2018年12月，美國國家可再生能源實驗室發(fā)布《2018美國燃料電池公交車輛現(xiàn)狀》，在此ERR能研微訊研究團隊對報告的主要部分進行了翻譯，分享給大家，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴散！
本報告總結(jié)了美國燃料電池電動公交（FCEB）發(fā)展的進展，并討論了在運輸過程中引入燃料電池推進的成就和挑戰(zhàn)。該報告提供了美國能源部（DOE）國家可再生能源實驗室（NREL）對燃料電池公交車研究結(jié)果的評估。由美國運輸部，州政府機構(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)。
美國燃料電池電動公交汽車商業(yè)化進程
NREL認為這些FCEB設計已經(jīng)到達了7級或8級的水準，即能夠在相關的環(huán)境中進行全面的驗證。在目前的發(fā)展階段，F(xiàn)CEB在資本和運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)（達到9級），而FCEB仍處于早期部署階段。該報告結(jié)合了所有FCEB示范的結(jié)果，跟蹤FCEB行業(yè)在實現(xiàn)技術(shù)目標方面的進展（如表ES－1所示），記錄吸取的經(jīng)驗教訓，并討論了燃料電池技術(shù)在公交領域的商業(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，包括對運營成本、計劃和非計劃成本以及每英里系統(tǒng)成本的最新分析。報告中提出的主要結(jié)果來自兩個不同的燃料電池主導技術(shù)路線的五個示范項目：
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(qū)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(qū)（AC Transit）領導的零排放灣區(qū)示范小組
AC Transit的公共汽車已達到高齡，因此NREL已完成對該區(qū)域公交車的全面分析。跟蹤這些公交車的壽命對于驗證該技術(shù)是否能夠滿足公交系統(tǒng)的壽命和可靠性目標非常重要。來自AC Transit車隊的數(shù)據(jù)僅限于英里數(shù)、燃料電池時數(shù)和道路呼叫分析。
能源部和美國運輸部的聯(lián)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(jù)行業(yè)投入劃分的，包括臨時目標和商業(yè)化的最終目標。 FCEB技術(shù)繼續(xù)在滿足可靠性和耐久性技術(shù)目標方面取得進展，同時還降低了成本。表ES－1總結(jié)了報告中FCEB與這些目標相比的表現(xiàn)。
a本報告中的結(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)有車隊累計到2018年7月的總數(shù)；這些公共汽車尚未達到使用壽命；
c對于DOE ／ FTA目標，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)動和儲氫罐；
d發(fā)電廠小時的狀態(tài)僅適用于燃料電池系統(tǒng)；電池壽命小時數(shù)不可用；
e最高時的發(fā)電廠是從轉(zhuǎn)移前累計超過6，000小時的老一代公共汽車轉(zhuǎn)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(tǒng)的產(chǎn)量。此生產(chǎn)量僅用于分析目的，并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(fā)電廠的中期改造；
j基于燃油經(jīng)濟性和95％的油箱容量。
DOE ／ FTA為燃料電池推進系統(tǒng)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(shù)據(jù)收集中增加了8輛新公交車，使公交車總數(shù)達到27輛。NREL追蹤的燃料電池發(fā)電廠（FCPP）繼續(xù)積累大量工時。 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(jié)束時（2018年7月），該FCPP現(xiàn)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。由于增加了新公交車，這比去年的平均水平要低。最老的車隊平均時間為23，364小時。
FCEB的可用性范圍從55％到88％，總體平均值為72％。與公共汽車相關的問題—例如制動器，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?；旌蟿恿ο到y(tǒng)問題——包括牽引電機，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(shù)FCEB仍在保修范圍內(nèi)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交系統(tǒng)。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(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 － 機構(gòu)報告說燃料電池已經(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。鼓風機，壓縮機以及有時管道泄漏導致公共汽車停機。這些代理商與原始設備制造商（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制造商使用與傳統(tǒng)技術(shù)相同平臺建造的公交車。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(fā)送公共汽車，一些代理商在早上將燃料箱頂出。這增加了勞動時間，對于典型的運輸操作而言不是最佳的。AC Transit報告了此問題，并一直與其工作站和OEM合作伙伴合作解決方案。站點設定值已增加到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 － 獲得廉價的氫燃料仍然是部署FCEB的運輸機構(gòu)面臨的重大挑戰(zhàn)。這對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營其FCEB。在示范項目的早期階段，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(xié)議于2018年5月結(jié)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，但目前的零售價格非常高 ——每公斤16美元。其他機構(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 － 運輸機構(gòu)報告說，大多數(shù)氫氣站問題涉及壓縮機故障。冗余（多個壓縮器）有助于避免站點停機，但站點提供商的快速響應時間對于維護總線服務非常重要。運輸機構(gòu)建議與車站提供商協(xié)商服務合同，以涵蓋維修的響應時間。
FCEB和基準公交車的燃料經(jīng)濟
維修費用分析
維修費用比較
部署FCEB的培訓 － 運輸機構(gòu)不能過分強調(diào)培訓員工的必要性。這包括培訓操作員在技術(shù)的不同啟動和關閉程序以及在路線故障時應采取的措施。維護人員需要接受有關他們可能不熟悉的多個系統(tǒng)的安全，定期維護，診斷和維修的培訓。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。對該技術(shù)感興趣的運輸機構(gòu)應為該組織內(nèi)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(shù)據(jù)和分析的結(jié)果表明，以下領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，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(fā)氫氣站壓縮機以提高可靠性；
開發(fā)和演示低溫壓縮氫氣罐以增加總線范圍。
翻譯：武魏楠＠ERR能研微訊團隊
編輯：Yeti＠ERR能研微訊團隊
校核：成功＠ERR能研微訊團隊
