综述：迈向可持续的交通方式：氢燃料电池公交车部署的社会经济与环境可行性评估

氢燃料电池公交车（FCBs）作为零排放交通解决方案，其部署受氢源、成本、政策及社会接受度等多因素影响。研究通过系统文献综述和计量学分析，发现环境绩效取决于氢能清洁度，经济可行性受燃料价格、运营规模和补贴政策制约，社会因素包括公众认知和政策支持。现有研究存在区域失衡（欧洲占47%）和维度不均（ techno-economic占58%），需加强社会与政策维度的跨学科研究。

Jingxuan Zhang | Andrew Chapman

日本福冈九州大学经济研究生院

摘要

氢燃料电池公交车（FCBs）为公共交通的脱碳提供了一条有前景的零排放路径。本综述综合了当前的研究成果，评估了FCBs部署的社会经济和环境可行性，并确定了影响其采用的关键因素。研究结果表明，FCBs的实际环境性能在很大程度上取决于氢气的来源和能源路径，而高昂的车辆和基础设施成本继续限制了其大规模部署。经济竞争力还受到燃料价格、运营规模和补贴框架的影响。社会和制度条件，包括公众接受度、政策支持和示范经验，在决定部署准备情况方面也起着重要作用。尽管相关研究和试点活动已在全球范围内展开，但在不同地区和维度上仍存在不平衡。本综述得出的见解将有助于加速燃料电池公交车的部署，并推动可持续和可扩展的氢能交通系统的发展。

引言

实现全球气候中和的目标中，交通领域的脱碳是最关键的挑战之一[1]。作为城市交通系统的核心组成部分，公共交通面临着向零排放运营转型的压力[2]。在这一转型过程中，氢燃料电池公交车（FCBs）作为一种有前景的方案脱颖而出，它不仅实现了零尾气排放，还具备长续航里程和快速加注等优异的运营性能[3][4]。尽管具有这些优势，但由于高昂的成本、基础设施的不确定性以及不同程度的社会和制度准备不足，FCBs的大规模部署仍受到限制[5]。作为最成熟的氢能交通应用之一，FCBs占氢能道路车辆的约四分之一，以及全球氢能车辆总数的近70%[6]。它们的集中式运营和可预测的行驶路线使其非常适合早期部署和基础设施建设[7]。2024年，全球FCBs的数量增长了约25%，显示出全球范围内的采用速度加快。其中，约75%的FCBs在中国运营，而韩国的FCBs数量激增至约1700辆[6]。虽然中国继续主导全球FCBs市场，但欧洲、日本和美国等其他地区也在稳步扩大其车队规模，如图1(a)、图1(b)(a)和(b)所示，这表明国际社会对基于氢能的交通系统越来越有信心[8]。 这些举措不仅提升了燃料电池公交车系统的技术成熟度，还促进了学术研究，探讨了其经济可行性、环境性能和政策框架。

现有的关于FCBs的综述主要集中在技术、经济和环境可行性方面[9]。早期研究总结了示范项目和性能指标，如燃油效率、耐用性和加注可靠性，并指出高成本和基础设施限制是主要障碍[10][11]。后续研究评估了经济可行性和环境性能，通常采用技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA）框架来综合成本竞争力和排放结果的证据[3]。文献计量学和工程学综述进一步探讨了研究趋势和成本敏感性[12][13]。最近的综述对零排放公交车的采用情况进行了更全面的评估，指出了普遍的促进和阻碍因素，但没有详细说明影响FCBs部署的具体环境、经济和社会条件[14]。总体而言，现有文献主要集中在技术经济层面，对背景和制度维度的关注有限，很少讨论影响FCBs部署的条件，特别是与社会和组织相关的方面，如公众接受度、利益相关者协调和制度准备情况。

这些局限性表明，需要一种更综合的评估方法，将经济、环境和社会维度联系起来，以了解如何有效地在公共交通系统中部署FCBs。因此，本综述旨在深入综合最新的FCBs部署研究，强调其在推动可持续和低碳公共交通方面的作用。该研究采用多维度视角，探讨经济、环境和社会因素如何共同影响FCBs的采用可行性及可扩展性。具体而言，它（i）总结了与FCBs环境性能相关的环境条件和结果；（ii）分析了成本结构以及经济可行性与环境结果之间的权衡；（iii）综合了利益相关者态度、政策框架和制度准备情况的证据，特别是那些影响部署的社会方面的因素；（iv）从部署的角度出发，确定了影响FCBs采用的关键环境、经济和社会因素。通过这种综合方法，本综述提供了对影响FCBs部署条件的更全面理解，并为基于证据的政策制定和未来的氢能公共交通系统研究提供了见解。

方法

本研究采用了一种混合方法论，结合了系统文献回顾和文献计量分析，全面探讨了FCBs部署的社会、环境和经济维度。系统文献回顾提供了相关研究的结构化综合，有助于识别文献中的模式、一致性和差异。文献计量分析可视化了该领域的主题结构和知识格局。

结果

基于最终筛选出的64篇符合条件的研究，进行了主题分析，以总结影响公共交通系统中氢燃料电池公交车采用的关键因素。基于初步搜索策略中确定的主题结构，文献被分为三个相互关联的维度：环境、经济和社会。这一三部分框架不仅反映了可持续交通转型的多学科性质，也与政策目标保持一致。

现有研究中的区域和维度不平衡

关于FCBs部署的文献在地理区域和分析维度上存在明显的不平衡，如图5所示。

欧洲在该领域的研究中占据主导地位，占63篇审查记录中的30篇，其次是亚太地区，占14篇。这种分布进一步表明，大多数研究侧重于经济和技术经济视角，而社会和政策分析在所有地区都相对较少。

结论

本综述全面总结了全球关于氢燃料电池公交车部署的研究现状，整合了系统文献回顾和文献计量分析，涵盖了经济、环境和社会维度。从部署的角度来看，本综述确定了几个共同决定FCBs采用可行性的相互关联因素。从环境角度来看，可再生能源的可用性和氢气的获取性是关键因素，因为它们决定了上游碳排放的情况。

CRediT作者贡献声明

Jingxuan Zhang：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法论设计、研究调查、资金获取、数据分析、概念构建。Andrew Chapman：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、方法论设计。

资助

本工作得到了日本学术振兴机构（JST）SPRING项目的支持，项目编号为JPMJSP2136。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。