5．支持氢燃料电池公共汽车商业化发展的其他方面

新巴士燃料项目中还有一些问题应得到进一步关注，因为它们可能会改善未来氢燃料电池技术商业化发展的前景。比如在加油过程中测量氢气质量和数量的技术在未来需要得到进一步发展。

使用氢燃料电池的公共汽车行业的商业化发展需要在新巴士燃料项目的范围之外进行进一步开发和研究 如：什么是最佳契约要素，怎样才能够在所有相关方之间公平地分担风险，成本和收入？什么样的合同框架能够支持加氢站的运营商高效地执行任务以确保加油量的供给？

考虑到不同的加氢站概念，这些问题值得进一步调查与研究。

6.总结

在新巴士燃料项目中，共有13个案例在12个地点展开了研究调查，同时必须满足个别条件和个别项目的限制。这些限制包括了与当地条件相关的众多挑战如地形和气候，巴士运营商的情况，如现有的公共汽车站或国家监管框架的限制。尽管现有要求有很大的变化，但开发合适的加氢站的解决方案可以用于新巴士燃料项目的所有案例中。这使得巴士运营商和基础设施供应商能够开展密切合作，也代表着目前新巴士燃料项目最重要的成果。所有解决方案考虑的前提是组件和技术在今天已经可以使用，这同时也证明了基础设施建设中并没有与氢有关的技术限制。此外，与早期项目相比，新巴士燃料项目可以显著改善与氢有关的基础设施的经济表现。三个案例研究遵循不同的加氢站技术概念，并达到了氢的目标成本范围4 - 6euro;/ kg 氢气。然而对于缺少目标的成本研究范围，最主要的原因和障碍是鉴定不足。

本文件总结了技术经济开发案例研究的特点和从中吸取的教训和建议，同时解决了三个主要的利益问题，并进一步改进了加氢站的技术和目标，从而提高了氢燃料电池公交车的成本竞争力。

对巴士运营商和运输机构的建议是：

bull;考虑氢气和柴油加油的根本区别

bull;建立适当的初始规模

bull;确保基础设施和采购规模应与日益增长的公交车队数量充分相关

bull;选择模块化的加氢站设计找到可靠性和成本两者之间的适当平衡

bull;为加氢站提供灵活运作的设计

bull;努力降低企业的营运成本

bull;尝试与其他公交运营商合作，为巴士和巴士的联合采购提供加氢站基础设施

bull;确认的采购流程

对政策制定者的建议是：

bull;减少用电的税费

bull;制定一个监管框架来允许氢气参与电网平衡服务

bull;协调欧盟内的法规，守则和标准

bull;延长当地空气质量法规

对氢气基础设施供应商和氢气社区的建议：

bull;改进现有技术并开发新的解决方案

bull;开发合适的商业模式和合同框架

bull;加强检查氢气的质量

bull;致力于350 巴压力下的氢燃料的技术研究

事实上，第一批新巴士燃料的参与者已经完成了招标程序，促进了加氢站的安装，这强调了氢气公交车和与加氢站相关的基础设施的使用在今天的许多地方都是可行的。 在最近启动的MEHRLIN项目中，安装了七个加氢站，用于在欧洲不同地点为燃料电池公交车油箱加油，并评估其技术，环境，经济和绩效。 行动是明确的，预计加氢站不仅会在技术经济绩效方面取得进一步的进步，而且还会在法律和监管框架方面取得进一步的进展。 这些进步将支持氢气公交车与传统和其他零排放公交车技术相比更具有竞争力，也将使其成为污染较少且碳排放量较低的未来的公共交通工具。

1.介绍

1.1本文件的目的

使用氢燃料电池公共汽车是使公共交通更具可持续性的一种非常有前途的方法。氢燃料电池公共汽车可以避免局部污染物的排放，例如氮氧化物即一氧化氮和二氧化氮，以及颗粒物质（PM）。这些污染物影响着城市地区的群众健康和空气质量。巴士还可以减少噪音污染，并提高燃料生产出能源的能力。根据燃料的来源，由公共交通引起的温室气体排放总量可显著减少。由于这些和其他方面的好处，再加上它们的运行效率的提升，一些活动已经解决了氢气巴士的使用问题，例如， STEP（2001-2005），ECTOS（2001-2005年），CUTE（2001-2006），H y FLEET：CUTE（2006-2009），CHIC（2010 - 2016年）等项目。 新巴士燃料项目侧重于大规模加氢站（加氢站），这将是部署大量燃料电池公共汽车所必需的条件。

氢气的生产和实施加油的基础设施是以氢气为燃料的公交车提高经济性和可靠性的关键点。本指导文件是为项目经理，特别是公交运营商或运输机构的员工以及各种项目管理团队负责人启动加氢氢气公交车的加氢站工程提供设计和实施方案。由于加氢站的开发是一项复杂的任务，其设计方案众多，会带来若干技术和组织方面的挑战，并且由于理想的加氢站受到各利益相关方的目标，要求和优先事项的影响，因此需要一定的支持和指导以成功实施氢气供电的燃料电池巴士。对于在氢气巴士和新巴士燃料基础设施领域缺乏经验的实体，本指导性文件拟利用在项目内进行的13个案例研究中所产生的知识和经验，并将其传播给其他感兴趣的利益相关者。除了部分有关特定组件和完整的定量技术经济信息的加氢站解决方案外，该文件还为有效的项目管理者提供了一个组织框架，该框架是基于新巴士燃料联盟的经验而开发的。

总之，本指导性文件内容大致如下：

bull;表示可用于加氢站的技术的关键信息

bull;提出启动氢气公交车的计划和实施加氢站的框架

bull;为利益相关方对话流程和加氢站规范的相关定义提供建议

bull;有助于确定各种利益相关方实施的目标，要求和限制

bull;有助于确定所需加氢站的基本技术经济和环境参数

bull;提供与供应商对话流程和相关工程设计流程的建议

bull;提供关于发布正式招标请求的指导

另一份文件则是对高层技术经济项目展开了汇总报，报告包括了对新巴士燃料项目内就技术和经济结果进行的案例研究的汇总分析。 综合分析被用于制定主要建议，并确定氢气巴士推出的障碍。 总结报告详细介绍了不同利益相关团体在欧洲地区如何高效地部署燃料电池公共汽车及相关基础设施的必要行动。

1.2本文档的结构

本指导性文件的第2部分描述了加氢站的所有相关模块，并解释了每个模块必要组件的常用技术。第3部分提供了建立加氢站的建议项目框架，该框架是由新巴士燃料项目参与者根据其经验而开发的。后续部分遵循拟议项目框架建议的结构：第4部分涉及加氢站项目的重要准备工作，如确定项目目标和优先级的初始定义。第5节包含各种定量和定性信息，有助于确定加氢站的基本参数。在新巴士燃料项目中进行的设计研究以及其他信息来源体现了基础技术经济和环境发展的趋势，例如部件的占地面积或其成本。第6部分着重于与相关利益相关者的接触，这必须贯穿整个加氢站项目。第7部分更详细地阐述了加氢站项目的定义，包括项目的目标，优先级和约束条件。这些规范将作为与供应商对话的起点，在第9节中讨论了投标请求的准备，这也是是第10节的主题。参考清单包含了额外的有价值的信息来源，各种附件提供了更详细的见解。

1.3其他相关信息来源

除了新巴士燃料项目的主要目标之外，本文还处理了与部署大规模加氢站有关的其他一些挑战。

这些包括：

bull;公交运营商的限制和要求

bull;欧洲法规，规范和标准

bull;电解质的所有权和商业化模型

bull;需求增长和扩张战略

bull;加氢站的可用性和执行机制以及确保加油基础设施可靠性的策略。

新巴士燃料项目解决这些问题的公开报告列表可以在参考文献列表中找到（参见第12节）。许多其他项目已经发布了有用的信息，其中包括在CHIC，HYFLEET：CUTE，CUTE，和ECTOS等项目。 欧洲的许多氢气项目都由燃料电池和氢气联合项目提供资金。这些项目的相关交付成果也包含在参考文献列表中。

本文还包括了其他有趣的文件和出版物，如燃料电池HJU [燃料电池HJU-MAWP]的多年度工作计划，欧盟水电解开发研究[E4tech＆EE]，由罗兰贝格（人名）组织开展的燃料电池电动车研究 [RB - 燃料电池巴士]，早期由麦肯锡公司编制的城市公交研究，或在德国铁路服务中使用氢气的研究还有许多其他有趣的出版物，但这里提到的出版物可作为进一步文献研究的良好起点。

2.公交车加氢站（加氢站）的背景资料

2.1有关加氢站的一般信息

加氢站（加氢站）用于将氢从固定的氢气储存器转移到车辆储罐中，以用作燃料电池（燃料电池）或用于车辆推进的内燃机（ICE）中的燃料。如今，使用燃料电池是氢气领域的主导技术，因为它们的效率明显高于内燃机（ICE），因此每公里的氢气消耗量相当低。然而，对于动力技术来说，向车辆分配氢气的要求是相似的。因此，气态氢的使用在公交部门占主导地位。

在加油过程中，将分配到车辆储罐的气态氢将达到最大压力。该压力阈值由车辆储罐限定，并受环境温度和车罐中所含氢气的温度影响。根据储罐的容积，储罐可以携带一定量的氢气，这决定了车辆的氢气储存量的最大范围以及燃料电池和包括所有辅助系统在内的总动力系统的效率。由于氢在燃料电池中被消耗以产生电力和水，从而导致氢气储罐中的压力下降。尽管氢是宇宙中最丰富的元素，但它仅存在于分子内的分子化合物内。因此，不像煤炭，原油或其他矿物燃料那样，它不会像可开采的自然资源那样发生，也不存在可以提取氢的矿床。它需要在技术设施中生产才能使用。操作公交车车厢所需的氢气可以直接在加氢站处生产，并在那里被分配到车辆上。这被称为氢气的现场生产。 加氢站的其他组件用于储存，压缩和分配氢气。氢气也可以在生产设施（可能是大型氢气生产厂）或氢气厂作为副产品生产。这两种情况都是非现场生产的例子。如果氢气的生产不是在加氢站上进行，而是靠近它发生反应而产生的，这就是所谓的近场生产

2.1.1汽车和公共汽车的加氢站（技术）的区别

加氢站的设计和建设并不是一个全新的挑战，因为欧洲和全球已经有越来越多的加氢站存在，有些已经运行了几年了。这些加氢站为少数乘用车辆和多数的公共汽车提供氢气。然而，如果加氢站旨在为诸如全部车厂之类的燃料电池公共汽车提供燃料，则需要一些特殊的加氢站设计规格。如为大量客车加油，通常储罐尺寸为30至50公斤氢气，需要携带比5公斤氢气加油乘客车辆多得多的氢气。另一个重要的区别是巴士可以承载更多的重量和更大的容量。这意味着公共汽车的氢气储存通常在比普通客车更低的压力水平下运行。全球已采用两种标准分配压力，公交车为350巴，轿车为700巴。较低的压力水平（350巴）有以下几个优点。首先，它允许在总线和加氢站基础设施中使用规格较低和不复杂的组件。这样可以降低成本并提高整体技术的可靠性。其次，对350巴的氢气进行压缩比对700巴的氢气进行压缩需要更少的能量。此外，乘用车加氢燃料（SAE J2601）的可用标准规定，当加氢超过一定的加油速度到达700巴储存时，氢的预冷温度需至-40℃。这种预冷，需要额外的设备和能源，因此没有必要在350 巴的水平下加氢。上述比较仅反映当前情况。在未来，配备700巴储罐的燃料电池乘客车辆进行大规模生产时可能会降低350巴储存的公共汽车的技术和经济优势[e-Mobil BW]。然而，350巴是目前氢燃料巴士的最新技术，并且将继续出现在可预见的未来。

2.2巴士加氢站模块

现有许多适用于整个加氢站设计的不同概念可供选择，并且有各种技术可供选择。 对它们提供详细的解释超出了本指导文件的范围。 尽管如此，在下面的小节中将更详细地描述加氢站系统的四个主要模块。

1.氢气供应：现场生产氢气或非现场生产氢气，包括向加氢站供应氢气

2.压缩：达到车辆所需的压力水平

3.储存：包含在加氢站站点缓冲氢气

4.点胶：加氢站和公交车之间的连接可将氢气输送到车辆

2.3所有加氢站模块的描述

2.3.1 氢气的供应

如前所述，氢气不是天然存在的资源，需要以适当的形式，质量和数量进行生产，然后才能加油并用于巴士或其他应用。当前已有几种技术可用于生产氢气，例如可以在加氢站现场进行，也可以在现场外进行。现场生产、现场制氢通常使用电解或蒸汽重整。电解槽使用电力将水分离成氢气和氧气。而蒸汽重整器则是使用碳氢化合物，主要是甲烷和水蒸汽，并在催化反应（蒸汽甲烷）中产生氢气。电解水通常使用两种不同的技术：碱性电解槽和质子膜交换电解槽。前者是一种历史悠久的久经考验的技术，而后者则是发展到最近才成熟。这两种技术都对未来的基础设施具有优势，并且都在新巴士燃料研究中进行了考虑。对于低碳强度甚至是碳中和的氢气生产来说，可再生能源的电力需要进行电解，或将沼气中的甲烷用于蒸汽重整。与蒸汽转化器相比，电解池的一个重要技术特征是，是否适合快速调整负载变化。这使其适用于额外的用途，例如电网的频率控制和其他辅助服务，这可能为电解厂所有者与操作员带来新的收入来源。此外，电解槽的效率是由电流和电阻损耗程度决定的，所以存在部分负载较高的情况。诸如能源效率和制氢成本等关键方面在第5节中有更详细的阐述。所有类型的现场制氢都需要一定的连接和供应。由于水电解消耗大量电力，电网连接需要提供足够的电力，如根据所需的氢气容量，需要以最低中等电压水平（例如10千伏）与电网进行专用连接， （更多细节请参见第5.1.4节）。在蒸汽重整器中转化的甲烷通常来自天然气网格或使用适用于蒸汽重整的其他碳氢化合物，例如，液化石油气 - 液化石油气。电解和蒸汽重整通常需要在预处理流程中对水进行净化以满足所需的水质指标。

异地生产和输送氢气的大型生产设施也可以使用这两种生产技术中的任何一种。通

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