氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识,为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响,构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型,选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象,应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价,同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后,以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明:电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高;甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低,仅分别为电解水法的2%和3%;甲烷催化重整法制氢的环境影响最低,仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明:电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大,然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小,但基于中国的资源禀赋,全面实现水力发电并不可行。因此,须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究（双语出版）

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识，为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响，构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型，选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象，应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价，同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后，以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明：电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高；甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低，仅分别为电解水法的2%和3%；甲烷催化重整法制氢的环境影响最低，仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明：电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大，然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小，但基于中国的资源禀赋，全面实现水力发电并不可行。因此，须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

可再生能源电力制氢发展潜力研究

随着燃料电池汽车商业化的应用与大规模的推广,大规模低碳、低成本的氢气是燃料电池汽车发展的关键因素.从可再生能源电力建设及运营现状、发展可再生能源制氢的制约因素、驱动因素等方面,对风电、光伏等可再生能源制氢发展潜力进行了全面描述和分析.未来风电、光伏等可再生能源电力电解水制氢是"绿氢"的主要供给渠道,在"3060"碳中和...     

浅谈电解水制氢的原理及发展

氢气因为具有较高的能量密度和清洁环保的优点,被认为是一种新型的燃料,在未来的可持续能源体系发展中具有非常好的应用前景。电解水制氢具有更绿色清洁的优点,不会产生CO_2温室气体,更符合环保的理念。文章主要介绍电解水制氢的工作原理,制氢影响因素等。     

汽车产业视角下日本《氢能基本战略》的分析与启示

<正>氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源。在能源危机的背景下,氢能在世界范围内受到广泛关注,各国也抓紧战略布局,如火如荼发展氢能产业,将氢能作为脱碳能源的重要组成部分和绿色经济复苏的新引擎。2017年,日本制定了《氢能基本战略》,并一直致力于推广以氢气为燃料的燃料电池汽车和氢气在火力发电中的应用,但是由于2017版氢能战略中对绿氢(电解水制氢,碳排放为零)和蓝氢(生产1 kg氢气CO₂排放小于5 kg)的规划和重视不够,     

燃料电池汽车车载氢系统安全问题分析

当前,全球已就"碳中和"达成共识,提高了对能源问题的关注度,而统能源未来形势严峻,转型遭遇"阵痛期".同时,动力机械对传统能源的消耗所引发的环境污染,给人们健康生活带来不小威胁,温室气体排放等都与传统燃料使用密不可分,故而人们将目光转移至清洁可持续燃料.基于此,清洁能源氢气被开发出并用于燃料电池汽车,以燃料电池产生的电...     

电动汽车与清洁能源融合发展技术研究与展望

以光电、风电为代表的清洁能源发电技术可为电动汽车提供清洁的电力供给,减少全生命周期碳排放,助力交通领域“双碳”战略目标的实现,因此近年来得到迅猛发展。为了推动交能融合技术的应用,明确相关研究中的关键问题,该文综述了国内外学者过去10年在电动汽车与清洁能源融合技术方面的研究进展。首先,介绍了二者融合发展的必要性与现实意义;其次,将已有研究成果分为公路环境与城市道路环境两类,分别从电网、充电站、车辆3个层面归纳了当前电动汽车与清洁能源融合技术的研究成果;最后,考虑到清洁能源发电以及电动汽车充电存在较强的随机波动,对未来发展提出了加强公共领域交能融合发展、构建多种互补型清洁能源发电策略、建立“源—网—荷—储”集成优化技术、强化分布式微电网能源自洽调度、加强无线光伏充电公路运营管理等建议。     

壳牌对未来车用能源多元化发展趋势的思考

面对能源短缺和环境污染的双重挑战,交通领域的转型升级不可避免。本文结合未来车用动力系统的发展趋势,对交通运输领域中应用的多种先进动力系统、清洁能源及替代燃料进行综述和评价,包括目前主要使用的传统液态化石燃料即汽、柴油及先进内燃机技术,清洁替代燃料(如生物燃料、天然气合成油(GTL)燃料、电转液(PTL)燃料、液化天然气(LNG)等),以及电气化动力系统(包括混合动力、纯电动和燃料电池)等,并着重讨论液体燃料。壳牌认为没有一种单一的解决方案可以解决复杂的能源问题,未来交通能源结构将呈现多种能源并存的特点,并分别适用于不同的场景。该文还介绍了壳牌近期基于不同政治、经济和社会发展程度提出的3种远景(壳牌“高山”、“海洋”和“天空”远景),提出壳牌对未来车用能源领域转型脱碳发展情景的思考。     

从能源系统角度分析燃料电池车的性能

燃料电池汽车(FCV)有望成为日本未来氢社会的关键参与者。由于氢燃料的来源不同,FCV 的实际价值具有不确定性。采用库存分析法研究了FCV 从油井到车轮的性能,比较了混合动力汽车(HEV)和电动汽车(BEV)的性能。     

中国重型货车全生命周期碳排放及减排潜力研究

交通行业是全球能源消耗和温室气体排放的重要领域。2017年重型货车保有量仅占我国汽车总量的6.6%,但贡献了道路交通碳排放约40%,重型货车的碳减排工作对我国双碳目标的实现及交通行业的低碳发展具有重要意义。本文基于中国汽车生命周期数据库（CALCD）及中国汽车生命周期评价模型-商用车（CALCM-CV）,针对重型自卸车开展了生命周期碳排放核算研究,分析其生命周期碳排放结构,并结合电力清洁化、制氢工艺清洁化趋势,对未来重型自卸车生命周期碳排放进行了预测。     

燃料电池系统氢循环方案综述

燃料电池氢循环主要作用是维持电堆内氢气循环量,保持堆内的水平衡。好的氢循环设计方案对提高燃料电池寿命、可靠性、以及整车的经济和动力性都有着至关重要的作用。文章从成本、效率、技术成熟度、资源可行性等角度分析了不同氢循环方案的优缺点,同时指出未来氢循环研发的热点和方向。     

考虑电堆寿命的氢燃料电池汽车能量管理策略研究

提出了一种在满足动力性需求并且以氢燃料电池堆作为主要能源的前提下，能有效延长电堆使用寿命的能量管理策略。提出将需求功率 SG滤波后再进行规则控制的能量管理策略，将多种循环工况的结果进行手动优化后作为训练数据集，设计三输入一输出的自适应神经模糊推理系统控制器，根据其输出结果再进行一次滤波最终形成基于自适应神经模糊推理系统优化的能量管理策略。使用CLTC-P循环工况对能量管理策略进行仿真验证，结果表明，基于自适应神经模糊推理系统优化的能量管理策略能有效延长氢燃料电池剩余使用寿命，相比滤波加规则策略剩余使用寿命增加了33%，并能保持动力电池SOC处于适宜水平。     

智能网联汽车全生命周期节能减排绩效评价研究

为进一步研究不同级别智能网联汽车全生命周期节能减排绩效,基于生命周期评价方法(LCA),以某国产合资紧凑型纯电动乘用车为评价对象,搭建智能网联汽车生命周期评价模型,研究分析其全生命周期的矿产资源消耗、化石能源消耗及环境排放影响;进而基于不同级别智能网联汽车采用智能装备的差异,对L0~L5级别智能网联汽车全生命周期各阶段能源消耗和环境影响进行评估预测与对比分析。研究结果表明：在智能网联汽车全生命周期矿产资源消耗方面,原材料获取阶段占比最高;在化石能源消耗方面,运行使用阶段占比最高;在综合环境影响方面,受中国电力结构影响,运行使用阶段环境影响综合值最大;随着智能化程度的不断提高,智能网联汽车相邻级别间全生命周期化石能源消耗可降低3.5%~6.3%,GWP、AP、EP、POCP环境排放最高可分别降低约13.9%、13.3%、13.7%、11.7%,其中使用阶段环境排放降低程度最为明显;综上,通过进一步加强汽车轻量化研究,拓展新型材料在智能网联汽车领域的应用,合理优化我国电力结构布局,提升车辆自主决策水平,加快云平台与大数据等关键技术在智能网联汽车上的应用等途径,可有效提升智能网联汽车节能减排效果。     

不同动力电池新能源货运配送车辆节能减排绩效评价研究

为研究新能源货运车辆装配不同动力电池对节能减排的影响,选取某款新能源货运配送车辆为研究对象,利用GaBi软件建立了3种常用动力电池的整车生命周期评价模型,从原材料获取、生产制造、装配、运行使用、报废回收5个阶段进行节能减排差异分析,并对全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 等环境影响类型进行归一化处理和量化计算处理。结果表明,分别装配3种电池整车的化石能源消耗以煤炭为主、环境排放以CO2为主;纯电动汽车的能源消耗、污染物排放集中在运行使用阶段;综合比较,装配了三元锂电池的整车,其全生命周期节能减排效果最佳,装配了锰酸锂电池的整车则表现最差。加大清洁能源的使用力度、减少用于电力生产的化石能源消耗、提高回收率等措施,可以显著减少污染物排放。     

匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期节能减碳评价研究

为评估匹配不同动力电池的纯电动汽车 （Battery Electric Vehicle,BEV） 全生命周期环境影响,以某款已上市纯电动汽车为研究对象,分别匹配 4款常用动力电池,基于 GaBi软件搭建生命周期评价模型,对其进行 2021年与 2030年全生命周期能源消耗与环境排放研究,并选取关键参数因子进行敏感性分析。研究表明,匹配钛酸锂电池的纯电动汽车化石能源消耗（ADP（f））与全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 均为最高;纯电动汽车在运行使用阶段与生产制造阶段具有较高的能耗与排放;到2030年,纯电动汽车全生命周期ADP（f）与GWP将显著降低,同时随着电力结构的优化与动力电池充电效率的提升,匹配不同动力电池的整车ADP（f）与GWP也将随之降低。     

纯氢燃料电池汽车性能的仿真

本文以由纯氢作燃料、采用串联式结构的燃料电池车用研究对象，通过仿真对车辆的部分参数和驾驶循环对车辆的性能影响进行了分析。在所分析的车辆参数中，动力系统效率的提高对车辆能量经济的改善最为有效，其次是车的总质量、空气阻力系数和滚动阻力系数减小的影响。在对原地起步加速特性的影响中，车重的减轻效果最为明显，其次是空气阻力系数和动阻力系数减小的影响。这些结论为燃料电池车动力系统的优化设计提供了依据。     

面向碳中和的新能源汽车全生命周期评价研究综述及趋势展望

为应对能源安全和全球气候变暖问题,从全生命周期评价理论出发,系统梳理国内外生命周期评价方法研究现状,详细总结国内外纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车全生命周期评价研究进展,归纳我国新能源汽车生命周期评价现存问题,基于现存问题对新能源汽车清单数据精细化、研究对象多元化、评价模型动态化和评价体系标准化等生命周期评价方向进行前瞻性研究,为面向碳中和的汽车生命周期降低碳排放提供对策和建议。     

氢燃料电池汽车简易加氢站设计

为了面对能源与环境问题,国家与地方政府正在大力推动氢燃料电池汽车产业的发展,目前国内主流的汽车生产企业基本上都已经启动了氢燃料电池汽车的研发工作。然而,受限于我国加氢站建设周期长,成本高,流程复杂等问题,使得全国的加氢站数量十分稀少,许多汽车生产企业研发出来的氢燃料电池汽车面临着加氢的巨大挑战,一些偏远地方的汽车生产企业甚至到了无氢可加的境地。为了缓解氢燃料电池汽车的加氢问题,拓宽氢燃料电池汽车的使用场景,本文提出了一种简易加氢站的设计方法,期望该方法可为加氢困难的汽车生产企业提供借鉴,加速氢燃料电池汽车产业的发展。     

氢内燃机点火能量的试验研究

以1台2.0 L氢内燃机为测试对象,对其点火能量进行了试验研究,探讨了点火能量对功率的影响及最小点火能量随当量浓度、转速和负荷的变化关系。试验表明:点火能量对氢内燃机的功率影响不大;最小点火能量随转速的增加而减小,随负荷的增加先增加而后降低;在Φ<1的范围内,最小点火能量随当量浓度的增加而减小。