cookieOptions = {...}; .美國燃料電池公車輛現狀分析 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

3S MARKET

2019年5月22日 星期三

Why Battery Packs Are Winning Over Hydrogen Fuel Cells (For Both Cars and Energy)


ERR能研微讯

2018年12月,美國國家可再生能源實驗室發佈《2018美國燃料電池公車輛現狀》,在此對報告的主要部分進行了翻譯,分享給大家,歡迎轉發擴散!

本報告總結了美國燃料電池電動公車(FCEB)發展的進展,並討論了在運輸過程中引入燃料電池推進的成就和挑戰。該報告提供了美國能源部(DOE)國家可再生能源實驗室(NREL)對燃料電池公車研究結果的評估。

由美國運輸部,州政府機構和私營部門資助的早期FCEB數據,有助於DOE燃料電池技術辦公室支持的未來早期研究和開發。

2018美国燃料电池公交车辆现状
美國燃料電池電動公交汽車商業化進

NREL認為這些FCEB設計,已經到達了7級或8級的水準,即能夠在相關的環境中,進行全面的驗證。在目前的發展階段,FCEB在資本和營運成本方面,依然高於傳統的柴油和CNG(壓縮天然氣)公車技術。

考慮到柴油和壓縮天然氣公車都是成熟技術(達到9級),而FCEB仍處於早期部署階段。該報告結合了所有FCEB示範的結果,跟蹤FCEB行業在實現技術目標方面的進展(如表ES-1所示),記錄吸取的經驗教訓,並討論了燃料電池技術,在公車領域的商業可行性。

2018年的總結結果,主要集中在2017年8月至2018年7月,包括對運營成本、計劃和非計劃成本,以及每英里系統成本的最新分析。報告中提出的主要結果,來自兩個不同的燃料電池主導技術路線的五個示範項目:

加利福尼亞州SunLine運輸局的美國燃料電池公共汽車項目

加州大學歐文分校(UCI)的美國燃料電池公共汽車項目

奧蘭治縣交通管理局(OCTA)的美國燃料電池公共汽車項目

斯塔克地區交通管理局(SARTA)的美國燃料電池公共汽車項目

由加利福尼亞州Alameda-Contra Costa Transit區(AC Transit)領導的零排放灣區示範小組

AC Transit的公共汽車已達到高齡,因此NREL已完成對該區域公車的全面分析。跟蹤這些公車的壽命對於驗證該技術,是否能夠滿足公車系統的壽命,和可靠性目標非常重要。來自AC Transit車隊的數據僅限於英里數、燃料電池時數和道路呼叫分析。

能源部和美國運輸部的聯邦運輸管理局(FTA),共同制定了FCEB的性能和成本目標。這些目標是根據行業投入劃分的,包括臨時目標和商業化的最終目標。 

FCEB技術繼續在滿足可靠性和耐久性技術目標方面取得進展,同時還降低了成本。表ES-1總結了報告中FCEB與這些目標相比的表現。

2018美国燃料电池公交车辆现状

a本報告中的結果摘要代表了所列示範的數據:從每次示範開始到2018年7月截至

b現有車隊累計到2018年7月的總數;這些公共汽車尚未達到使用壽命

c對於DOE / FTA目標,發電廠被定義為燃料電池系統和電池系統。燃料電池系統包括支持子系統,例如空氣、燃料、冷卻劑和控制子系統。不包括電力電子、電力驅動和儲氫罐

d發電廠小時的狀態僅適用於燃料電池系統;電池壽命小時數不可用

e最高時的發電廠,是從轉移前累計超過6,000小時的老一代公共汽車轉移出來的

f應該可以在不增加填充時間的情況下進行多次順序加油

g成本目標預計為每年400個系統的產量。此生產量僅用於分析目的,並不代表預期的銷售水平

h FCEB最近訂單的報告成本為120萬美元

i不包括發電廠的中期改造

j基於燃油經濟性和95%的油箱容量。

DOE / FTA為燃料電池推進系統,設定了4~6年(或25,000小時)耐久性的最終性能目標,中期目標為18,000小時。NREL去年在數據收集中增加了8輛新公車,使公車總數達到27輛。NREL追蹤的燃料電池發電廠(FCPP),繼續累積大量工時。 NREL現在已經收集了公共汽車的數據,超過其使用壽命的一半——8年。

去年的報告記錄了單個,FCPP超過25,000小時,而沒有修復或更換電池。在本報告分析期結束時(2018年7月),該FCPP現已超過29,000小時。九個FCPP超過20,000小時。該組時長的平均值為13,236小時。由於增加了新公車,這比去年的平均水準要低。最老的車隊平均時間為23,364小時。

FCEB的可用性範圍從55%到88%,總體平均值為72%。與公共汽車相關的問題—例如制動器,懸架,空氣系統和空調 — 構成了大部分不可用的天數(36%)。

燃料電池系統問題構成了不可用時間的25%,這歸因於工廠組件的平衡,而不是燃料電池的問題。混合動力系統問題——包括牽引電機,冷卻系統和逆變器等組件的問題——佔不可用天數的19%。

2018美国燃料电池公交车辆现状

公交車維修費用的中期目標是每英里0.70美元,最終目標是每英里0.40美元。大多數FCEB仍在保修範圍內,或得到延長服務合同的支持,因此大部分維護成本都是勞動力成本。雖然舊公共汽車的零件成本有所增加,但零件來自通常隨著年齡的增長而磨損的公車系統。

AFCB的平均維護成本,為定期維護0.09美元,非計劃維護0.40美元,每英里總計0.49美元。

FCEB表現持續改善。然而,要使該技術具有商業可行性,仍然需要克服一些挑戰。挑戰包括以下內容。

燃料電池系統問題 - 機構報告說燃料電池,已經被證明是穩健的,並且大多數燃料電池系統問題,涉及工廠平衡中的組件。鼓風機,壓縮機,以及有時管道洩漏,導致公共汽車停機。這些代理商與原始設備製造商(OEM)合作良好,但仍有問題需要更換部件。

零件供應 - 運輸代理商仍然遇到一些,有關交付時間較長的總線組件可用性的問題。雖然某些組件的情況有所改善,但各單位已主動尋找其他供應零件的方法。

即將到來的FCEB項目正在購買北美原始設備製造商,使用與傳統技術相同平台建造的公車。共用傳統的總線部件,將有助於提高更換部件的可用性,並降低部件成本。


範圍問題 -  FCEB的有效範圍取決於,燃料經濟性和完全填充氫氣罐的能力。在罐冷卻後,罐壓力小於350bar。

代理商報告說,在完成預定服務之前,這可能導致公共汽車燃料運行不足。為避免以比所需更少的燃料發送公共汽車,一些代理商在早上將燃料箱頂出。這增加了勞動時間,對於典型的運輸操作而言不是最佳的。

AC Transit報告了此問題,並一直與其工作站和OEM合作夥伴合作解決方案。站點設定值已增加到380 bar,因此冷卻後的最終壓力接近350 bar。

2018美国燃料电池公交车辆现状
FCEB和基準公共汽車月可用情况

2018美国燃料电池公交车辆现状

FCEB不可用的原因
氫燃料的獲取和成本 - 獲得廉價的氫燃料,仍然是部署FCEB的運輸機構面臨的重大挑戰。這對OCTA來說尤其具有挑戰性,OCTA在決定建造氫氣站之前,開始營運其FCEB。

在示範項目的早期階段,OCTA與UCI合作使用其氫氣站。該站的氫氣成本平均約為每公斤13美元。當UCI和OCTA之間的協議,於2018年5月結束時,UCI選擇停止為OCTA公共汽車提供服務。

OCTA不得不尋找其他解決方案,來為公車提供燃料。雖然該地區還有其他零售站,但目前的零售價格非常高 ——每公斤16美元。其他機構的平均燃料成本,接近每公斤7美元。除了更高的燃料成本之外,OCTA還需要人工成本,來為車站提供燃料和駕駛巴士。

加油站問題 - 運輸機構報告說,大多數氫氣站問題涉及壓縮機故障。冗餘(多個壓縮器)有助於避免站點停機,但站點提供商的快速響應時間,對於維護總線服務非常重要。運輸機構建議與車站提供商協商服務合同,以涵蓋維修的響應時間。

2018美国燃料电池公交车辆现状
FCEB和基準公車的燃料經濟
2018美国燃料电池公交车辆现状
維修費用分析

2018美国燃料电池公交车辆现状
維修費用比較

部署FCEB的培訓 - 運輸機構不能過分強調培訓員工的必要性。這包括培訓操作員在技術的不同啓動和關閉程序,以及在路線故障時應採取的措施。

維護人員需要接受,有關他們可能不熟悉的多個系統的安全,定期維護,診斷和維修的培訓。派遣操作員還需要瞭解一些程序,以便他們可以協助操作員調用公車問題。

對該技術感興趣的運輸機構,應為該組織內的多個團體制定全面的培訓計劃。

與OEM的合同,應包括足夠的時間進行初始培訓。數據和分析的結果顯示,以下領域可以從額外的早期研究和開發中受益,包括但不限於:

研究和開發工廠組件(如空氣壓縮機,鼓風機和泵)對燃料電池平衡提高可靠性和耐用性

研究和開發氫氣站壓縮機以提高可靠性

開發和演示低溫壓縮氫氣罐以增加總線範圍。

翻譯:武魏楠@ERR能研微讯团队

0 意見: