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我国燃料电池电动汽车（简称燃料电池汽车）研究工作始于“十五”期间，2003年3月，由中国科技部联合全球环境基金、联合国开发计划署启动了第一期“中国燃料电池公共汽车商业化示范”项目（简称“项目一期”，实施周期为2003—2007年）。2006年6月，3辆戴姆勒-克莱斯勒燃料电池公共汽车在北京开始示范运行，2006年11月，我国第一座加氢站在北京正式投入使用。经过4年的努力，在各有关部门的支持下，成功完成项目一期任务。
鉴于项目一期在北京的成功实施，2006年7月，“中国燃料电池公共汽车商业化示范”项目二期（简称“项目二期”，实施周期为2007—2011年）得到全球环境基金和联合国开发计划署的批准，并于2007年11月正式启动。2008年7月，3辆北汽福田生产的燃料电池公共汽车在北京奥运村交付并开展示范运行；2010年4月，6辆上汽集团生产的燃料电池公共汽车进入世博园为上海世博会服务。在项目一期、项目二期的示范运行中，12辆燃料电池公共汽车累计运行37万km，载客20万人；同时，也开展了相关标准、法规和认证方法等研究工作，为燃料电池汽车扩大示范规模奠定了基础。
2016年8月，“促进中国燃料电池汽车商业化发展”项目（简称“项目三期”，实施周期为2016—2021年）正式启动。在北京、上海、郑州、佛山、盐城、张家口和常熟共7个示范城市开展燃料电池汽车示范运行工作。
自2016年起，燃料电池汽车受到了国内外汽车行业的广泛关注，我国也借助项目三期的启动，开始了燃料电池汽车的新一轮技术研发和推广应用工作，但在当时我国较国外先进水平存在较大差距，主要表现在以下几个方面：
1）产业方面，燃料电池关键零部件和材料主要依赖进口，不能自产，尚未实现产业化。
2）技术方面，国产燃料电池材料和关键部件技术与国际先进水平差距较大，耐久性、功率密度和低成本技术明显落后，燃料电池发动机等关键零部件领域基本没有成熟产品，整体处于研发阶段，无法验证其性能，推广困难。
3）政策方面，加氢基础设施建设滞后，且存在法规性障碍，氢能经济性有待研究。
鉴于国内发展现状，科学技术部在2018年度的国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项中设置了“燃料电池汽车示范（应用示范类）”项目，目的是通过组织开展燃料电池汽车示范运行及其相关研究工作，破除燃料电池汽车在推广中存在的政策问题，验证并提升搭载国产零部件的燃料电池汽车和加氢基础设施在不同环境下的安全性、耐久性和可靠性，研究不同氢源条件氢能经济性、商业运行模式等，从而推动我国燃料电池汽车技术的发展进步。
根据重点专项设置和指标要求，2018年初，中国汽车技术研究中心有限公司联合行业相关优势企业共同申请立项“典型区域多种燃料电池汽车示范运行研究”项目，并在车辆示范运行、加氢基础设施建设、运维保障体系建立、数据监控与故障预警、消防安全与应急救援、整车技术升级、安全快速加氢技术、政策标准和产业规划、氢能经济性等方面开展研究工作。
在选择示范区域方面，考虑到燃料电池汽车产业属于资金、技术密集性行业，需要政府、企业深度支持，因此，项目需综合考虑经济发展、产业背景、人才条件、氢源条件、地方积极性、环境代表性等因素，最终选取了京津冀地区、中原地区、长三角地区、珠三角地区四个典型区域，上述区域涵盖了高温、高湿、高寒等多种复杂气候。
在示范车型选择方面，项目优先选取采用国产燃料电池系统乃至电堆的车辆。截至2018年初，全国累计生产燃料电池汽车不足2000辆，其中客车仅有300多辆，另外还有相当数量的小功率燃料电池专用车，且当时车辆搭载的燃料电池系统关键部件几乎全部依赖进口，不符合项目对示范车辆的要求。因此，项目在选择示范车辆时，主要选用了2018年新生产的搭载国产燃料电池系统的燃料电池汽车。2018年我国累计生产燃料电池汽车1619辆，几乎全部是商用车，满足项目开展燃料电池汽车示范的条件。
在加氢基础设施方面，2018年5月项目启动时，各示范区域参与示范的加氢站分别有北京永丰加氢站、张家口创坝加氢站、郑州宇通加氢站、上海安亭加氢站和佛山瑞晖加氢站等，盐城创咏加氢站正在建设。
在此基础上，自2018年5月起，项目在全国四个典型（京津冀、中原、长三角、珠三角）示范区域中的7个城市（北京、张家口、郑州、德州、上海、盐城、佛山）启动开展燃料电池商用车（包括公交车、物流车、通勤客车等）的示范运行及相关研究工作，确保各区域燃料电池汽车和加氢基础设施满足相关技术指标要求，组织各区域完成示范运行方案和安全运维保障体系的制定、更新和执行，对示范城市共计223辆燃料电池汽车进行了跟踪数据统计，并对其中128辆燃料电池汽车进行重点统计，以考察燃料电池汽车的运行示范效果。