氫氣內(nèi)燃機汽車在實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略中的路徑選擇與政策建議

摘 要：隨著全球氣候變暖，各種極端惡劣天氣頻繁出現(xiàn)，二氧化碳排放量受到了全球各個國家的廣泛關(guān)注。作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國承諾在2030年之前實現(xiàn)碳達峰，在2060年實現(xiàn)碳中和。在這一發(fā)展背景下，能作為一種清潔、高效的能源載體，被視為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要路徑之一。氫氣內(nèi)燃機汽車作為氫能利用的重要形式，其發(fā)展和推廣對于推動交通運輸領(lǐng)域的綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。基于此，文章就針對氫內(nèi)燃機汽車在實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略中的路徑選擇進行了分析，然后給出了氫內(nèi)燃機汽車是實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的政策建議，以供制定相關(guān)政策參考。

關(guān)鍵詞：氫內(nèi)燃機汽車 雙碳戰(zhàn)略 政策建議

0 引言

進入21世紀以來，隨著人類社會生產(chǎn)對化石能源需求的激增，全球碳排放量也在逐年升高，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，人類生存環(huán)境逐漸惡化。在聯(lián)合國第二屆全球可持續(xù)交通大會上，習(xí)近平總書記說到“建立起綠色低碳的經(jīng)濟體系，推動社會經(jīng)濟向著綠色轉(zhuǎn)型，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然路徑。”為此，我國制定出了力爭在2030年之前實現(xiàn)碳達峰，在2060年前實現(xiàn)碳中和的“雙碳”發(fā)展目標[1]。從我國當前的能源結(jié)構(gòu)方面來看，交通運輸所消耗的化石能源約占整體的12%，其中燃油汽車的能源消耗約占交通運輸行業(yè)的80%，由此可以看出，對于交通運輸行業(yè)來講，實現(xiàn)燃油車的降碳減排具有重要意義。而氫氣作為一種清潔無污染的能源，被視作是化石能源的最佳替代品。在《2030年前碳達峰行動方案》中，就明確指出了要不斷擴大氫能源在交通運輸領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，建立起完善的氫能交通產(chǎn)業(yè)體系。但從整體上來看，當前我國氫內(nèi)燃機汽車的發(fā)展仍處于初期探索階段，技術(shù)的不成熟和制度的不完善是阻礙氫內(nèi)燃機汽車大規(guī)模應(yīng)用的兩大因素。因此，如何能夠充分發(fā)揮出氫能源的優(yōu)勢，大力推廣氫內(nèi)燃機汽車應(yīng)用，就成為了當前我國構(gòu)建綠色氫能源交通運輸體系研究的重要課題。

1 部分國家和地區(qū)實現(xiàn)碳中和的技術(shù)選擇

1.1 歐洲

歐盟不僅是低碳經(jīng)濟的搖籃，更是引領(lǐng)全球低碳轉(zhuǎn)型的先鋒力量。在交通領(lǐng)域，歐洲坐擁眾多歷史悠久的汽車制造業(yè)巨頭，展現(xiàn)出深厚的行業(yè)底蘊。為了進一步推動新能源汽車的普及與發(fā)展，歐盟在2021年7月重磅推出了《Fit for 55》政策框架草案，這一舉措彰顯了其實現(xiàn)更加雄心勃勃減排目標的決心。根據(jù)該草案，歐盟設(shè)定了從2030年起，新車及貨車的二氧化碳排放量需較2021年基準水平削減65%的宏偉目標，并力求在2035年實現(xiàn)汽車行業(yè)全面的凈零排放目標，標志著歐洲向零碳交通時代邁出了堅實的一步。歐盟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和碳中和的路徑如圖1所示。

氫內(nèi)燃機汽車表現(xiàn)出了強大的發(fā)展?jié)摿?，尤其是在重型卡車領(lǐng)域，被視作是極具潛力的新型動力源。對此，歐盟正積極規(guī)劃并投資于一系列基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，涵蓋氫氣輸送管道、充電站以及加氫站等，旨在最大化地釋放清潔能源轉(zhuǎn)型的益處，并廣泛部署無碳排放的替代燃料系統(tǒng)。針對公路運輸，歐盟堅持將CO2排放及車輛排放標準作為推動技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵政策杠桿，持續(xù)促進技術(shù)升級。此外，歐盟還計劃將碳排放交易機制引入道路運輸領(lǐng)域，特別是在燃料供應(yīng)與道路定價方面，通過經(jīng)濟手段激勵減少化石燃料的使用，實現(xiàn)顯著減排。這一舉措旨在進一步壓縮化石燃料的消費空間，促進綠色出行。同時，歐盟委員會已明確表示，將重新審視并強化2030年之后的汽車及貨車CO2排放標準，以更加嚴格的規(guī)范引領(lǐng)行業(yè)向更加低碳、環(huán)保的方向發(fā)展。

1.2 日本

當前，日本的碳排放已達峰，其后續(xù)的發(fā)展重心已明確轉(zhuǎn)向追求“碳中和”的宏偉目標，并視此為驅(qū)動國家經(jīng)濟綠色復(fù)蘇的關(guān)鍵引擎。2020年10月，日本政府由首相親自宣布，確立了到2050年實現(xiàn)全面“碳中和”的雄心壯志，同時設(shè)定了中期里程碑：至2030年，將溫室氣體排放量較2013年的基準水平削減46%?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)清晰地反映出日本在減排道路上的積極進展，其溫室氣體排放總量在2013年觸及頂點后，已連續(xù)數(shù)年呈現(xiàn)下降趨勢，尤其值得注意的是，二氧化碳排放量在2019年已縮減至12.13億噸。鑒于日本國內(nèi)經(jīng)濟增長速度放緩與人口出生率的持續(xù)走低，這些因素共同預(yù)示著未來日本溫室氣體排放的增長空間極為有限，甚至可能進一步萎縮[2]。因此，日本未來的低碳發(fā)展戰(zhàn)略將更加聚焦于如何有效達成“碳中和”目標，不僅為了環(huán)境保護，也作為促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新動力。日本碳循環(huán)利用技術(shù)路線如圖2所示。

由此可以看出，日本制定出在2050年實現(xiàn)碳中和的目標時間并不算早。日本作為一個汽車制造業(yè)大國，并非是一味強調(diào)發(fā)展電動車，因此其所制定的技術(shù)路線也是一個囊括產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)繼承性的可行性技術(shù)路線。

2 我國氫內(nèi)燃機汽車在實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略中的技術(shù)路線

從我國能源結(jié)構(gòu)來看，工業(yè)生產(chǎn)和電力是碳排放的兩大行業(yè)，其次才是交通行業(yè)。在2020年10月份，我國汽車工程學(xué)會出臺《中國節(jié)能與新能源汽車路線圖2.0》，為我國汽車技術(shù)的“低碳化”發(fā)展指明了方向。但從技術(shù)角度來看，汽車內(nèi)燃機的低碳化和零碳化發(fā)展是一個十分漫長的過程，外加我國汽車保有量大，內(nèi)燃機使用面廣，因此，推行內(nèi)燃機的零碳化具有一定的難度。

汽車內(nèi)燃機零碳技術(shù)即實現(xiàn)汽車全生命周期內(nèi)的零碳排放。當前階段，汽車內(nèi)燃機零碳排放的碳中和燃料主要有3種來源，具體技術(shù)路徑如圖3所示。

2.1 利用光合作用生成生物質(zhì)燃料

這類燃料是大自然賦予的寶貴資源，通過植物、藻類等生物體的光合作用過程，直接將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在有機物質(zhì)中。這些生物質(zhì)燃料，如乙醇和生物柴油，富含碳、氫和氧元素，具有可再生、低碳排放的特點。它們在生產(chǎn)和使用過程中，能夠顯著降低溫室氣體排放，是實現(xiàn)內(nèi)燃機零碳運行的重要燃料選擇之一。

2.2 綠氫及其衍生物

綠氫的制備是綠色能源革命的又一里程碑。它利用太陽能、風(fēng)能、水能等可再生能源產(chǎn)生的電力，通過電解水技術(shù)分解水分子，從而獲得純凈的氫氣[3]。這一過程不產(chǎn)生任何污染物，因此被稱為“綠氫”。綠氫不僅可以直接作為清潔能源使用，還可以進一步轉(zhuǎn)化為其他高能量密度的燃料形式，如綠氨，綠氨作為綠氫的能源載體，具有易于儲存和運輸?shù)膬?yōu)勢，為內(nèi)燃機提供了另一種零碳燃料選項。

2.3 電力合成液體燃料（e-fuel）

這是碳中和燃料領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)，通過結(jié)合綠氫與直接空氣碳捕集技術(shù)獲得的二氧化碳，在催化劑的作用下進行化學(xué)反應(yīng)，合成出多種液體燃料，如合成甲醇、合成汽油、合成煤油和合成柴油等。這些電力合成燃料不僅實現(xiàn)了碳的循環(huán)利用，減少了對化石燃料的依賴，而且其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳量等同于或少于生產(chǎn)過程中從大氣中捕獲的二氧化碳量，從而實現(xiàn)了全生命周期的零碳排放。

3 我國氫內(nèi)燃機汽車在實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略中的政策建議

3.1 做好頂層設(shè)計與規(guī)劃

制定氫內(nèi)燃機汽車發(fā)展規(guī)劃是引領(lǐng)氫內(nèi)燃機推廣應(yīng)用，實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的前提。對此，政府相關(guān)部門應(yīng)立足國家長遠發(fā)展大局，制定出氫內(nèi)燃機汽車產(chǎn)業(yè)的中長期發(fā)展建設(shè)規(guī)劃。明確氫內(nèi)燃機汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標和重點發(fā)展任務(wù)。例如，加大氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度、促進氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展等，以便為氫內(nèi)燃機汽車的發(fā)展指明方向[4]。除此之外，還應(yīng)建立健全氫內(nèi)燃機汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)，明確氫能生產(chǎn)、儲存、運輸、加注等各環(huán)節(jié)的安全標準、環(huán)保要求及市場準入條件，制定和完善氫內(nèi)燃機汽車制造標準，推動氫能汽車終端產(chǎn)品的標準化、系列化、規(guī)?；a(chǎn)，從而為氫內(nèi)燃機汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅實的法律保障。

3.2 強化技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

技術(shù)革新是推動氫內(nèi)燃機發(fā)展的核心因素，同時也是實現(xiàn)雙碳發(fā)展目標的重要抓手。對此，一方面政府相關(guān)部門應(yīng)設(shè)立專項研發(fā)資金，針對氫氣內(nèi)燃機汽車的核心技術(shù)與瓶頸問題，開展集中攻關(guān)。通過這種方法來攻克氫能源應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，并提升氫能源的利用效率，降低氫能源的使用成本，從而為氫內(nèi)燃機汽車的大規(guī)模推廣和應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。除此之外，還應(yīng)通過支持企業(yè)、高校和科研機構(gòu)之間的深度合作，建立起優(yōu)勢互補、資源共享的聯(lián)合研發(fā)模式，以便加快對氫內(nèi)燃機關(guān)鍵技術(shù)的研究，推動氫內(nèi)燃機技術(shù)的快速迭代與升級。另一方面，則應(yīng)通過建立起完善的學(xué)研合作機制，來推動氫內(nèi)燃機研究科技成果的有效轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。例如，可以通過搭建起信息交流平臺，促進產(chǎn)學(xué)研各方之間的需求對接與資源共享。構(gòu)建科技成果轉(zhuǎn)化激勵機制，對在氫內(nèi)燃機技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品化及市場推廣等方面取得顯著成效的單位和個人給予表彰和獎勵。推動建立聯(lián)合實驗室或研發(fā)中心，為氫內(nèi)燃機科研人員提供先進的實驗設(shè)施與研發(fā)環(huán)境，促進理論研究與實踐應(yīng)用的有機融合。

3.3 加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度

為盡快實現(xiàn)雙碳發(fā)展目標，推動氫內(nèi)燃機的大規(guī)模普及應(yīng)用，還應(yīng)加大有關(guān)氫能源的基礎(chǔ)建設(shè)建設(shè)力度。具體來看，首先，應(yīng)加快加氫站建設(shè)。確加氫站建設(shè)的主管部門，確保政策制定、規(guī)劃執(zhí)行及監(jiān)管工作的有序進行。在此基礎(chǔ)上，制定全國統(tǒng)一的加氫站規(guī)劃建設(shè)和審批辦法及流程，簡化審批程序，提高審批效率，為加氫站建設(shè)提供便捷高效的服務(wù)[5]。為了為了加速加氫站網(wǎng)絡(luò)的布局與覆蓋，政府還應(yīng)積極鼓勵社會資本參與加氫站建設(shè)。通過出臺財政補貼、稅收優(yōu)惠、土地供應(yīng)支持等優(yōu)惠政策來降低降低加氫站建設(shè)的投資門檻和運營成本，以次來吸引社會資本參與至加氫站的建設(shè)中來。除此之外，還應(yīng)充分調(diào)動起能源企業(yè)和氫內(nèi)燃機制造商的熱情，強化與各方主體之間的溝通協(xié)調(diào)，形成合力，共同推動加氫站網(wǎng)絡(luò)的快速形成和覆蓋。其次，還應(yīng)完善氫能源的運輸和存儲設(shè)施建設(shè)，創(chuàng)新氫能源的儲運技術(shù)，并同時建立起氫能儲運的標準體系，完善儲存容器的設(shè)計制造標準、運輸車輛的安全規(guī)范，確保氫能源儲運的安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，氫能源被認為是21世紀的終極清潔能源，是化石能源的完美替代品。在新時代“雙碳”戰(zhàn)略視域下，加大氫能源 應(yīng)用力度，將氫能源汽車嵌入我國交通運輸行業(yè)領(lǐng)域，構(gòu)建起氫能源交通運輸體系，可以有效降低碳排放量。對此，就需要首先選擇好氫內(nèi)燃機汽車在雙碳戰(zhàn)略中的技術(shù)路線，并同步出臺相關(guān)政策為氫內(nèi)燃機騎車的應(yīng)用提供良好保障，從而加速推動“碳達峰”和“碳中和”目標的實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]武遠萍，金曲楠，俱博康，等.基于雙碳戰(zhàn)略的城際鐵路經(jīng)濟效益測算[J/OL].鐵道標準設(shè)計，1-8[2024-07-07].

[2]劉雨萱.雙碳戰(zhàn)略下的社區(qū)綠色公共環(huán)境設(shè)施發(fā)展探究[J].現(xiàn)代園藝，2024，47（04）：190-191+194+197.

[3]李樊.面向雙碳戰(zhàn)略的城市軌道交通運營綜合效能提升技術(shù)研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2022（08）：7-11.

[4]趙斐，張宏杰.氫動力內(nèi)燃機應(yīng)用前景分析[J].中國資源綜合利用，2020，38（06）：72-74.

[5]伍賽特.氫內(nèi)燃機汽車的應(yīng)用前景展望[J].節(jié)能，2019，38（02）：68-70.