2018美国燃料电池公交车辆现状

翻译：武魏楠＠ERR能研微讯团队

编辑：Yeti＠ERR能研微讯团队

校核：成功＠ERR能研微讯团队

2018年12月，美国国家可再生能源实验室发布《2018美国燃料电池公交车辆现状》，在此ERR能研微讯研究团队对报告的主要部分进行了翻译，分享给大家，欢迎转发扩散！

本报告总结了美国燃料电池电动公交（FCEB）发展的进展，并讨论了在运输过程中引入燃料电池推进的成就和挑战。该报告提供了美国能源部（DOE）国家可再生能源实验室（NREL）对燃料电池公交车研究结果的评估。由美国运输部，州政府机构和私营部门资助的早期FCEB数据有助于DOE燃料电池技术办公室支持的未来早期研究和开发。

美国燃料电池电动公交汽车商业化进程

NREL认为这些FCEB设计已经到达了7级或8级的水准，即能够在相关的环境中进行全面的验证。在目前的发展阶段，FCEB在资本和运营成本方面依然高于传统的柴油和CNG（压缩天然气）公交技术。

考虑到柴油和压缩天然气公交车都是成熟技术（达到9级），而FCEB仍处于早期部署阶段。该报告结合了所有FCEB示范的结果，跟踪FCEB行业在实现技术目标方面的进展（如表ES－1所示），记录吸取的经验教训，并讨论了燃料电池技术在公交领域的商业可行性。

2018年的总结结果主要集中在2017年8月至2018年7月，包括对运营成本、计划和非计划成本以及每英里系统成本的最新分析。报告中提出的主要结果来自两个不同的燃料电池主导技术路线的五个示范项目：

加利福尼亚州SunLine运输局的美国燃料电池公共汽车项目

加州大学欧文分校（UCI）的美国燃料电池公共汽车项目

奥兰治县交通管理局（OCTA）的美国燃料电池公共汽车项目

斯塔克地区交通管理局（SARTA）的美国燃料电池公共汽车项目

由加利福尼亚州Alameda－Contra Costa Transit区（AC Transit）领导的零排放湾区示范小组

AC Transit的公共汽车已达到高龄，因此NREL已完成对该区域公交车的全面分析。跟踪这些公交车的寿命对于验证该技术是否能够满足公交系统的寿命和可靠性目标非常重要。来自AC Transit车队的数据仅限于英里数、燃料电池时数和道路呼叫分析。

能源部和美国运输部的联邦运输管理局（FTA）共同制定了FCEB的性能和成本目标。这些目标是根据行业投入划分的，包括临时目标和商业化的最终目标。 FCEB技术继续在满足可靠性和耐久性技术目标方面取得进展，同时还降低了成本。表ES－1总结了报告中FCEB与这些目标相比的表现。

a本报告中的结果摘要代表了所列示范的数据：从每次示范开始到2018年7月截止；

b现有车队累计到2018年7月的总数；这些公共汽车尚未达到使用寿命；

c对于DOE ／ FTA目标，发电厂被定义为燃料电池系统和电池系统。燃料电池系统包括支持子系统，例如空气，燃料，冷却剂和控制子系统。不包括电力电子，电力驱动和储氢罐；

d发电厂小时的状态仅适用于燃料电池系统；电池寿命小时数不可用；

e最高时的发电厂是从转移前累计超过6，000小时的老一代公共汽车转移出来的；

f应该可以在不增加填充时间的情况下进行多次顺序加油；

g成本目标预计为每年400个系统的产量。此生产量仅用于分析目的，并不代表预期的销售水平；

h FCEB最近订单的报告成本为120万美元；

i不包括发电厂的中期改造；

j基于燃油经济性和95％的油箱容量。

DOE ／ FTA为燃料电池推进系统设定了4～6年（或25，000小时）耐久性的最终性能目标，中期目标为18，000小时。NREL去年在数据收集中增加了8辆新公交车，使公交车总数达到27辆。NREL追踪的燃料电池发电厂（FCPP）继续积累大量工时。 NREL现在已经收集了公共汽车的数据超过其使用寿命的一半——8年。去年的报告记录了单个FCPP超过25，000小时而没有修复或更换电池。在本报告分析期结束时（2018年7月），该FCPP现已超过29，000小时。九个FCPP超过20，000小时。该组时长的平均值为13，236小时。由于增加了新公交车，这比去年的平均水平要低。最老的车队平均时间为23，364小时。

FCEB的可用性范围从55％到88％，总体平均值为72％。与公共汽车相关的问题—例如制动器，悬架，空气系统和空调—构成了大部分不可用的天数（36％）。燃料电池系统问题构成了不可用时间的25％，这归因于工厂组件的平衡而不是燃料电池的问题。混合动力系统问题——包括牵引电机，冷却系统和逆变器等组件的问题——占不可用天数的19％。

公交车维修费用的中期目标是每英里0．70美元，最终目标是每英里0．40美元。大多数FCEB仍在保修范围内或得到延长服务合同的支持，因此大部分维护成本都是劳动力成本。虽然旧公共汽车的零件成本有所增加，但零件来自通常随着年龄的增长而磨损的公交系统。AFCB的平均维护成本为定期维护0．09美元，非计划维护0．40美元，每英里总计0．49美元。

FCEB表现持续改善。然而，要使该技术具有商业可行性，仍然需要克服一些挑战。挑战包括以下内容。

燃料电池系统问题 － 机构报告说燃料电池已经被证明是稳健的，并且大多数燃料电池系统问题涉及工厂平衡中的组件。鼓风机，压缩机以及有时管道泄漏导致公共汽车停机。这些代理商与原始设备制造商（OEM）合作良好，但仍有问题需要更换部件。

零件供应 － 运输代理商仍然遇到一些有关交付时间较长的总线组件可用性的问题。虽然某些组件的情况有所改善，但各单位已主动寻找其他供应零件的方法。即将到来的FCEB项目正在购买北美原始设备制造商使用与传统技术相同平台建造的公交车。共用传统的总线部件将有助于提高更换部件的可用性并降低部件成本。

范围问题 －  FCEB的有效范围取决于燃料经济性和完全填充氢气罐的能力。在罐冷却后，罐压力小于350bar。代理商报告说，在完成预定服务之前，这可能导致公共汽车燃料运行不足。为避免以比所需更少的燃料发送公共汽车，一些代理商在早上将燃料箱顶出。这增加了劳动时间，对于典型的运输操作而言不是最佳的。AC Transit报告了此问题，并一直与其工作站和OEM合作伙伴合作解决方案。站点设定值已增加到380 bar，因此冷却后的最终压力接近350 bar。

FCEB和基准公交汽车月度可用情况

FCEB不可用的原因

氢燃料的获取和成本 － 获得廉价的氢燃料仍然是部署FCEB的运输机构面临的重大挑战。这对OCTA来说尤其具有挑战性，OCTA在决定建造氢气站之前开始运营其FCEB。在示范项目的早期阶段，OCTA与UCI合作使用其氢气站。该站的氢气成本平均约为每公斤13美元。当UCI和OCTA之间的协议于2018年5月结束时，UCI选择停止为OCTA公共汽车提供服务。OCTA不得不寻找其他解决方案来为公交车提供燃料。虽然该地区还有其他零售站，但目前的零售价格非常高 ——每公斤16美元。其他机构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还需要人工成本来为车站提供燃料和驾驶巴士。

加油站问题 － 运输机构报告说，大多数氢气站问题涉及压缩机故障。冗余（多个压缩器）有助于避免站点停机，但站点提供商的快速响应时间对于维护总线服务非常重要。运输机构建议与车站提供商协商服务合同，以涵盖维修的响应时间。

FCEB和基准公交车的燃料经济

维修费用分析

维修费用比较

部署FCEB的培训 － 运输机构不能过分强调培训员工的必要性。这包括培训操作员在技术的不同启动和关闭程序以及在路线故障时应采取的措施。维护人员需要接受有关他们可能不熟悉的多个系统的安全，定期维护，诊断和维修的培训。派遣操作员还需要了解一些程序，以便他们可以协助操作员调用公交车问题。对该技术感兴趣的运输机构应为该组织内的多个团体制定全面的培训计划。

与OEM的合同应包括足够的时间进行初始培训。数据和分析的结果表明，以下领域可以从额外的早期研究和开发中受益，包括但不限于：

研究和开发工厂组件（如空气压缩机，鼓风机和泵）对燃料电池平衡提高可靠性和耐用性；

研究和开发氢气站压缩机以提高可靠性；

开发和演示低温压缩氢气罐以增加总线范围。