基于风能的氢燃料汽车与电动汽车的经济性分析



基于风能的氢燃料汽车与电动汽车的经济性分析

氢气和电能是一种可以由许多途径产生的清洁能源，因而可将这两者作为零排放车辆的主要动力来源。风能可以产生电能，并产生极少的温室气体，因而其在美国电力能源中所占的份额在逐年增加。风能也可以用来制造氢气。研究了将风能通过不同的转化路径输送到车辆上的经济性，选取了具有代表性的4条转化路径：①将风能全部用于发电，用以转化为电能，对输电线路进行优化可以使最终获得的电能达到风场容量的70%；②在特殊的风场中将风能全部用于制造氢气，并通过管道传输氢气，这样能有效地利用风场容量的85%；③将极少一部分的风能用于制造氢气，其余的用于发电转化为电能，该转化路径主要是考虑到风力发电的输出功率高于输电线路的承载能力时，将过剩的风能用于制造氢气，这部分比例约为风场容量的5%～6%；④将一部分风能用来制造氢气，这部分约占风场容量的21%～24%，而其余的用于发电转化为电能。

试验在3个容量分别为0.25、1.0、3.5GW的风场中进行，借助于现有的关于能量平衡和燃油经济性的研究结果，从目前、未来、突破3个技术发展层面上，分析计算了将风能通过4条转化路径传递到燃料电池电动汽车或插电式混合动力汽车等零排放36种情况下的成本（美元/英里）。研究结果显示：①对于确定的转化路径和技术发展层面，风场容量越大，成本越低；②当风场容量确定时，技术发展有重大突破时的成本最低，目前的技术发展层面下的成本最高；③当风场容量与技术发展层面都确定时，将风场中产生的风能全部用于制造氢气比全部转化为电能能使零排放汽车多行驶大约50%的里程，但是其成本根据风场容量的不同约比全部转化为电能时高出60%～120%；④如果减少风能转化为氢气的比例，则成本将会进一步增加，这主要是由于没能充分利用风能制造氢气以及氢气传输的设备，规模小，成本高；⑤若将风场总容量的23%～26%用来制造氢气，则使零排放汽车少行驶了11%～15%的里程，成本增加了29%～88%；⑥进一步研究则需要考虑各地区能量储存、传输费用等方面的差异。

Marc W. Melaina et al. SAE 2013-01-1038.

编译：王祥