燃料電池公交VS純電動(dòng)公交丨歐美10年420萬(wàn)里程背后的結(jié)論
來(lái)源：美國(guó)運(yùn)輸與環(huán)境中心 2020-01-08
美國(guó)運(yùn)輸與環(huán)境中心、美國(guó)中西部氫能中心、克利夫蘭州立大學(xué)、斯塔克地區(qū)運(yùn)輸管理局聯(lián)合開展了一項(xiàng)溫度對(duì)燃料電池公交和純電動(dòng)公交性能影響的研究。初步研究表明，當(dāng)溫度從10℃到15.5℃區(qū)間下降到0℃到-5.5℃區(qū)間時(shí)，純電動(dòng)公交的效率下降了約32.1%，續(xù)航里程損失37.8%；燃料電池公交的效率下降了28.6%，續(xù)航里程損失23.1%。
該項(xiàng)研究給出了寒冷地區(qū)公交零排放戰(zhàn)略選擇的數(shù)據(jù)支撐，但也存在諸如數(shù)據(jù)樣本少、低溫區(qū)間小、時(shí)空不一致以及未考慮技術(shù)進(jìn)步等不足。作為燃料電池公交和純電動(dòng)公交產(chǎn)銷量第一大國(guó)，甚至已經(jīng)啟動(dòng)了全氣候動(dòng)力電池的工程化應(yīng)用，完全能夠拿出更為系統(tǒng)的比較分析。
以下是報(bào)告主要內(nèi)容摘錄：
所有的公共汽車，無(wú)論使用何種燃料，都會(huì)在極端天氣中損失一定的續(xù)航里程。隨著運(yùn)輸機(jī)構(gòu)計(jì)劃用零排放公交車取代傳統(tǒng)的柴油公交車，他們需要考慮極端天氣對(duì)新公交車的影響。本報(bào)告基于零排放公交汽車的數(shù)據(jù)，評(píng)估了環(huán)境溫度對(duì)其效率和行駛里程的影響。報(bào)告沒有針對(duì)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供給定氣候條件采用某一特定零排放技術(shù)的建議。相反，僅僅是向有意采用零排放公交策略的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)提供規(guī)劃見解。
研究小組收集了8個(gè)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，其中4個(gè)使用了氫燃料電池，還有4個(gè)使用了動(dòng)力電池。這些機(jī)構(gòu)分布在不同的氣候區(qū)域，從熱(加州南部)到冷(明尼蘇達(dá)北部)，還有一個(gè)來(lái)自歐洲。在4輛純電動(dòng)公共汽車運(yùn)輸系統(tǒng)中，有2輛使用了“中途”充電系統(tǒng)。
（樣本來(lái)自美歐8個(gè)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，時(shí)間跨度從2010-2019年。其中兩輛燃料電池公交車數(shù)據(jù)分別是2010-2013年,2013-2015年，早期不夠成熟的技術(shù)對(duì)于研究結(jié)果有一定影響）
（樣本車輛總運(yùn)行里程420萬(wàn)公里，其中2010-2013年燃料電池公交運(yùn)營(yíng)里程167萬(wàn)，占比近40%，可能進(jìn)一步放大對(duì)燃料電池樣本組測(cè)評(píng)的影響）
分析結(jié)果顯示，當(dāng)溫度從10℃到15.5℃區(qū)間下降到0℃到-5.5℃區(qū)間時(shí)，純電動(dòng)公交的效率下降了約32.1%，燃料電池公交的效率下降了28.6%。然而，對(duì)于那些計(jì)劃更換車隊(duì)的機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，燃料消耗率只是其中一個(gè)考慮。購(gòu)買車輛和建造加氫/充電基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用可能比燃料成本更重要。因此，對(duì)于希望逐個(gè)完成零排放公交車替代柴油車的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)更需著眼于車輛的續(xù)航里程。
因此，研究小組還研究了溫度對(duì)公交行駛里程的影響。其中，“中途”充電公交車雖然可以進(jìn)行效率分析，但難以與其他汽車的行駛里程進(jìn)行有效比較，所以予以剔除。當(dāng)溫度從10℃到15.5℃區(qū)間下降到0℃到-5.5℃區(qū)間時(shí)，純電動(dòng)公交的里程損失更大(減少37.8%)，燃料電池公交較少(減少23.1%)。原因之一是，即使在最理想的條件下，純電動(dòng)公交車也比燃料電池公交車的續(xù)航里程小。這可能是處于寒冷地區(qū)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)推動(dòng)零排放過(guò)程中要認(rèn)真考慮的一個(gè)因素。
下表是溫度變化對(duì)6個(gè)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)零排放公交行駛里程范圍的影響。四輛使用燃料電池，兩輛使用動(dòng)力電池。一家名為Sunline的運(yùn)輸公司位于南加州，因此不具備接近或低于冰點(diǎn)的平均室外溫度。
電動(dòng)公交車的燃料經(jīng)濟(jì)性可能隨著溫度發(fā)生顯著變化。溫度變化之于里程的影響對(duì)于運(yùn)輸公司制定發(fā)展規(guī)劃很重要，特別是那些位于寒冷地區(qū)的機(jī)構(gòu)。他們可能需要購(gòu)買額外的公交車或基礎(chǔ)設(shè)施才能在寒冷天氣下保證服務(wù)質(zhì)量。對(duì)于希望更換為純電動(dòng)公交的機(jī)構(gòu)更是如此。
此前該領(lǐng)域的相關(guān)研究：
阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究表明，平均而言，一些燃料電池電動(dòng)公交車隊(duì)在寒冷的溫度下運(yùn)行會(huì)增加能耗，尤其是環(huán)境溫度低于65℉時(shí)，溫度每下降1°F，每100英里多消耗等量0.21加侖柴油的氫。
相同的研究表明，其他燃料電池公交車隊(duì)在環(huán)境溫度高于65°F時(shí)，溫度每升高1°F，每100英里多消耗約等量0.06至0.13加侖柴油的氫。
國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）為聯(lián)邦運(yùn)輸管理局的評(píng)估研究表明，純電動(dòng)公交車在環(huán)境溫度高于65°F時(shí)，溫度每升高1°F，每100英里能耗增加約等量0至0.15加侖柴油。
本項(xiàng)項(xiàng)研究給出了寒冷地區(qū)公交零排放戰(zhàn)略選擇的數(shù)據(jù)支撐，但存在諸如數(shù)據(jù)樣本少、低溫區(qū)間小、時(shí)空不一致以及未考慮技術(shù)進(jìn)步等不足。
