На десятой выставке-форуме по развитию водородной энергетики, организованной компанией SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM), профессор У Сяохуа из Школы автомобильного и транспортного строительства университета Сихуа поделилась мнением на тему "Экономический анализ использования водорода в коммерческих транспортных средствах с топливными элементами". Она отметила, что технология водородной энергии играет ключевую роль в переходе к низкоуглеродному транспорту, предлагая уникальную ценность. Водородная энергия демонстрирует значительные преимущества в дальних перевозках, тяжелых грузоперевозках, адаптации к низким температурам и быстрой заправке, экономические и экологические выгоды уже проявляются в таких областях, как портовая логистика, междугородние грузоперевозки и общественный транспорт. Однако высокие затраты на производство, хранение и транспортировку водорода, неразвитая инфраструктура заправочных станций и необходимость повышения уровня локализации ключевых технологий в настоящее время препятствуют его конкурентоспособности по стоимости по сравнению с традиционными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания и чистыми электромобилями. С прорывами в технологии массового производства зеленого водорода и постоянным снижением стоимости систем топливных элементов, ожидается, что жизненный цикл экономики коммерческих транспортных средств с топливными элементами сделает значительный скачок в ближайшие 5-10 лет.
Экономический анализ использования водорода в коммерческих транспортных средствах с топливными элементами
Национальная энергетическая безопасность и стратегия углеродной нейтральности требуют новых источников энергии
Водородная энергия признана ключевым носителем энергии для перехода и важным путем достижения целей углеродной нейтральности. Транспортные средства с топливными элементами, наиболее значимая форма использования водородной энергии, включены в национальный план развития водородной энергетики.
Водородная энергия и новые энергетические автомобили являются стратегическими отраслями промышленности в провинции Сычуань и станут новыми опорами современной промышленной системы провинции.
Провинция Сычуань является крупным производителем чистой энергии в Китае, но использование чистой энергии недостаточно, что делает ее интеграцию серьезной научной проблемой.
Промышленность водородной энергии и транспортных средств с топливными элементами является ключевым решением этой проблемы. В частности, широкое внедрение коммерческих транспортных средств с топливными элементами сыграет решающую роль в решении вышеупомянутых проблем.
В 2024 году пиковая нагрузка и выброшенная гидроэнергия в провинции Сычуань превысили 10 миллиардов кВт·ч. Согласно плану водородной энергетики, сосредоточившись на технологии преобразования гидроэнергии в водород и развивая масштабное производство водорода из гидроэнергии, потенциал производства возобновляемого водорода достигнет 500 тысяч тонн в год, значительно обогатив способы интеграции ресурсов возобновляемой энергии.
"План действий провинции Сычуань по дальнейшему продвижению развития и применения всей цепочки водородной промышленности (2024-2027)" (Чуань Бан Фа [2024] № 48) требует "дальнейшего расширения применения транспортных средств с топливными элементами на водороде".
Коммерческие транспортные средства в Китае обеспечивают почти 75% грузовых перевозок, их выбросы углерода составляют 77% от общего объема выбросов на дорогах.
Топливные элементы на водороде, удовлетворяющие требованиям тяжелых и дальних перевозок, являются неизбежным выбором для электрификации коммерческих транспортных средств.
Применение коммерческих транспортных средств в основном операционное, что делает их очень чувствительными к экономике и сроку службы силовой системы.
Сравнительный анализ затрат на коммерческие транспортные средства с топливными элементами, двигателями внутреннего сгорания и чистыми электромобилями
Когда цена водорода снизится до уровня, при котором эксплуатационные расходы будут ниже, чем у дизельных или чистых электромобилей, транспортные средства с топливными элементами на водороде будут считаться имеющими промышленную основу для массовой замены существующих транспортных средств, и модель массовой коммерческой эксплуатации топливных элементов станет жизнеспособной.
Когда цена водородного топлива снизится ниже 20 юаней/кг, оно будет иметь сильное привлекательное действие на конечном рынке коммерческих транспортных средств.
В настоящее время вызовы массового применения топливных элементов на водороде заключаются в высоких затратах на покупку и эксплуатацию!!!
Высокие эксплуатационные затраты
Структура и управление энергией в коммерческих транспортных средствах с топливными элементами на водороде
Преодоление проблем управления, чтобы поддерживать оптимальную производительность при сложных реальных нагрузках в силовой системе, для эффективной работы транспортного средства
(1) Технология интеллектуального управления энергией на основе обучения с подкреплением
Определить механизм потребления энергии при сложных условиях эксплуатации транспортного средства.
Разработать макро-, мезо- и микро-модели системы и компонентов коммерческих транспортных средств с топливными элементами на водороде для целей управления.
Разработать метод проектирования интеллектуального управления энергией на основе обучения с подкреплением для коммерческих транспортных средств с топливными элементами на водороде.
(2) Технология проектирования параметров силовой системы на основе многокритериальной оптимизации
Раскрыть механизм многокритериальной конкуренции в проектировании параметров силовой системы.
Предложить метод выбора параметров силовой системы на основе анализа теории Парето и метод быстрого глобального оптимального решения на основе выпуклой оптимизации, решая проблемы применения сложных нелинейных методов оптимизации в практическом инженерном деле.
Разработать силовую систему коммерческих транспортных средств с топливными элементами на водороде с оптимальным соответствием параметров компонентов и параметров управления.
(3) Технология прогнозирования деградации срока службы топливных элементов на борту на основе данных
Извлечь характеристики деградации срока службы для транспортных средств и больших данных.
Учитывая механизмы взаимодействия источников питания, разработать модель краткосрочного прогнозирования срока службы топливных элементов на борту на основе данных.
Для удовлетворения долгосрочных потребностей в управлении и оценке производительности транспортных средств разработать модель долгосрочного прогнозирования деградации срока службы топливных элементов на борту, используя относительную скорость потерь мощности в качестве индикатора состояния.
Преодолеть вызовы точного тестирования производительности силовой системы для достижения точного тестирования и количественной оценки
Электромеханическая поглощаемая мощность превышает 650 кВт, с абсолютной ошибкой измерения мощности не более 3,25 кВт.
(1) Метод комплексного тестирования и оценки производительности силовых систем коммерческих транспортных средств с топливными элементами на водороде
Система комплексной оценки производительности силовых систем автобусов с топливными элементами
Метод количественной оценки: использовать иерархический процесс анализа для определения матрицы коэффициентов субъективной оценки, метод коэффициента вариации для расчета объективного коэффициента оценки и теорию игр для определения совмещенного веса.
Создать систему комплексной оценки производительности силовых систем коммерческих транспортных средств с топливными элементами на водороде.
(2) Платформа для тестирования производительности в четырех состояниях силовых систем коммерческих транспортных средств с топливными элементами на водороде
Транспортные средства с топливными элементами на водороде - возможности и вызовы
Преимущества: Технология водородной энергии играет ключевую роль в переходе к низкоуглеродному транспорту, предлагая уникальную ценность.
Она демонстрирует значительные преимущества в дальних перевозках, тяжелых грузоперевозках, адаптации к низким температурам и быстрой заправке, экономические и экологические выгоды уже проявляются в таких областях, как портовая логистика, междугородние грузоперевозки и общественный транспорт.
Вызовы: Высокие затраты на производство, хранение и транспортировку водорода, неразвитая инфраструктура заправочных станций и необходимость повышения уровня локализации ключевых технологий в настоящее время препятствуют его конкурентоспособности по стоимости по сравнению с традиционными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания и чистыми электромобилями.
С прорывами в технологии массового производства зеленого водорода и постоянным снижением стоимости систем топливных элементов, ожидается, что жизненный цикл экономики коммерческих транспортных средств с топливными элементами сделает значительный скачок в ближайшие 5-10 лет.
Нажмите, чтобы просмотреть специальный отчет о десятой выставке-форуме по развитию водородной энергетики 2025 года
