氢燃料电池汽车产业迎来爆发式增长，氢能源汽车发展前景分析！

氢能源汽车定义与分类

氢能源汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机;质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。这样有效减少了其他燃油的汽车造成的空气污染问题。

氢能源汽车分为两种，氢内燃机汽车(HICEV)和氢燃料电池汽车(Fuelcellvehicle-FCEV)。目前，发展较快的为氢燃料电池汽车。

氢燃料电池市场需求量大

氢能源汽车快速发展，燃料电池因风口。随着氢能源汽车的发展进入成熟阶段，产量将迎来爆发式增长时期，氢燃料电池市场需求也将大大打开。据前瞻产业研究院发布的《氢能源行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》最新统计数据显示，2015年中国燃料电池出货量为10.5MW，同比增长14.1，出货量首次超10MW。预计2018年中国燃料电池出货量将为15.39MW。未来燃料电池市场将持续增长，预计到2021年中国燃料电池出货量将达20MW。

燃料电池系统成本下降

目前，由于燃料电池技术难度高、系统的复杂程度高，燃料电池的成本较高。随着行业及技术进步、以及企业规模化生产，燃料电池成本将下降。在年产50万套燃料电池产能下，预计2020年燃料电池系统成本将从53美元/千瓦降至40美元/千瓦。

氢能源汽车发展前景分析

氢燃料电池汽车势在必行

随着传统化石能源长期使用所带来的环境压力，推动新能源行业的发展和能源的高效利用势在必行。氢燃料电池汽车阴其具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间段、无需充电等特点，被视为很有前景的清洁能源汽车，且在在、能源资源获取上，氢气具有多种来源渠道、如利用风能、太阳能等可再生能源通过电解水方式获取，从工业废气中提纯获取，不会受到传统能源资源的限制。

政策利好扶持发展

随着氢燃料电池技术的突破、国家对清洁能源的日益重视。中国开始加大对氢燃料电池领域的规划和支持力度。《中国制造2025》提出实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大，达到1000辆的运行规模，到2025年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池汽车实现区域小规模运行。

氢燃料电池汽车产业迎来爆发式增长

预测到2030年氢燃料电池汽车全球市场规模将超198万辆，市场增长潜力巨大。预测2030年中国氢燃料电池汽车市场规模将超百万辆，随着各国政府对氢燃料电池汽车产业的扶持及关键技术的突破，未来氢燃料电池汽车产业将迎来爆发式增长。

延伸阅读

此前，笔者强调了水氢技术——常温常压甲醇水制氢与燃料电池高度集成技术的突破性和重要性，今天依然要再次强调，因为这一技术成功研发出了不加油、不充电、不加氢气、不排放尾气的水氢汽车。

水氢汽车直接利用水氢动力系统为电机供电，从而为汽车提供动力，水氢动力系统替代了传统电动汽车中的锂电池，只要原料箱中有充足的甲醇水即可保证水氢汽车的续航能力。

水氢汽车的核心优势是“移动”制氢，原本需要一个高压储氢罐或者一个大型制氢工厂如今只需一个甲醇重整制氢罐便可轻松实现氢气的即产即用功能。摆脱了大型制氢系统以及氢气的“压、储、运”等一系列繁杂措施，经济成本大大降低，安全也有了保障。另外，由于不需要高压储氢罐，整车重量大大降低，空间也获得了提高。

电池储能系统（Battery Energy Storage System, BESS）因其响应速度快、功率和容量配置灵活以及适用范围广等优点被广泛应用于改善电网暂态响应过程[1-3]。要研究BESS并网对系统的影响，BESS的动态模型成为研究的基础和关键[4]。若在系统暂态过程仿真中采用考虑电力电子装置建模的详细电磁暂态模型，不仅模型复杂，而且计算时间长，不适合实际工程应用场合。因此建立简化的等值机电暂态模型是当前亟待解决的问题。

目前，针对BESS机电暂态仿真模型的相关研究较少。文献[5,6]中提出了储能系统潮流模型以及机电暂态模型，通过仿真分析证明了模型的正确性，但是模型中未设置死区，会导致储能系统频繁充放电，影响电池寿命。

文献[7,8]中建立了电池储能系统多尺度仿真模型，并对每个组成部分进行了详细建模，但忽略了充放电功率限制环节，使得仿真结果存在偏差。文献[9]提出了一种储能系统通用暂态模型，并仿真分析了其适用性，但该模型在控制约束上未考虑死区环节，并且仿真分析中只验证了光伏组件在过云情况下系统的暂态响应，而对系统发生故障情况没有作出分析。

文献[10]中建立了电池储能系统全时段多尺度仿真模型，但在模型建立中未考虑BESS的初始容量，与实际工程应用存在差距。文献[11]中建立了BESS机电暂态模型，并与风机进行了联合仿真，但在机电暂态模型中考虑了SOC变化及电量计算环节，忽略了机电暂态过程的时间尺度。

已有研究多针对DIgSILENT等成熟仿真软件，而对传统电力系统分析综合程序（Power System Analysis Software Package, PSASP）的研究较少。PSASP7.0是我国自主研发、功能强大的电力系统仿真软件，可以方便快速地完成潮流计算、暂稳计算及短路计算等多种传统运算，但随着新型元件的不断出现，PSASP7.0模型库无法实时更新，尤其是储能元件的缺失，阻碍了PSASP7.0在电力系统仿真分析中的应用。

本文在对BESS结构及换流器控制系统深入分析的基础上，提出一种计及电池充放电功率限制及充放电次数限制的无时延BESS机电暂态模型，利用节点电流注入法对模型接口进行开发，结合理论分析，通过PSASP仿真平台对模型进行仿真分析。

水氢汽车的原料甲醇来源十分丰富，可通过太阳能、风能等间歇式可再生能源电解制氢然后碳催化获得，也可利用农作物秸秆、动物粪便和有机废水发酵获得。而回过头来看，加氢站的投资和普通加油站乃至甲醇甲醇加注站都是不可比拟的。甲醇补给站可充分利用现有的加油站系统改造而成，与加氢站相比，配套成本几乎为0，大大节省了基础设施的大规模投资。