2018美國燃料電池公交車輛現(xiàn)狀

翻譯：武魏楠＠ERR能研微訊團(tuán)隊(duì)

編輯：Yeti＠ERR能研微訊團(tuán)隊(duì)

校核：成功＠ERR能研微訊團(tuán)隊(duì)

2018年12月，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《2018美國燃料電池公交車輛現(xiàn)狀》，在此ERR能研微訊研究團(tuán)隊(duì)對(duì)報(bào)告的主要部分進(jìn)行了翻譯，分享給大家，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)散！

本報(bào)告總結(jié)了美國燃料電池電動(dòng)公交（FCEB）發(fā)展的進(jìn)展，并討論了在運(yùn)輸過程中引入燃料電池推進(jìn)的成就和挑戰(zhàn)。該報(bào)告提供了美國能源部（DOE）國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）對(duì)燃料電池公交車研究結(jié)果的評(píng)估。由美國運(yùn)輸部，州政府機(jī)構(gòu)和私營部門資助的早期FCEB數(shù)據(jù)有助于DOE燃料電池技術(shù)辦公室支持的未來早期研究和開發(fā)。

美國燃料電池電動(dòng)公交汽車商業(yè)化進(jìn)程

NREL認(rèn)為這些FCEB設(shè)計(jì)已經(jīng)到達(dá)了7級(jí)或8級(jí)的水準(zhǔn)，即能夠在相關(guān)的環(huán)境中進(jìn)行全面的驗(yàn)證。在目前的發(fā)展階段，F(xiàn)CEB在資本和運(yùn)營成本方面依然高于傳統(tǒng)的柴油和CNG（壓縮天然氣）公交技術(shù)。

考慮到柴油和壓縮天然氣公交車都是成熟技術(shù)（達(dá)到9級(jí)），而FCEB仍處于早期部署階段。該報(bào)告結(jié)合了所有FCEB示范的結(jié)果，跟蹤FCEB行業(yè)在實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)方面的進(jìn)展（如表ES－1所示），記錄吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并討論了燃料電池技術(shù)在公交領(lǐng)域的商業(yè)可行性。

2018年的總結(jié)結(jié)果主要集中在2017年8月至2018年7月，包括對(duì)運(yùn)營成本、計(jì)劃和非計(jì)劃成本以及每英里系統(tǒng)成本的最新分析。報(bào)告中提出的主要結(jié)果來自兩個(gè)不同的燃料電池主導(dǎo)技術(shù)路線的五個(gè)示范項(xiàng)目：

加利福尼亞州SunLine運(yùn)輸局的美國燃料電池公共汽車項(xiàng)目

加州大學(xué)歐文分校（UCI）的美國燃料電池公共汽車項(xiàng)目

奧蘭治縣交通管理局（OCTA）的美國燃料電池公共汽車項(xiàng)目

斯塔克地區(qū)交通管理局（SARTA）的美國燃料電池公共汽車項(xiàng)目

由加利福尼亞州Alameda－Contra Costa Transit區(qū)（AC Transit）領(lǐng)導(dǎo)的零排放灣區(qū)示范小組

AC Transit的公共汽車已達(dá)到高齡，因此NREL已完成對(duì)該區(qū)域公交車的全面分析。跟蹤這些公交車的壽命對(duì)于驗(yàn)證該技術(shù)是否能夠滿足公交系統(tǒng)的壽命和可靠性目標(biāo)非常重要。來自AC Transit車隊(duì)的數(shù)據(jù)僅限于英里數(shù)、燃料電池時(shí)數(shù)和道路呼叫分析。

能源部和美國運(yùn)輸部的聯(lián)邦運(yùn)輸管理局（FTA）共同制定了FCEB的性能和成本目標(biāo)。這些目標(biāo)是根據(jù)行業(yè)投入劃分的，包括臨時(shí)目標(biāo)和商業(yè)化的最終目標(biāo)。 FCEB技術(shù)繼續(xù)在滿足可靠性和耐久性技術(shù)目標(biāo)方面取得進(jìn)展，同時(shí)還降低了成本。表ES－1總結(jié)了報(bào)告中FCEB與這些目標(biāo)相比的表現(xiàn)。

a本報(bào)告中的結(jié)果摘要代表了所列示范的數(shù)據(jù)：從每次示范開始到2018年7月截止；

b現(xiàn)有車隊(duì)累計(jì)到2018年7月的總數(shù)；這些公共汽車尚未達(dá)到使用壽命；

c對(duì)于DOE ／ FTA目標(biāo)，發(fā)電廠被定義為燃料電池系統(tǒng)和電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)包括支持子系統(tǒng)，例如空氣，燃料，冷卻劑和控制子系統(tǒng)。不包括電力電子，電力驅(qū)動(dòng)和儲(chǔ)氫罐；

d發(fā)電廠小時(shí)的狀態(tài)僅適用于燃料電池系統(tǒng)；電池壽命小時(shí)數(shù)不可用；

e最高時(shí)的發(fā)電廠是從轉(zhuǎn)移前累計(jì)超過6，000小時(shí)的老一代公共汽車轉(zhuǎn)移出來的；

f應(yīng)該可以在不增加填充時(shí)間的情況下進(jìn)行多次順序加油；

g成本目標(biāo)預(yù)計(jì)為每年400個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)量。此生產(chǎn)量僅用于分析目的，并不代表預(yù)期的銷售水平；

h FCEB最近訂單的報(bào)告成本為120萬美元；

i不包括發(fā)電廠的中期改造；

j基于燃油經(jīng)濟(jì)性和95％的油箱容量。

DOE ／ FTA為燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)定了4～6年（或25，000小時(shí)）耐久性的最終性能目標(biāo)，中期目標(biāo)為18，000小時(shí)。NREL去年在數(shù)據(jù)收集中增加了8輛新公交車，使公交車總數(shù)達(dá)到27輛。NREL追蹤的燃料電池發(fā)電廠（FCPP）繼續(xù)積累大量工時(shí)。 NREL現(xiàn)在已經(jīng)收集了公共汽車的數(shù)據(jù)超過其使用壽命的一半——8年。去年的報(bào)告記錄了單個(gè)FCPP超過25，000小時(shí)而沒有修復(fù)或更換電池。在本報(bào)告分析期結(jié)束時(shí)（2018年7月），該FCPP現(xiàn)已超過29，000小時(shí)。九個(gè)FCPP超過20，000小時(shí)。該組時(shí)長的平均值為13，236小時(shí)。由于增加了新公交車，這比去年的平均水平要低。最老的車隊(duì)平均時(shí)間為23，364小時(shí)。

FCEB的可用性范圍從55％到88％，總體平均值為72％。與公共汽車相關(guān)的問題—例如制動(dòng)器，懸架，空氣系統(tǒng)和空調(diào)—構(gòu)成了大部分不可用的天數(shù)（36％）。燃料電池系統(tǒng)問題構(gòu)成了不可用時(shí)間的25％，這歸因于工廠組件的平衡而不是燃料電池的問題?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)問題——包括牽引電機(jī)，冷卻系統(tǒng)和逆變器等組件的問題——占不可用天數(shù)的19％。

公交車維修費(fèi)用的中期目標(biāo)是每英里0．70美元，最終目標(biāo)是每英里0．40美元。大多數(shù)FCEB仍在保修范圍內(nèi)或得到延長服務(wù)合同的支持，因此大部分維護(hù)成本都是勞動(dòng)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交系統(tǒng)。AFCB的平均維護(hù)成本為定期維護(hù)0．09美元，非計(jì)劃維護(hù)0．40美元，每英里總計(jì)0．49美元。

FCEB表現(xiàn)持續(xù)改善。然而，要使該技術(shù)具有商業(yè)可行性，仍然需要克服一些挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)包括以下內(nèi)容。

燃料電池系統(tǒng)問題 － 機(jī)構(gòu)報(bào)告說燃料電池已經(jīng)被證明是穩(wěn)健的，并且大多數(shù)燃料電池系統(tǒng)問題涉及工廠平衡中的組件。鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)以及有時(shí)管道泄漏導(dǎo)致公共汽車停機(jī)。這些代理商與原始設(shè)備制造商（OEM）合作良好，但仍有問題需要更換部件。

零件供應(yīng) － 運(yùn)輸代理商仍然遇到一些有關(guān)交付時(shí)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(dòng)尋找其他供應(yīng)零件的方法。即將到來的FCEB項(xiàng)目正在購買北美原始設(shè)備制造商使用與傳統(tǒng)技術(shù)相同平臺(tái)建造的公交車。共用傳統(tǒng)的總線部件將有助于提高更換部件的可用性并降低部件成本。

范圍問題 －  FCEB的有效范圍取決于燃料經(jīng)濟(jì)性和完全填充氫氣罐的能力。在罐冷卻后，罐壓力小于350bar。代理商報(bào)告說，在完成預(yù)定服務(wù)之前，這可能導(dǎo)致公共汽車燃料運(yùn)行不足。為避免以比所需更少的燃料發(fā)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(dòng)時(shí)間，對(duì)于典型的運(yùn)輸操作而言不是最佳的。AC Transit報(bào)告了此問題，并一直與其工作站和OEM合作伙伴合作解決方案。站點(diǎn)設(shè)定值已增加到380 bar，因此冷卻后的最終壓力接近350 bar。

FCEB和基準(zhǔn)公交汽車月度可用情況

FCEB不可用的原因

氫燃料的獲取和成本 － 獲得廉價(jià)的氫燃料仍然是部署FCEB的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)面臨的重大挑戰(zhàn)。這對(duì)OCTA來說尤其具有挑戰(zhàn)性，OCTA在決定建造氫氣站之前開始運(yùn)營其FCEB。在示范項(xiàng)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(dāng)UCI和OCTA之間的協(xié)議于2018年5月結(jié)束時(shí)，UCI選擇停止為OCTA公共汽車提供服務(wù)。OCTA不得不尋找其他解決方案來為公交車提供燃料。雖然該地區(qū)還有其他零售站，但目前的零售價(jià)格非常高 ——每公斤16美元。其他機(jī)構(gòu)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(yùn)輸機(jī)構(gòu)報(bào)告說，大多數(shù)氫氣站問題涉及壓縮機(jī)故障。冗余（多個(gè)壓縮器）有助于避免站點(diǎn)停機(jī)，但站點(diǎn)提供商的快速響應(yīng)時(shí)間對(duì)于維護(hù)總線服務(wù)非常重要。運(yùn)輸機(jī)構(gòu)建議與車站提供商協(xié)商服務(wù)合同，以涵蓋維修的響應(yīng)時(shí)間。

FCEB和基準(zhǔn)公交車的燃料經(jīng)濟(jì)

維修費(fèi)用分析

維修費(fèi)用比較

部署FCEB的培訓(xùn) － 運(yùn)輸機(jī)構(gòu)不能過分強(qiáng)調(diào)培訓(xùn)員工的必要性。這包括培訓(xùn)操作員在技術(shù)的不同啟動(dòng)和關(guān)閉程序以及在路線故障時(shí)應(yīng)采取的措施。維護(hù)人員需要接受有關(guān)他們可能不熟悉的多個(gè)系統(tǒng)的安全，定期維護(hù)，診斷和維修的培訓(xùn)。派遣操作員還需要了解一些程序，以便他們可以協(xié)助操作員調(diào)用公交車問題。對(duì)該技術(shù)感興趣的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)應(yīng)為該組織內(nèi)的多個(gè)團(tuán)體制定全面的培訓(xùn)計(jì)劃。

與OEM的合同應(yīng)包括足夠的時(shí)間進(jìn)行初始培訓(xùn)。數(shù)據(jù)和分析的結(jié)果表明，以下領(lǐng)域可以從額外的早期研究和開發(fā)中受益，包括但不限于：

研究和開發(fā)工廠組件（如空氣壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)和泵）對(duì)燃料電池平衡提高可靠性和耐用性；

研究和開發(fā)氫氣站壓縮機(jī)以提高可靠性；

開發(fā)和演示低溫壓縮氫氣罐以增加總線范圍。