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编译服务: 可再生能源专项服务 编译者: pengh 编译时间: 2017-8-16 点击量: 559

4月25日,美国国家科学院发布《美国汽车能效和车用能源可持续研发创新(U.S. DRIVE)计划第五次评估报告》[1]指出,基本上所有正在开发的先进车辆技术成本都较为高昂,部署燃料电池汽车的氢燃料基础设施还较为薄弱。为了更好地推动U.S. DRIVE计划进行,加速先进轻型车辆技术(如电力驱动、混合动力、燃料电池汽车等)、清洁可持续车用燃料(如氢能、电力等)及其相关基础设施(如充电桩、加氢站等)研发和部署,以提高燃料经济性、减少传统化石燃料消耗和温室气体排放,报告详细地分析了计划进展和存在的问题,并提出了相关的建议,具体内容如下。

1、先进内燃机和排放控制

经过数轮的项目推进,U.S. DRIVE合作联盟在先进内燃机和排放控制技术领域取得了一定的成果,但仍有改进的空间。

建议:先进燃烧和排放控制技术团队(ACECTT)应积极主动地查找和评估替代内燃机架构的性能数据,将其与当前的研究项目得出的性能参数进行对标。

2、内燃机用燃料

U.S. DRIVE的燃料研究工作组(FWG)正积极开展新型低碳石油燃料、石油-生物燃料混合等先进燃料研究,并且美国能源部DOE还建立了联合优化计划来收集相关实验数据以帮助优化内燃机-燃料系统的建设,但尚未解决如何在轻型汽车中部署这样的系统。

建议:DOE应进一步解释联合优化计划在商业实践中如何起到推广优化的发动机-燃料系统作用。这一计划与U.S. DRIVE计划之间应该就优化的发动机-燃料概念达成共识,还需要采用旨在提高交通运输能效和减少二氧化碳排放的先进燃烧系统和燃料的计划。

3、氢燃料电池汽车(HFCVs)和氢能

评估报告显示,当前燃料电池汽车成本仍较高昂,且氢燃料基础设施薄弱。尽管如此,但国内外汽车公司近期的活动表明,氢燃料电池汽车商业化已经进入了大规模的示范运行阶段,很快将投放市场与消费者见面。随着美国不同州的燃料电池汽车公司的快速发展,短、长期项目之间界限将变得愈发清晰。

建议:U.S. DRIVE合作联盟应评估项目的短期或长期潜在影响,并对技术成熟度进行分类。合作联盟应不断评估其优先项目进程,并应继续解决长期目标和竞争前(低技术成熟度时期)目标。

4、车载储氢

为了加速车载储氢技术的创新和商业化,DOE成立了储氢技术研发团队并开展了相关研究,设定了2020年的研发目标,如到2020年系统在700巴压力下的储氢质量超过9%,体积储氢密度大于50克/升,以及续航里程要达到300英里和缩短加氢时间。但这些目标都尚未实现。

建议:明确储氢技术团队的任务分工和目标,同时为实现这些目标制订一个详细的计划,增加与其他技术团队的合作,以扩大合作的领域,促进技术的研发突破,要及时地更新研发技术路线图,确保研发路径的正确性。

5、氢气生产与运输

目前氢气的生产和运输成本仍然是非常高昂,而且也没有氢燃料基础设施,这使得氢燃料电池汽车的市场推广成为一个艰巨的挑战。此外,电动汽车及其相应的充电桩已经开始逐渐部署,这使得燃料电池汽车的发展面临额外的挑战。

建议:U.S. DRIVE合作联盟的执行指导小组(ESG)应解决与氢燃料基础设施相关的问题(例如,如何安装加氢站,谁负责生产氢气,以及如何激发企业投资氢燃料基础设施的兴趣等),还应评估合作联盟在制定行动计划解决上述问题和障碍的作用;DOE应该及时修正氢气的运输成本目标,以提高氢燃料电池汽车的竞争力;合作联盟应该将天然气企业设定为固定合作伙伴,以发挥这些企业氢气生产、运输和分配方面的经验,加速技术研发突破。

6、电机与电控系统

当前,电力驱动系统还是存在诸多问题,如由于电机采用稀土永磁材料(成本约占电机成本的一半)导致成本高昂(7美元/千瓦),电子控制系统(当前体积功率密度仅为12千瓦/升)存在较高的功率损失,导致冷却系统制造成本增加以及系统效率(93%)不够高等。

建议:U.S. DRIVE合作联盟应加强对电力电子器件氮化镓技术的重视,以加快其商业化应用的进程。

7、电化学储能

尽管在2012年已设定了各类电动汽车用的新储能技术目标,但这些目标的表述并不一致。

建议:U.S. DRIVE合作联盟应该建立一个单一的权威网站,以为各种电动汽车设定特定的储能技术目标,它应该成为未来几十年研究人员开展储能技术研究活动的技术路线图;其次要加快锂电池固态电解质的研发,提高电池安全性。

8、交通电气化对电网的影响

电力的便利性、可负担性和环境影响对于未来的插电式电动汽车和氢燃料电池汽车都是非常重要的。技术的快速发展加上全球日益增强的减排需求正在为电网带来革命性和不可预知的变化。

建议:U.S. DRIVE合作联盟应密切关注电网的变革,以了解车辆设计如何能够有效匹配新兴电力市场发展,以增加非石油车辆的市场份额,如氢燃料电池汽车和纯电动汽车。

9、车辆结构材料

提高车辆效率,从而提高燃油经济性的主要方法是减少汽车的重量。虽然U.S. DRIVE材料技术团队确定的一些减轻车辆重量和成本的中期目标是合理的,但提出的长期目标和基本目标是不切实际的。

建议:U.S. DRIVE合作联盟应确定减轻汽车重量成本的长期目标与其他技术团队的长期成本目标相互匹配。制定中期目标的做法也应该继续下去。同时要保证DOE和U.S. DRIVE拥有一套一致的参考目标。

 

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