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氢燃料商用车应用场景分析及发展建议

原标题:氢燃料商用车应用场景分析及发展建议

2015年5月,国务院印发的《中国制造 2025》明确提出燃料电池汽车发展规划,将氢燃料电池纳入重点领域技术。2016 年 10 月,中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》对我国氢燃料电池汽车的发展愿景与目标、技术路线进行了规划。2020年4月,财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委发布《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》(财建〔2020〕86号),明确提出将原有的中央财政对燃料电池购置补贴调整为对示范城市的奖励,本着“以奖代补、择优支持”的原则,重点支持符合要求的地区氢燃料电池汽车技术攻关和产业化应用示范。

虽然我国氢燃料电池方面规划起步较早,但燃料电池汽车目前还处于产业化初期,产品相关性能与传统车有差距。近年来,戴姆勒等国际氢燃料汽车先行者,打算暂时放弃氢燃料在乘用车上的发展,转向以氢燃料电池替代大马力柴油机的商用车领域。优先发展商用车的原因在于:一方面,公共领域平均成本低,能够起到良好社会推广效果,形成规模后可以带动燃料电池成本和氢气成本下降;另一方面,商用车行驶在固定线路上且车辆集中,建设配套加氢站可行性强。当加氢站数量增加、氢气和燃料电池成本降低时,又能支撑更多燃料电池汽车应用。目前各地已先后在公交、城市物流车、城市管理服务用车等区域性应用场景进行示范运营。

一、氢燃料电池商用车的特点

1.加注时间短、续驶里程长。

以12米公交车实际运行的数据为例,加注/充电时间和续航性能对比如表1所示。

为了加大续航里程,纯电动汽车需要携带更多的锂电池,导致汽车的成本、自重上升。此外,汽车运行过程中容易出现电量骤降等现象,严重影响续航里程。氢燃料电池汽车增加续航里程只需增加氢气的携带量,汽车的自重影响很小,续航里程能够得到保证。

2.无污染、零排放。

氢燃料电池的基本原理就是通过电解水的逆反应,把氢原子和氧原子分别释放给电池的正极和负极,氢原子负极与电解质发生反应后,放出电子抵达正极,与氧原子重新结合,产生水。就其基本原理来看,氢燃料电池就是一个发电装置,它发电时除了产生热量与水,没有其他废弃物和污染物。

3.环境适应性强

氢燃料电池车与纯电动车的环境适应性对比如表2所示。

二、氢燃料电池车的应用场景分析

氢燃料电池车相对纯电动车具有加注时间短、续驶里程长、低温环境适应性强等特点,但受制于当前储氢、加氢基础设施及燃料电池发动机水平不足以支持长途、大功率需求场景。综合分析适用于当前氢燃料电池车型的应用场景,主要有以下六个应用场景。

1.城市客车、城郊及旅游客车应用场景:城市客车主要以市内各支、干线公交应用场景为主。其线路固定,路况较好,一般市内公交车单程运行距离约20km左右,一天总运行里程在200km以下,而行驶速度,高峰时约10km/h,平峰15~20km/h,自由流状态下25~30km/h;城郊客车应用场景主要以城市主城区与城市郊区及短途城际线路为主。相比城市客车,城郊客车运营距离更长,路况更加复杂。旅游客车相较城郊客车,其运营距离更长,对道路、气候环境的适应性要求更高,要求其既可以在高速路面行驶,也可以在偏远地区和乡村道路上运行。针对上述城市、城郊及旅游客车应用场景特点,燃料电池城市客车匹配50~120kW燃料电池发动机即可满足运行需求。

2.市政环卫应用场景:从功能上主要分为运输型和作业型两类,其中运输型车以压缩式垃圾车/车厢可卸式垃圾车等为主,现有纯电动产品可满足运输型车辆绝大部分使用需求,而作业型车以洗扫、湿扫、高压清洗、低压清洗、抑尘等应用场景为主。日运营里程短,但载重大,作业车速低于10km/h,作业时间较长,上装功率需求30~40kW,需要持续大功率输出,氢燃料环卫车可满足需要。

3.城市物流应用场景:主要以快递快运、日用百货、家具配送、搬家、五金建材、果蔬肉奶、酒水饮料等应用场景为主,其中快递快运、日用百货、家具配送等计划性物流用户每日运距150~200km以内,一般载重2吨左右,现有的纯电动轻卡产品可满足用户绝大部分使用需求。而搬家、五金建材为代表的非计划性物流、酒水饮料为代表的重载运输、果蔬肉奶为代表的冷藏运输,用户日运距需求大于200km,一般载重3~4吨及以上,适合于氢燃料电池轻卡产品。

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