有非常好的经济性，有成本优势。

这里面是目前国内在氢内燃机方面参与研究的企业和各种机构。

这是典型的技术路线，包括进气道喷射、直接喷射、高压直喷，这里面目前相对比较成熟的是气道喷射，直喷我们认为在未来的一到两年之内应该就可以走向市场了。这里面当燃料换成氢气之后，我们也需要进行一定的产业攻关，包括氢喷嘴的耐久性、需要专用的润滑油，还有后处理。

第三点是说一下我国的标准体系，因为它脱胎于柴油机和天然气机，所以它的标准体系其实是比较完善的，这里面我们只是说新增的部分，现在已经在氢能产业标准体系里面开始出现了，这是我们在过去的两年、三年之内对标准体系方面的完善。

同时，我们也开启了一系列的国行标，包括氢内燃机通用技术条件，这个标准今年要发布了，包括燃料消耗量试验方法、污染物排放测量方法、继驶里程等等。

现在我们就剩下最后一关了，就是行业的准入政策，这块目前没有明确的支持鼓励政策，这是跟氢燃料电池车最大的一个差异，就是燃料电池车现在有高额的补贴，而氢内燃机没有补贴，所以我们是很羡慕这点的。

在这里面，我们希望在产品初期参照燃料电池的法规体系，包括安全性、整车、示范运行、互换性等等，目前我们推广的是采用相同的氢气浓度、相同的加氢口，以期最大的跟这个产业相平稳的融合。同时，我们也在考虑基于现有的标准法规来推进现在氢内燃机标准法规的完善。最后我们是想推进一个示范运行，在座的当你们推广燃料电池车的时候，特别有工业副产氢的地方，成本下不来的时候，可以考虑氢内燃机车。

这里面我们在天津已经开始了，是我们公司自有的加氢站跟燃料电池共用的，包括设备加氢站，包括现在送到我们那边去的乘用车已经开启了示范运行。

同时，我们现在组织了行业里面的商用车企业，在这里面我想强调一点95%的氢气是可用的。

建议方面，第一点我就不说了，第二点是氢内燃机发展比较迅速，它有一个最大的优势，现在的产业基础比较扎实，整个产业链条比较完整和完善，所以我们可以充分利用现在有的生产资源来推进产业的发展，对氢燃料电池车是什么关系呢？我们认为是竞争和合作的关系，在有些领域是有竞争的，但是这个竞争很小，因为跟燃料电池相比，我们更关注重卡和长途运输。合作主要体现在哪呢？比如燃料电池现在推广了大量的制氢、储氢、运氢、加氢的基础设施，这些基础设施现在的产能利用率是有限的，可以利用氢内燃机车低成本的优势，并且在产业里面可以快速地崛起这个优势，来分摊这些初期投入的成本。最终我们希望实现的是不需要那么高纯度的氢气，95%的氢气就可以了，等产业链逐渐成熟的时候，我们再把氢气的浓度降下来，氢气价格也降下来了，以实现替代柴油和天然气，实现燃料零碳。

最后，希望跟燃料电池的同仁们一块推进产业的融合和发展。谢谢大家！