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已运行燃料电池电动车评估:概览

2019-05-08 09:39
ERR能研微讯
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翻译:武魏楠@ERR能研微讯

编辑:Yeti@ERR能研微讯

校核:成功@ERR能研微讯

2019年3月,美国国家可再生能源实验室发布《已运行燃料电池电动车评估:概览》,在此ERR能研微讯研究团队对报告的关键部分进行了翻译,分享给大家,欢迎转发扩散!

引言

本报告内容是有关于自美国能源部燃料电池技术办公室学习示范项目于2005年开展以来,国家可再生能源实验室(NREL)对燃料电池电动汽车(FCEV)的评估。该项目解决了对当前燃料电池电动汽车数据收集的需求,并试图验证燃料电池电动车性能和耐久性的提高。本报告概述了评估项目和合作伙伴,描述了NREL的评估方法,并提供了结果摘要。耐久性,燃油经济性,驾驶行为以及更多详细结果将在报告中公布。

评估目标

NREL支持美国能源部(DOE)在真实条件下对氢燃料电池电动车进行技术评估,以解决燃料电池电动汽车性能和耐久性数据不足的问题。通过评估和分析FCEV的实际数据,通过其与DOE的计划目标进行比较,从而实现对FCEV技术进展的评估。

DOE设定了技术目标,以验证到2019年超过300英里范围和5,000小时燃料电池耐久性的氢燃料电池电动车,这与目前的轻型车辆技术和客户期望(DOE 2015)有关。

自2003年以来,DOE已经为NREL的国家燃料电池技术评估中心(NFCTEC)收集和交付FCEV数据项目提供资金,用于分析、汇总和报告。NFCTEC在第三方分析和专利验证中发挥着至关重要的作用。

NFCTEC分析的目标是:

●根据DOE技术目标验证技术性能

为早期研究和开发提供反馈

独立评估技术

评估对客户、政府和其他决策者、供应链运营商而言至关重要的绩效指标

报告FCEV绩效,以支持安全、规范和标准、市场转型、生产和交付等领域的燃料电池和氢研究

调查基于时间的变化和基于利用率的性能

虽然这些类别在NFCTEC分析的多个应用程序中可能是一致的,但这些重要的原因和方式的详细信息往往是特定于应用程序的。

FCEV评估的具体分析类别包括燃料电池组耐久性、系统规格、燃油经济性、效率、充电性能、可靠性、动力、充电方法、功率和能量管理、燃料电池瞬变,典型的汽油车辆运行等因素,以及在可能的情况下与当前运输技术的比较。

项目合作伙伴

根据美国能源部的资助公告,DOE资助的行业合作伙伴收集并向NREL提供FCEV数据,以进行汇总、分析和报告。项目合作伙伴包括六家原始设备制造商:通用汽车,本田,现代,梅赛德斯—奔驰,日产和丰田。每个项目合作伙伴在此评估项目中都包含多个车辆,称为FCEV车队,共有六个车队。这些车辆是即将上市和已经上市的混合体,涵盖了2005年到2012年的车型。

原始设备制造商至少每3个月向NREL提供道路车辆数据以进行评估。 2017年,提供用于分析的公路FCEV数据的原始设备制造商数量减少至三个参与者:本田,现代和梅赛德斯—奔驰,车型跨越2008年至2016年的车型。在此阶段,NREL的分析侧重于跟踪进度和加油性能有助于告知FCEV和氢燃料站之间接口的能力,需求和差距。

已运行燃料电池电动车评估:概览

图1:NFCTEC燃料电池电动车合作伙伴

背景技术

FCEV被设计成满足绝大多数消费者对交通需求的产品。涵盖了里程、加油时间、耐久性及易操作性。FCEV比传统内燃机(ICE)车辆更有效,并且仅排放水蒸汽和暖空气作为尾气排放。FCEV的运行范围与具有快速加油时间的传统ICE车辆的市场价格相当。这些属性以及必要的氢气基础设施使FCEV能够支持美国能源的多样化、能源安全,同时减少美国运输部门的有害排放。自21世纪初以来,用于个人和车队应用的轻型FCEV产量有限。一些FCEV制造商(丰田,现代和本田)现在正在销售商用车辆(Trainor和Joyce 2016;Hartline和Ingram 2015;Fuel Cells Bulletin 2016)。其他制造商一直在租赁商用FCEV(MercedesBenz),其余企业或者在各个开发阶段(通用汽车和日产)拥有FCEV,或者正在合作开发商用FCEV。

截至2018年12月,美国有39个公共加氢站,加利福尼亚有33个零售站(AFDC 2018)。氢气基础设施也在国际上扩展,在美国以外有232个活动加氢站(HyARC 2018;Alazemi和Andrews 2015)。以加州为首的一些州已采取法规,增加替代燃料汽车市场份额,减少与运输相关的有害排放(State ZeroEmission Vehicle Programs 2013)。

这些法规提供了增加替代燃料汽车销售的激励措施,而氢燃料电池电动汽车则有资格获得满足该州目标的激励措施。加利福尼亚州议案第8号法案为氢气站提供了资金等相关基础,已被证明对支持至少100个公共站点的氢气基础设施部署目标至关重要。加州空气资源委员会已完成对其燃料电池政策计划的三次年度审查,最新一次于2017年8月(CARB 2017)。2017年年度报告包括9项主要调查结果,涵盖了车站部署,车辆部署,车站经济性以及长期需求和增长以及可再生的氢气。

先前关于FCEV和氢基础设施的技术验证工作是通过FCEV学习示范进行的,该示范也称为受控氢燃料车队和基础设施示范和验证项目。这是美国能源部和整个行业进行的一项巨大努力,始于2003年,并于2011年结束。汽车原始设备制造商和车站供应商携手合作,展示氢燃料电池技术。这项工作为氢燃料电池相关技术(汽车和车站)提供了资金,同时还向NREL提供数据,用于分析和报告关键结果。该评估项目继续跟踪燃料电池电动汽车在引入和引入之前的进展。这些数据使能源部能够确定目标是否得到满足,并为其研究和开发工作提供反馈。

已运行燃料电池电动车评估:概览

图2:OEM厂商参与燃料电池汽车时间表

评估方法

NREL与DOE和行业项目合作伙伴合作,作为从燃料电池示范项目收集的数据的中央数据存储库,包括对FCEV、氢燃料基础设施、燃料电池公共汽车、燃料电池供电材料处理设备、固定式的评估动力和燃料电池备用电源等元素在内的信息进行分析整理。为了保护行业合作伙伴提供的专有和商业敏感数据,DOE位于EERE办公室的燃料电池技术办公室在NREL建立了NFCTEC,以容纳敏感数据并实现数据分析。

NFCTEC是一个安全的网络外空间,可为少数经过批准的用户提供访问权限。项目合作伙伴收集燃料电池系统和配套基础设施的运行、维护和安全数据。 NREL每季度接收数据并存储、处理和分析NFCTEC中的数据。内部开发的工具NREL Fleet Analysis Toolkit(NRELFAT)用于此数据处理、分析和报告。将单个系统、车队和站点分析结果汇总到称为复合数据产品(CDP)的公共结果中,该结果显示技术的状态和进度,而无需识别单个公司或显示专有信息。在发布之前,该项目的行业合作伙伴审查CDP并提供他们的意见和批准。

CDP使NREL能够在不识别单个公司或其表现的情况下深入分析。这些CDP报告了技术和示范项目的进展,重点关注最重要的成果。它们发布在NREL网站上,并在行业相关会议上发布。虽然原始数据由NREL保护以保护商业敏感和专有信息,但个性化数据分析结果作为详细数据产品(DDP)提供给合作伙伴。 这些DDP确定了对CDP的个人贡献,旨在帮助公司改进燃料电池技术,但不向公众提供。

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图3:NREL使用NFCTEC进行汇总数据分析

结果摘要和结论

自2006年以来,NREL的NFCTEC已经完成了对累计超过740万英里的230辆车辆的分析。此处提供的所有数据结果均用于当前评估,除非特别归因于学习示范。由于各自的开发和生产计划,OEM之间目前的FCEV技术进步和技术代表各不相同。

目前的FCEV评估分析包括以下类别:耐久性、部署(例如,包括的车辆数量)、系统规格、范围、燃油经济性、效率、充电性能、可靠性、功率和能量管理,燃料电池瞬变(例如,燃料电池功率快速增加或减少的频率)、排放以及针对技术目标和典型汽油车辆操作的基准。所有公开结果均可在NREL的FCEV评估网站上获得。

燃料电池耐久性在过去十年中稳步显着提升,自2006年以来,燃油经济性和实际行驶里程也有所增加。NREL观察到FCEV以类似于传统汽油车辆的方式运行以用于驾驶和加油,但是有一些行为更能代表FCEV运行,而不是由个别驾驶员使用。

分析结果显示了电压耐久性、系统重量和体积容量、比功率和功率密度的关键DOE指标的进展。

在过去10年中,NFCTEC完成了对累计超过700万英里的230辆公路车辆的分析。目前分析的数据来自47辆汽车和3辆整车厂,车型年跨越2008年至2017年。燃料电池的耐久性在过去十年中稳步显著提高,在过去10年中,道路燃油经济性和实际行驶范围也有所增加。

本评价项目中用于跟踪和验证系统耐久性的两个参数是预计运行时间为10%的电压降低和实际运行时间。燃料电池耐久性结果最初于2006年公布(第一代学习示范项目)。自2006年以来,耐久性提高了1.5倍。车辆里程表的最大值为296,300英里(约10%的车辆已超过100000英里),最大燃料电池运行时间为5605小时。

已运行燃料电池电动车评估:概览

图4:关键FCEV指标与DOE目标的摘要

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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