基于風能的氫燃料汽車與電動汽車的經濟性分析

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基于風能的氫燃料汽車與電動汽車的經濟性分析

氫氣和電能是一種可以由許多途徑產生的清潔能源，因而可將這兩者作為零排放車輛的主要動力來源。風能可以產生電能，并產生極少的溫室氣體，因而其在美國電力能源中所占的份額在逐年增加。風能也可以用來制造氫氣。研究了將風能通過不同的轉化路徑輸送到車輛上的經濟性，選取了具有代表性的4條轉化路徑：①將風能全部用于發電，用以轉化為電能，對輸電線路進行優化可以使最終獲得的電能達到風場容量的70%；②在特殊的風場中將風能全部用于制造氫氣，并通過管道傳輸氫氣，這樣能有效地利用風場容量的85%；③將極少一部分的風能用于制造氫氣，其余的用于發電轉化為電能，該轉化路徑主要是考慮到風力發電的輸出功率高于輸電線路的承載能力時，將過剩的風能用于制造氫氣，這部分比例約為風場容量的5%～6%；④將一部分風能用來制造氫氣，這部分約占風場容量的21%～24%，而其余的用于發電轉化為電能。

試驗在3個容量分別為0.25、1.0、3.5GW的風場中進行，借助于現有的關于能量平衡和燃油經濟性的研究結果，從目前、未來、突破3個技術發展層面上，分析計算了將風能通過4條轉化路徑傳遞到燃料電池電動汽車或插電式混合動力汽車等零排放36種情況下的成本（美元/英里）。研究結果顯示：①對于確定的轉化路徑和技術發展層面，風場容量越大，成本越低；②當風場容量確定時，技術發展有重大突破時的成本最低，目前的技術發展層面下的成本最高；③當風場容量與技術發展層面都確定時，將風場中產生的風能全部用于制造氫氣比全部轉化為電能能使零排放汽車多行駛大約50%的里程，但是其成本根據風場容量的不同約比全部轉化為電能時高出60%～120%；④如果減少風能轉化為氫氣的比例，則成本將會進一步增加，這主要是由于沒能充分利用風能制造氫氣以及氫氣傳輸的設備，規模小，成本高；⑤若將風場總容量的23%～26%用來制造氫氣，則使零排放汽車少行駛了11%～15%的里程，成本增加了29%～88%；⑥進一步研究則需要考慮各地區能量儲存、傳輸費用等方面的差異。

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

編譯：王祥