[能源基金会]：以张家口为代表的寒冷地区氢燃料电池公交车应用评估及发展建议

氢燃料电池公交车在寒冷地区应用评估及发展建议

一、项目背景

中国的能源转型之路与西方工业化国家不同。中国以煤炭为主，缺乏石油和天然气资源，因此正在探索从煤炭直接过渡到可再生能源的新型能源转型路径。张家口市作为可再生能源示范区，已成功推广氢燃料电池公交车，成为全国燃料电池公交车运行数量最多、最稳定的城市之一。

二、氢燃料电池公交车推广情况

选择燃料电池公交的原因：
- 北方地区由于低温影响，电动车电池性能受限，续航里程大幅下降。
- 燃料电池公交不受低温影响，加注时间短（约10分钟），续驶里程可达300-400公里，且可回收余热用于取暖，提高系统效率。
运营成效：
- 截至2021年3月，张家口市累计投运304辆燃料电池公交，累计完成载客量3400万人次，累计运行1463.5万公里。
- 2022年冬奥会期间，将提供515辆燃料电池客车用于赛事服务，赛后大部分车辆将继续用于主城区公交，部分用于旅游、通勤和接待用车。
氢气来源：
- 从2018年开始，张家口市的氢气来源从灰氢转向绿氢。目前已有多个绿氢生产项目，包括海珀尔制氢项目一期和河北建投沽源风电制氢示范项目。
加氢站建设：
- 截至2021年底，已建成4座加氢站，包括东望山、创坝、纬三路和中石油太子城加氢站，设计加注能力为14吨/天。

三、张家口市氢燃料电池公交应用评价

研究对象和评估指标：
- 研究对象包括氢燃料电池公交车、纯电动公交车、柴油公交车和天然气公交车。
- 评估指标涵盖经济性、环保性和技术性。
经济性评估：
- 在不考虑环境成本的情况下，氢燃料电池公交的总拥有成本（TCO）最高，每公里成本达12.22元，远高于柴油公交的8.75元、天然气公交的7.43元和纯电动公交的7.96元。
- 从经济性角度看，氢燃料电池公交车现阶段并不具有经济性。
环保性评估：
- WTW阶段：新能源公交整体排放优于传统公交，但网电电解水制氢的燃料电池公交在WTT阶段排放较高。
- 情景分析：假设未来可再生能源电力消费比例不断提高，当可再生能源电力消费占比达67%时，氢燃料电池公交车碳排放强度将低于柴油公交；当占比升至80%时，氢燃料电池公交碳排放强度将与本地CNG公交水平相当；当可再生能源电力消费占比达到100%时，氢燃料电池公交碳排放强度将降低至18g/km。
- 情景2：假设本地可再生氢占比达到40%，氢燃料电池公交碳排放强度将与柴油公交基本持平；当可再生氢占比继续增加至69%时，FCV公交碳排放强度将低于CNG公交。
技术性评估：
- 燃料电池公交低温启动成功率高，保持90%以上的启动成功率。
- 采用余热管理技术后，燃料电池公交冬天能耗仅上升16.7%，未采用余热管理的燃料电池公交冬天能耗上升70.3%。