英语原文共 35 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
世界氢燃料电池电动客车现状
摘要：本文综述了燃料电池电动汽车(FACC)在北美和欧洲的示范项目的背景和现状。关键性能指标包括累积里程，可用性，燃油经济性，燃料成本，道路呼叫和氢燃料。今天的燃料电池客车突出显示使用的最先进的技术。介绍了现有的氢燃料基础设施。文章还介绍了在这些项目中遇到的挑战、经验教训以及当前和未来的业绩目标。
1介绍
多年来，发达国家在改善人口稠密的大都市的空气质量方面取得了巨大进展，并主张使用替代石油能源作为减少与交通有关的空气污染的途径。重型车辆，特别是氢燃料电池驱动的电动客车，将是任何实现空气质量和减少污染目标的计划中的一个重要组成部分。
有许多实验，燃料电池电动汽车的环境效益和经济效益（FCEBs）超过传统的柴油或柴油混合动力车。FCEBs是更省油的[ 1 ]如图1所示。这些巴士没有局部排放，噪音降低，并大幅减少温室气体排放在轮对轮的上基础没有一定的性能，范围和路线的灵活性问题被发现在其他零排放技术[ 2 ]。运输中使用燃料电池减少了对石油的依赖和价格波动的不利影响。由于这些原因，FCEBs开始走向商业化，FC巴士和FC厂商数量在稳步增长（图2）。在全球范围内有100辆公共汽车作为示范项目，FCEBs正在满足政府和交通局在技术性能、可靠性和耐久性等指标。然而，达到完全商业化的FCEBs仍然有一些障碍。这些障碍主要包括燃料电池电力系统的耐久性、燃料电池汽车的初始资本成本较高以及氢的供应和成本。这些障碍将被克服随着燃料电池技术的不断改进，大批量制造，和大型加氢设施的建立（每天1000公斤）。表1 [ 3 ]总结了当前活跃在世界上的FCEBs。其中大部分位于北美洲和欧洲。总的来说，他们已经积累了超过300万英里的成功运行经验。
在美国，联邦运输管理局于2006成立了国家燃料电池巴士计划，以推动商业化的FCEBs。该项目提供了近9千万美元，自2006年以来促进清洁的发展和测试、运输业绿色燃料来源。截至2013年8月，有18个活跃的FCEBs在六个地点被示范[ 4 ]。18个公交车中有14个在加利福尼亚州。这审查总结了从2012年8月份至2013年7月收集的数据，来自五个不同的FCEBs示范四交通机构。其中包括12 辆带有ClearEdge燃料电池的Van Hool客车。
Power(前身UTC Power)燃料电池(ZEBA)，位于加利福尼亚州奥克兰的AC中转；4辆带ClearEdge动力燃料电池(Nutmeg)的Van Hool巴士，位于哈特福德CTTRANSIT；1辆带Ballard燃料电池的NewFlyer巴士和1辆Eldorado巴士上装有Ballard燃料电池，位于Sunline千棕榈，CA；和一辆带加氢燃料电池的Proterra巴士，位于德克萨斯州首都大都会。
在欧洲，HyFLEET-CUTE的示范项目与30辆全尺寸戴姆勒巴士在10个城市行驶了一百三十万英里在2003年至2010年[5]。这些公共汽车以12千瓦氢燃料电池为主。在HyFLEET--CUTE的成功的基础上，欧洲燃料电池客车CHIC(欧洲城市清洁氢[6])示范项目目前在5个国家有26个处于第一阶段的FCEBs：瑞士5辆带有AFCC燃料电池的戴姆勒公共汽车，5辆Van Hool公共汽车带巴拉德燃料电池，8辆Wright Bus客车装有Ballard燃料电池，8辆带有AFCC燃料电池戴姆勒客车在意大利使用。这支车队将在2011年至2017年期间运行，目的是实现若干性能目标，从而使这项技术更容易融入当今的公共交通标准。这些CHIC项目由联合技术倡议组织(JTI)、燃料电池和氢气联合企业(FCH-JU)和一组行业合作伙伴提供支持和资助。
此外，欧洲的High V.LO城市项目[7]正在意大利、苏格兰和比利时三个国家部署14个FCEBs(全部为Van Hool 巴士)。Hytrant是欧盟批准的另一个项目，根据该计划，Van Hool和Ballard将向苏格兰阿伯丁市提供6辆燃料电池巴士，其设计类似于High V.LO城市公共汽车。这些项目的目的是建立一个成功的燃料电池巴士运营场所网络，即卓越清洁氢巴士中心(CHBCE)，将High V.LO城市站点与欧洲类似的燃料电池巴士示范连接起来。High V.LO城市和Hytranst项目都是通过欧盟的JTI项目来支持的。
在加拿大，BC公交公司运营了一支20辆装有巴拉德燃料电池的New Flyer巴士，这些巴士都是在2010年冬季奥运会前及时部署的。这支车队是惠斯勒度假村中转服务的骨干，已经超过了一百九十万多英里的运营里程[8]。它仍然是一支在单一地点运行的最大燃料电池车队。它还需要世界上最大的氢加气站为车队提供燃料，其分配能力为每天1000公斤。氢气以液体的形式运输和储存，并以气态分配到车队中。
在日本，日野（丰田汽车子公司和唯一的燃料电池公共汽车的参与者）运行6 FCEBs 90千瓦丰田燃料电池在各种位置[ 9 ]。在爱知世博会上，这些巴士于2005年首次作为摆渡车投入使用。尽管丰田是致力于轻型燃料电池汽车的汽车制造商之一，但对汽车市场的兴趣尚还不明确。
在韩国，情况类似于日本。现代是关键的燃料电池/原始设备制造商的参与者。现代致力于在2014之前开发商用轻型燃料电池汽车，但巴士的计划尚不清楚。一种40英尺长的现代巴士装有160千瓦现代燃料电池自2006年以来，在首尔和济州岛的之间服务运行。现代与首尔有一份合同，从2013起开始供应多种FCEBs[10]。
在中国，自2005年以来，FCEBs已被部署到具有全球聚焦的重大活动中，包括2008年夏季奥运会的3辆公交车和2010年上海世博会的6辆公交车[11]。在2010年的11月和12月，一支由50多辆燃料电池巴士组成的车队负责运送运动员和政府官员在广州亚运会期间。现在这些示范巴士线路不再服务。2013年9月，巴拉德宣布了一项多年协议，支持在中国市场的Azure氢燃料电池巴士项目[12]。
在巴西和印度，在未来几年内计划部署数十个装有Ballard燃料电池的FCEBs[13，14]。
本文综述了FCEBs在全球范围内的部署性能数据、燃料电池技术在FCEBs中的应用现状、目前氢燃料基础设施，并对下一代FCEBs进行了预测和目标。
2燃料电池巴士在美国的活动
美国的FCEBs发展的时间表如图3所示。在2006年，联邦交通管理局(FTA)制定了国家燃料电池巴士计划(NFCBP)，以推进FCEBs的研究和示范。这个多年的、费用分摊的计划已经被提供了超过一亿八千万美元(包括50%的成本份额)。各种研究项目、FCEBs示范、组件开发项目和外联项目。这些项目是通过三个非营利性的CALSTART财团(加利福尼亚州Pasedena)、运输和环境中心(CTE，亚特兰大)和东北高级车辆联盟(NAVC，波士顿)来管理的。国家可再生能源实验室(NREL)作为第三方评估机构获得资助，以评估在该项目下展示的公共汽车的可行性。
除了目前正在进行的项目和表1所列的项目外，明年还将部署7个FCEBs。除了NFCBP之外，FTA还资助了几所大学和运输机构的燃料电池巴士研究。详细情况载于最近的FTA报告[15]。
2.1工作数据
本节中提出的数据由国家可再生能源实验室(NREL)汇编，是截至2013年7月的最新公布结果[4]。这些数据来自四个机构的五个不同的FCEB演示：AC Transit、CTTRANSIT、Sunline和CapitalMetro。除了本节中介绍的FCEB之外，所有的FCEB都有以燃料电池为主的混合系统。Proterra巴士是电池的主要系统。表2提供了FCEBs的一些规格。FCEBs如图4所示。
为所有三个机构提供了传统的基线巴士数据，以便与FCEBs的数据进行比较。至于AC Transit和CTTRANSIT，主要是与柴油巴士作比较。Sunline的基线巴士是CNG，因为该机构没有经营柴油巴士。
2.1.1.总里程和总时长
表3总结了FCEB每辆公共汽车的英里数、小时数、平均速度和平均月里程。Sunline的平均时速最高，为每小时15.3英里，其次是Nutmeg巴士，时速为12.8英里。Sunline AT巴士主要在一条特定的路线上行驶，虽然有几个路线AFCB经营服务区内。在AC Transit服务的Zeba公共汽车的平均速度最低，只有9英里/小时。过境机构继续运营燃料电池巴士，里程比其基线巴士少；然而，燃料电池巴士的行驶里程总体呈上升趋势。图5显示燃料电池巴士及其各自的基线巴士的平均每月巴士使用量。一些公共汽车每天运营20小时，每周7天。
2.1.2可用性
可用性是指计划运营的公共汽车的天数所占公共汽车实际可用的天数的百分比。表4概述了各运输机构燃料电池巴士的供应情况。可用性因站点而异，最低为31%，最高为81%。该小组的平均可用性为69%。图6通过以下方式跟踪FCEBs的每月可用性项目。可用性百分比显示为每个项目的单独行，所有FCEBs的总平均值合并为深蓝色。
SLAFCB(在图中显示为深绿色线)的可用性相当好，在12个月中的7个月中，在85%目标上或更高。2013年3月，这辆公共汽车发现了一种冷却剂泄漏，很难找到。这个问题最终被追溯到散热器，导致数据周期结束时可用性下降。
ACT ZEBA(图中的中蓝线)巴士在数据周期开始时停止服务当氢气站关闭时候。一旦这些公共汽车投入使用，其可用性就会比过去的可用性数据有所增加。CTTRANSIT(浅蓝线)的巴士设计与ZEBA巴士相同。这一期间的可用性开始很低，但随着时间的推移有所增加。这四辆巴士中的一辆被转移到密歇根州的弗林特，并在那里服务了整个数据期间。计划中的示范活动于2013年初结束时，ClearEdge Power终止了CTTRANSIT剩余三辆巴士的服务。ClearEdge公司已经做出了一个商业决策，把重点放在稳定的电力市场上，并将把公共汽车的所有权转移给其他各方。
德克萨斯州的Proterra公共汽车在计划的示范中遇到了几个问题，导致停运时间延长。主要问题是混合动力推进系统和燃料电池。12月份的公共汽车可用率计算为100%辆，但这个月内只安排了8天。
图7显示了每月的总可用性，并显示了巴士不能按类别分类的原因。图表中的蓝线是所有五个示范项目中公共汽车的每月综合可用率。叠加的条形图显示每个系统一个月不能使用公共汽车的总天数。影响公共汽车可用性的大多数问题是一般维修（52%），其次是牵引电池（21%）、燃料电池系统（20%）和混合动力系统（7%）。
2.1.3燃油经济性
图8显示每一种FCEBs的平均燃油经济性(每加仑柴油当量英里)，与同一地点的常规基线巴士技术相比。混合燃料电池系统的燃油经济性往往因距离而异，取决于工作周期。与类似服务的基线巴士相比，FCEBs的燃油经济性继续得到改善。新的FC巴士设计的燃油经济性是柴油巴士的两倍。FTA的燃油经济性指标至少是柴油客车的两倍。燃料电池显示，燃油经济性提高了1.8至2.4倍，比柴油和CNG基线客车的燃油经济性高出一倍。
2.1.4Roadcalls
道路呼叫或收入车辆系统故障是在服务巴士的故障，导致巴士在路线上更换或造成重大延误的时间表。如果巴士在中途停留期间被修理，并保持行程安排，则不会记录下道路呼叫。图9英里之间的道路呼叫(MBRC)，所有的道路呼叫，推进相关的道路调用，以及燃料电池系统专用的道路呼叫FCEBs在数据期间。灰色虚线标志着所有MBRC(4000)的目标，棕色和红色线是FC系统2016年和最终目标(分别为15000英里和20000英里)。最近的数据显示，FC MBRC已经增加到17558英里，超过了2016年的目标。虽然巴士MBRC的费率仍然低于目标，但其原因并不是由燃料电池造成的。
2.1.5加注氢燃料
NREL跟踪了所有现场FCEBs的总氢使用量。自从第一辆公共汽车在2006到2013年间投入使用以来，这些FCEBs已经被加注了超过15万公斤的氢，没有任何燃料安全事故。随着新公共汽车投入使用，氢的排放量继续增加。图10显示了三种主要地点的总氢分配量。在2012至2013年间的数据期间，这三个地点的燃料消耗总量为35，754公斤氢，共1835次。这些燃料电池占主导地位的FCEBs的平均填充量约为19.5公斤/次。
2.2.成就和挑战
虽然公共汽车性能和燃料电池系统的耐久性继续改善，但要将FCEBs的技术转向商业产品，仍有重大挑战要克服。本节概述当前的挑战以及从最近的问题中吸取的经验教训。
2.2.1组件集成/优化
在过去几年中，制造商继续致力于系统集成和优化问题，这仍然是FCEBs面临的主要挑战之一。当新的FCEBs设计首次投入使用时，就会出现一个典型的突破期，即制造商审查早期的性能结果并进行更改。优化和纠正任何出现的问题。当新的问题出现在实验室测试中时，这一突破期可能需要很多个月的时间。在许多情况下，问题是来自不同子系统之间的通信问题，可以通过软件更新来解决。
2.2.2氢燃料的加注
获得氢燃料仍然是采用任何燃料电池车辆的最大障碍之一。一些示范项目因燃料供应问题而被推迟。这是有必要在运输机构建立大型车站，以便处理更大的公共汽车车队。其中一个车站于8月份在AC Transfer公司的埃默里维尔分部开始运营[1]。埃默里维尔站是轻型燃料电池电动汽车和FCEBs的组合设施.。氢由两个来源提供：液氢输送和太阳能电解槽.。电解槽每天能产生65公斤氢。当与输送的液氢相结合时，空间站每天可释放多达600公斤的氢。
2.2.3FCEBs发展小组
开发一种新的公共汽车推进系统需要一支团结一致的制造商团队，以找到和解决一些
全文共7695字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[12440]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
