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2025年3月21日,生态环境部发布关于公开征求国家标准《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB 17691-2018) 修改单(征求意见稿)意见的通知(简称“修改单”)。此次修改单的重大变化是将氢内燃机纳入重型车国六排放体系,排放准入是机动车进入市场的“通行证”,此前氢燃料内燃机排放无“法”无“规”可依,此次将氢内燃机纳入国六将加速其示范运行和推广应用。
众所周知,GB 17691-2018是重型车六阶段排放的重要标准法规,是生态环境部关于重型车及其发动机的环保信息公开的基本依据和遵循。修改单直接将重型车国六标准适用范围由柴油、天然气(NG)和液化石油气(LPG)发动机扩大至氢燃料(H2)发动机。“氢燃料发动机”定义为使用氢气为燃料的点燃式发动机。
氢内燃机为何纳入排放法规?
氢内燃机产物不是H2O?不是净零排放吗?为何要纳入排放法规?
这也许是许多人的疑问。其实,氢燃料发动机主要污染物排放为NOx,有少量非甲烷碳氢(NMHC)和CO(由机油燃烧产生),一般采用同柴油机尾气后处理技术相同的选择性还原催化转化器SCR 技术即可。因此,对氢内燃机的排放进行限制很有必要。
以下是国六修改单中发动机标准循环排放限值规定,其中对氢燃料发动机排放的非甲烷碳氢化合物NMHC可用THC代替。
氢燃料发动机汽车发展情况
在国家“双碳”战略的指引下,国家在氢能领域展开顶层的政策设计,氢能发展大体规划了三个阶段:2012-2020 年为产业孕育期,整体政策偏向技术储备;2021-2035年为高速发展期,整体政策偏向示范运营;2035 年以后,为产业成熟期,力争实现商业化应用。
国内头部内燃机企业纷纷投入氢内燃机的研发和推广。
潍柴于2021年发布氢发动机重卡,2022年开始进行产品化转化开发,2024 年已经完成性能开发,正进行发动机排放标定,预计将于2025年产品化量产。
一汽解放于2024年6月发布了整车产品--蓝途“星熠”氢气发动机牵引车。该款氢发动机排量为15 L,技术路线为PFI进气道喷射,采用先进的燃烧技术,如高效超稀薄滚流燃烧与高压比大流量增压系统,配合高精度多点喷射,实现了340 kW 的最大功率输出。一汽解放预计2025年12 月前具备量产条件。
玉柴于2021年实现首台氢发动机YCK05H点火,2023年完成样车装配,2024年3月开始进行产品化转化开发。目前,YCK05H 和 YCK15H 两款产品已具备支持小规模示范运行的能力。
氢燃料发动机需要标准进行规范
随着国家氢能产业建设的不断完善,国内的氢燃料发动机的示范运营已日益成熟。国内外主要生产企业,如 MAN、戴姆勒、康明斯、潍柴、玉柴、一汽等均积极布局氢燃料发动机开发。
目前,我国氢燃料发动机尚无相关排放标准,无法进行相关检验和信息公开。因此,有必要在重型车标准中增加氢燃料发动机的相关要求,支撑氢燃料发动机行业的健康发展。
此次修改单还参照欧六法规增加氢燃料基准燃料参数和技术要求。
排放准入+示范运行=推广加速
从国际上的氢内燃机产品研发和推广来看,标准牵引产业推广作用明显,欧盟于2024 年更新了 UN/ECE R49 法规(关于车辆用压燃式发动机和点燃式发动机排放气态和颗粒污染物所应采取措施的统一规定),其中增加了氢发动机型式认证相关要求。有力加速推动康明斯、道依茨、奔驰、沃尔沃、曼恩等重点布局重型商用车,预计2026年或2027年量产。
国内政策激励作用明显,全国人大于2024年11月正式通过《中华人民共和国能源法》,氢能首次被明确纳入能源管理体系。工信部等3部门发布《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》,明确指出推进氢燃料电池与氢内燃机等动力装置理论研究与技术验证。
行业成立了“中国内燃机学会氢发动机创新联合体”,发力标准体系建设、关键零部件研发和氢内燃机实车示范运行。随着氢内燃机汽车安全、节能、排放等标准法规的完善,将逐步构建相应标准法规体系,如今氢内燃机进入国六是加速推广氢燃料内燃机在重型车上应用的十分关键一环。
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