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2019年3月，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《已運(yùn)行燃料電池電動(dòng)車(chē)評(píng)估：概覽》，在此ERR能研微訊研究團(tuán)隊(duì)對(duì)報(bào)告的關(guān)鍵部分進(jìn)行了翻譯，分享給大家，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)散！

引言

本報(bào)告內(nèi)容是有關(guān)于自美國(guó)能源部燃料電池技術(shù)辦公室學(xué)習(xí)示范項(xiàng)目于2005年開(kāi)展以來(lái)，國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（FCEV）的評(píng)估。該項(xiàng)目解決了對(duì)當(dāng)前燃料電池電動(dòng)汽車(chē)數(shù)據(jù)收集的需求，并試圖驗(yàn)證燃料電池電動(dòng)車(chē)性能和耐久性的提高。本報(bào)告概述了評(píng)估項(xiàng)目和合作伙伴，描述了NREL的評(píng)估方法，并提供了結(jié)果摘要。耐久性，燃油經(jīng)濟(jì)性，駕駛行為以及更多詳細(xì)結(jié)果將在報(bào)告中公布。

評(píng)估目標(biāo)

NREL支持美國(guó)能源部（DOE）在真實(shí)條件下對(duì)氫燃料電池電動(dòng)車(chē)進(jìn)行技術(shù)評(píng)估，以解決燃料電池電動(dòng)汽車(chē)性能和耐久性數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題。通過(guò)評(píng)估和分析FCEV的實(shí)際數(shù)據(jù)，通過(guò)其與DOE的計(jì)劃目標(biāo)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)FCEV技術(shù)進(jìn)展的評(píng)估。

DOE設(shè)定了技術(shù)目標(biāo)，以驗(yàn)證到2019年超過(guò)300英里范圍和5，000小時(shí)燃料電池耐久性的氫燃料電池電動(dòng)車(chē)，這與目前的輕型車(chē)輛技術(shù)和客戶期望（DOE 2015）有關(guān)。

自2003年以來(lái)，DOE已經(jīng)為NREL的國(guó)家燃料電池技術(shù)評(píng)估中心（NFCTEC）收集和交付FCEV數(shù)據(jù)項(xiàng)目提供資金，用于分析、匯總和報(bào)告。NFCTEC在第三方分析和專(zhuān)利驗(yàn)證中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

NFCTEC分析的目標(biāo)是：

根據(jù)DOE技術(shù)目標(biāo)驗(yàn)證技術(shù)性能

為早期研究和開(kāi)發(fā)提供反饋

獨(dú)立評(píng)估技術(shù)

評(píng)估對(duì)客戶、政府和其他決策者、供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)商而言至關(guān)重要的績(jī)效指標(biāo)

報(bào)告FCEV績(jī)效，以支持安全、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)轉(zhuǎn)型、生產(chǎn)和交付等領(lǐng)域的燃料電池和氫研究

調(diào)查基于時(shí)間的變化和基于利用率的性能

雖然這些類(lèi)別在NFCTEC分析的多個(gè)應(yīng)用程序中可能是一致的，但這些重要的原因和方式的詳細(xì)信息往往是特定于應(yīng)用程序的。

FCEV評(píng)估的具體分析類(lèi)別包括燃料電池組耐久性、系統(tǒng)規(guī)格、燃油經(jīng)濟(jì)性、效率、充電性能、可靠性、動(dòng)力、充電方法、功率和能量管理、燃料電池瞬變，典型的汽油車(chē)輛運(yùn)行等因素，以及在可能的情況下與當(dāng)前運(yùn)輸技術(shù)的比較。

項(xiàng)目合作伙伴

根據(jù)美國(guó)能源部的資助公告，DOE資助的行業(yè)合作伙伴收集并向NREL提供FCEV數(shù)據(jù)，以進(jìn)行匯總、分析和報(bào)告。項(xiàng)目合作伙伴包括六家原始設(shè)備制造商：通用汽車(chē)，本田，現(xiàn)代，梅賽德斯—奔馳，日產(chǎn)和豐田。每個(gè)項(xiàng)目合作伙伴在此評(píng)估項(xiàng)目中都包含多個(gè)車(chē)輛，稱(chēng)為FCEV車(chē)隊(duì)，共有六個(gè)車(chē)隊(duì)。這些車(chē)輛是即將上市和已經(jīng)上市的混合體，涵蓋了2005年到2012年的車(chē)型。

原始設(shè)備制造商至少每3個(gè)月向NREL提供道路車(chē)輛數(shù)據(jù)以進(jìn)行評(píng)估。 2017年，提供用于分析的公路FCEV數(shù)據(jù)的原始設(shè)備制造商數(shù)量減少至三個(gè)參與者：本田，現(xiàn)代和梅賽德斯—奔馳，車(chē)型跨越2008年至2016年的車(chē)型。在此階段，NREL的分析側(cè)重于跟蹤進(jìn)度和加油性能有助于告知FCEV和氫燃料站之間接口的能力，需求和差距。

圖1：NFCTEC燃料電池電動(dòng)車(chē)合作伙伴

背景技術(shù)

FCEV被設(shè)計(jì)成滿足絕大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)交通需求的產(chǎn)品。涵蓋了里程、加油時(shí)間、耐久性及易操作性。FCEV比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)（ICE）車(chē)輛更有效，并且僅排放水蒸汽和暖空氣作為尾氣排放。FCEV的運(yùn)行范圍與具有快速加油時(shí)間的傳統(tǒng)ICE車(chē)輛的市場(chǎng)價(jià)格相當(dāng)。這些屬性以及必要的氫氣基礎(chǔ)設(shè)施使FCEV能夠支持美國(guó)能源的多樣化、能源安全，同時(shí)減少美國(guó)運(yùn)輸部門(mén)的有害排放。自21世紀(jì)初以來(lái)，用于個(gè)人和車(chē)隊(duì)?wèi)?yīng)用的輕型FCEV產(chǎn)量有限。一些FCEV制造商（豐田，現(xiàn)代和本田）現(xiàn)在正在銷(xiāo)售商用車(chē)輛（Trainor和Joyce 2016；Hartline和Ingram 2015；Fuel Cells Bulletin 2016）。其他制造商一直在租賃商用FCEV（MercedesBenz），其余企業(yè)或者在各個(gè)開(kāi)發(fā)階段（通用汽車(chē)和日產(chǎn)）擁有FCEV，或者正在合作開(kāi)發(fā)商用FCEV。

截至2018年12月，美國(guó)有39個(gè)公共加氫站，加利福尼亞有33個(gè)零售站（AFDC 2018）。氫氣基礎(chǔ)設(shè)施也在國(guó)際上擴(kuò)展，在美國(guó)以外有232個(gè)活動(dòng)加氫站（HyARC 2018；Alazemi和Andrews 2015）。以加州為首的一些州已采取法規(guī)，增加替代燃料汽車(chē)市場(chǎng)份額，減少與運(yùn)輸相關(guān)的有害排放（State ZeroEmission Vehicle Programs 2013）。

這些法規(guī)提供了增加替代燃料汽車(chē)銷(xiāo)售的激勵(lì)措施，而氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)則有資格獲得滿足該州目標(biāo)的激勵(lì)措施。加利福尼亞州議案第8號(hào)法案為氫氣站提供了資金等相關(guān)基礎(chǔ)，已被證明對(duì)支持至少100個(gè)公共站點(diǎn)的氫氣基礎(chǔ)設(shè)施部署目標(biāo)至關(guān)重要。加州空氣資源委員會(huì)已完成對(duì)其燃料電池政策計(jì)劃的三次年度審查，最新一次于2017年8月（CARB 2017）。2017年年度報(bào)告包括9項(xiàng)主要調(diào)查結(jié)果，涵蓋了車(chē)站部署，車(chē)輛部署，車(chē)站經(jīng)濟(jì)性以及長(zhǎng)期需求和增長(zhǎng)以及可再生的氫氣。

先前關(guān)于FCEV和氫基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)驗(yàn)證工作是通過(guò)FCEV學(xué)習(xí)示范進(jìn)行的，該示范也稱(chēng)為受控氫燃料車(chē)隊(duì)和基礎(chǔ)設(shè)施示范和驗(yàn)證項(xiàng)目。這是美國(guó)能源部和整個(gè)行業(yè)進(jìn)行的一項(xiàng)巨大努力，始于2003年，并于2011年結(jié)束。汽車(chē)原始設(shè)備制造商和車(chē)站供應(yīng)商攜手合作，展示氫燃料電池技術(shù)。這項(xiàng)工作為氫燃料電池相關(guān)技術(shù)（汽車(chē)和車(chē)站）提供了資金，同時(shí)還向NREL提供數(shù)據(jù)，用于分析和報(bào)告關(guān)鍵結(jié)果。該評(píng)估項(xiàng)目繼續(xù)跟蹤燃料電池電動(dòng)汽車(chē)在引入和引入之前的進(jìn)展。這些數(shù)據(jù)使能源部能夠確定目標(biāo)是否得到滿足，并為其研究和開(kāi)發(fā)工作提供反饋。

圖2：OEM廠商參與燃料電池汽車(chē)時(shí)間表

評(píng)估方法

NREL與DOE和行業(yè)項(xiàng)目合作伙伴合作，作為從燃料電池示范項(xiàng)目收集的數(shù)據(jù)的中央數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，包括對(duì)FCEV、氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施、燃料電池公共汽車(chē)、燃料電池供電材料處理設(shè)備、固定式的評(píng)估動(dòng)力和燃料電池備用電源等元素在內(nèi)的信息進(jìn)行分析整理。為了保護(hù)行業(yè)合作伙伴提供的專(zhuān)有和商業(yè)敏感數(shù)據(jù)，DOE位于EERE辦公室的燃料電池技術(shù)辦公室在NREL建立了NFCTEC，以容納敏感數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析。

NFCTEC是一個(gè)安全的網(wǎng)絡(luò)外空間，可為少數(shù)經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的用戶提供訪問(wèn)權(quán)限。項(xiàng)目合作伙伴收集燃料電池系統(tǒng)和配套基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行、維護(hù)和安全數(shù)據(jù)。 NREL每季度接收數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)、處理和分析NFCTEC中的數(shù)據(jù)。內(nèi)部開(kāi)發(fā)的工具NREL Fleet Analysis Toolkit（NRELFAT）用于此數(shù)據(jù)處理、分析和報(bào)告。將單個(gè)系統(tǒng)、車(chē)隊(duì)和站點(diǎn)分析結(jié)果匯總到稱(chēng)為復(fù)合數(shù)據(jù)產(chǎn)品（CDP）的公共結(jié)果中，該結(jié)果顯示技術(shù)的狀態(tài)和進(jìn)度，而無(wú)需識(shí)別單個(gè)公司或顯示專(zhuān)有信息。在發(fā)布之前，該項(xiàng)目的行業(yè)合作伙伴審查CDP并提供他們的意見(jiàn)和批準(zhǔn)。

CDP使NREL能夠在不識(shí)別單個(gè)公司或其表現(xiàn)的情況下深入分析。這些CDP報(bào)告了技術(shù)和示范項(xiàng)目的進(jìn)展，重點(diǎn)關(guān)注最重要的成果。它們發(fā)布在NREL網(wǎng)站上，并在行業(yè)相關(guān)會(huì)議上發(fā)布。雖然原始數(shù)據(jù)由NREL保護(hù)以保護(hù)商業(yè)敏感和專(zhuān)有信息，但個(gè)性化數(shù)據(jù)分析結(jié)果作為詳細(xì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品（DDP）提供給合作伙伴。 這些DDP確定了對(duì)CDP的個(gè)人貢獻(xiàn)，旨在幫助公司改進(jìn)燃料電池技術(shù)，但不向公眾提供。

圖3：NREL使用NFCTEC進(jìn)行匯總數(shù)據(jù)分析

結(jié)果摘要和結(jié)論

自2006年以來(lái)，NREL的NFCTEC已經(jīng)完成了對(duì)累計(jì)超過(guò)740萬(wàn)英里的230輛車(chē)輛的分析。此處提供的所有數(shù)據(jù)結(jié)果均用于當(dāng)前評(píng)估，除非特別歸因于學(xué)習(xí)示范。由于各自的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃，OEM之間目前的FCEV技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)代表各不相同。

目前的FCEV評(píng)估分析包括以下類(lèi)別：耐久性、部署（例如，包括的車(chē)輛數(shù)量）、系統(tǒng)規(guī)格、范圍、燃油經(jīng)濟(jì)性、效率、充電性能、可靠性、功率和能量管理，燃料電池瞬變（例如，燃料電池功率快速增加或減少的頻率）、排放以及針對(duì)技術(shù)目標(biāo)和典型汽油車(chē)輛操作的基準(zhǔn)。所有公開(kāi)結(jié)果均可在NREL的FCEV評(píng)估網(wǎng)站上獲得。

燃料電池耐久性在過(guò)去十年中穩(wěn)步顯著提升，自2006年以來(lái)，燃油經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際行駛里程也有所增加。NREL觀察到FCEV以類(lèi)似于傳統(tǒng)汽油車(chē)輛的方式運(yùn)行以用于駕駛和加油，但是有一些行為更能代表FCEV運(yùn)行，而不是由個(gè)別駕駛員使用。

分析結(jié)果顯示了電壓耐久性、系統(tǒng)重量和體積容量、比功率和功率密度的關(guān)鍵DOE指標(biāo)的進(jìn)展。

在過(guò)去10年中，NFCTEC完成了對(duì)累計(jì)超過(guò)700萬(wàn)英里的230輛公路車(chē)輛的分析。目前分析的數(shù)據(jù)來(lái)自47輛汽車(chē)和3輛整車(chē)廠，車(chē)型年跨越2008年至2017年。燃料電池的耐久性在過(guò)去十年中穩(wěn)步顯著提高，在過(guò)去10年中，道路燃油經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際行駛范圍也有所增加。

本評(píng)價(jià)項(xiàng)目中用于跟蹤和驗(yàn)證系統(tǒng)耐久性的兩個(gè)參數(shù)是預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間為10％的電壓降低和實(shí)際運(yùn)行時(shí)間。燃料電池耐久性結(jié)果最初于2006年公布（第一代學(xué)習(xí)示范項(xiàng)目）。自2006年以來(lái)，耐久性提高了1．5倍。車(chē)輛里程表的最大值為296，300英里（約10％的車(chē)輛已超過(guò)100000英里），最大燃料電池運(yùn)行時(shí)間為5605小時(shí)。

圖4：關(guān)鍵FCEV指標(biāo)與DOE目標(biāo)的摘要

翻譯：武魏楠＠ERR能研微訊

編輯：Yeti＠ERR能研微訊

校核：成功＠ERR能研微訊

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本文圖片來(lái)源于美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室，版權(quán)歸原作者所有。