受大气污染、温室效应等题目的影响，全国各国对汽车提出了进一步节能减排的条件。正在该后台下，全国出名汽车创设商核心对纯电动汽车(BEV)及燃料电池汽车(FCV)等新

受大气污染、温室效应等题目的影响，全国各国对汽车提出了进一步节能减排的条件。正在该后台下，全国出名汽车创设商核心对纯电动汽车(BEV)及燃料电池汽车(FCV)等新能源车型发展了研发职责。出于缓解天气转化的目标，核心考虑了肆意执行氢燃料及FCV的可行性，并满盈行使全国能源体例模子，指出了饱动FCV普及历程的要害正在于低落其本钱。_

天气转化已慢慢成为全国各国面对的主要题目。就将来应肆意执行的车型而言，社会各界对行驶时不排放CO2的纯电动汽车(BEV)及燃料电池汽车(FCV)有着较高盼愿。对汽车动力总成体例的采选会对汽车零部件供应链及各国的财产机合形成较大影响，以是也激励了全国各国的高度合切。遵循能源体例的优化及逐渐低落CO2排放的概念，本文对汽车将来的起色前景举办了考虑，并就FCV的执行可行性举办了合联阐明。

近年来，日本政府率先于2017年制订了针对氢燃料的开荒战术。自2018年起，由日本经济财产省举办了合于氢燃料的一系列时间研讨会。正在2019年9月举办的第2次研讨会上，考虑职员经谈判，颁发了合于氢燃料与燃料电池的时间领导文献，并提出了起色方针。遵循方针条件，各国政府须要正在以后的10年间，确保活着界领域内筑成的加氢站总数到达约1万处，利用于汽车及船舶等载运器材的燃料电池体例到达约1 000万台。为了有用欺骗氢燃料，估计各国政府将赓续通告起色战略及举止举措。

氢燃料是1类二次能源，为了对其用作FCV燃料的时间可行性举办阐明，考虑职员须要归纳商讨氢燃料的制备、供应与运输等方面的难点题目，并与BEV等比赛车型举办比照考虑。当考虑职员正在举办归纳评估时，不应怠忽体例所涉及到的其他方面。比如，氢燃料并非只可用于车用动力体例，还可利用于发电及供热等周围。同时，氢燃料的出处较为寻常，而且受到全国局面的影响，考虑职员正在阐明进程中应试虑到上述影响身分。行动合联考虑伎俩，考虑职员可通过估计打算机次序修建能源体例模子。

该能源体例模子可通过估计打算公式以透露合联组成身分间的相干性，比如可显示出将一次能源转换为二次能源的进程。遵守该模子的特色，考虑职员可将其分为2类，分袂为自上而下型与自下而上型(颠倒)。本文采用了能全体描画物理量均衡实时间方针的颠倒型。该模子首要基于本钱最小化的估计打算进程而设立，从而可对能源时间举办采选。

合联考虑职员正在考虑氢燃料及FCV时，遵守细致的区域举办了划分，并开荒出了全国能源体例模子(图1)。考虑职员通过具有363个节点的搜集来对其举办描画，并满盈商讨到了能源需要体例、需求处所，以及合联二者的输送筑造等身分。国表里的高校及考虑机构开荒出了形形色色的全国模子，由此为联络国政府间天气转化特意委员会(IPCC)等结构供应了参考凭借。本考虑模子的区域处所显着优于其他同类模子。

如上文所述，正在对氢燃料的评判进程中，考虑职员须要商讨网罗原料采选及运输根基方法正在内的全豹氢燃料供应链，通过提升图像了然度，使具有较好起色前景的氢燃料及相应的运输体例成为不妨，同时也须要精准地对全豹氢燃料供应链的本钱举办测算。考虑职员为此筑设了2类节点，分袂为“都会节点”与“供应节点”(图1)。假设能源须要分散于都会节点中，考虑职员由此对其他身分举办了满盈商讨。

本模子可遵守线性策划题目来举办经管，考虑职员将阐明区间设定为2015—2050年，并将方针函数设定为正在阐明进程时代经折算后的体例总本钱，并将折算率设定为5%。全新的体例总本钱由一次能源的临盆、转换、运输、节能等方面组成。管理方程式中网罗体例资源数目管理、能源供需均衡，以及CO2排放管理等方面，个中管理方程式的数目约为3.0亿个，涉及到的变量约为1.5亿个，是1类具有广大界限的线性题目。模子化的能源、物质、时间明细，以及体例机合可参考文献。

就氢燃料的制取时间而言，考虑职员可商讨采用气化法、甲烷改性法、石油气化法，以及水的电解法等制取时间。正在通过煤、甲烷及石油等物质制取氢燃料时，会形成必定数目的CO2，考虑职员为此筑设了CO2接受装备，进而实行低碳化方针。

就氢燃料的输送时间而言，考虑职员针对节点间的氢燃料输送管线与运输液化氢的船舶征战了合联模子。为应对氢燃料的消费，考虑职员商讨了如下3方面的身分：(1)将氢燃料用于发电筑造周围；(2)将氢燃料用于车用动力周围；(3)将氢燃料用于工业临盆及生计供热等周围。

就氢燃料用于发电筑造这一周围而言，将来不妨会闪现与可再生能源、核能、化石燃料、火力发电等其他时间互相比赛的状况。当汽车以氢能源行动燃料时，也会闪现与甲烷等燃料相比赛的状况。

遵守动力总成体例的差异，考虑职员将乘用车分为9类，将货车分为8类。同时，考虑职员遵循燃料性格的区别，针对4种填充筑造也征战了合联模子(表1)。客户可正在车辆代价、燃料本钱与燃料填充筑造本钱的根基上对车型举办采选。

就该模子中氢燃料的现实代价而言，考虑职员可归纳商讨原料供应本钱与氢燃料的创设本钱，并对氢燃料的运输本钱举办估计打算，而且应试虑到面向氢燃料及合联时间的税收与补助金等身分。该特色会对其他能源实时间也形成同样的影响。考虑职员可凭借供应链的本钱累积状况而计算出相应的能源本钱。除去税费及补助金等原因，该项办法首要出于以下原由：(1)为了对本钱举办核算，而发展纯粹的时间比对考虑。(2)正在全豹阐明进程中，考虑职员针对税费、补助金体例的消息采集进程较为坚苦。其余，正在中永恒内，与能源、时间普及情形相对应的税收及补助金往往也会闪现较大的转折。

行动条件前提，本文陈说了与汽车及燃料填充筑造相干较为亲热的项目。为阐明至2050年的燃料需求方针，考虑职员以对每种燃料的需求为根基，由此举办了合联设定。不外，就汽车而言，考虑职员可遵循对差异燃料的需求举办辨别，以餍足合联的运输需求。

活着界各国，各区域为餍足乘用车及货车正在统一年内的燃料需求，可遵循行驶里程等现实状况举办计算。2015年，全全国的汽车保有量为12.6亿辆，到2050年这一数据将扩张至25.0亿辆。

图2及图3示出了将来整车本钱的设定。假设全全国车型本钱相对团结，以美元举办估计打算，考虑职员正在对将来车辆举办代价计算的时刻，将各车型瓦解为合联筑造，并累积了针对差异筑造的本钱估计值，同时将汽车的寿命设定为10年。

针对燃料填充筑造的开发本钱设定也须要实行团结。考虑职员假设每处加油站耗资为100万美元，每处CNG供应站耗资150万美元，每台充电桩耗资70万美元。正在阐明时代，考虑职员假设本钱不会爆发蜕变。2015—2030年间，假设加氢站开发本钱会由300万美元降至200万美元，然后使每处加氢站保卫200万美元的本钱褂讪。由此须要必定数目的燃料填充筑造，以便将战略方针行动考虑根基。正在考虑职员的设定中，每900辆车与1处加氢站相结婚。同时，正在估算进程中，考虑职员将方法寿命团结设定为20年。

考虑职员行使本模子阐明了“方今近况”与“至2050年使大气温度低落2 ℃的方针”。这2类状况的区别受由图4所示的CO2排放上限值的管理。正在2015年，全全国源于能源消费而形成的CO2排放量为8.8 GtC(1GtC透露燃烧10亿t炭形成的CO2排放量)。遵守现有的战略趋向起色，到2050年，每年的CO2排放量可容许扩张到12.0 GtC。为进一步实行至2050年使大气温度低落2 ℃的方针，到2050年，每年的CO2排放量必定要降至2.9 GtC。为餍足当条件出的CO2减排条件，部门国家设定了显着方针，比拟2015年的状况，2050年的CO2排放量必需淘汰80%。

图5~图7透露了正在上述2种状况下，全全国的乘用车与货车的保有量及电源机合体例。正在乘用车周围，因为受车辆代价低落的影响，乘用车的羼杂动力化及电动化已成为了最佳采选(图5)。比拟之下，针对FCV 的最优计划仍正在进一步开荒中，但过高的整车代价已成为了限制其执行普及的主要抨击。图6为全国货车的保有量预测。为缓解大气温度的上升，整车实行电气化的上风较为显着。至2050年，BEV 将到达全国乘用车保有量的30%。图7所示的发电部分实行了大幅低碳化的方针(活着界总体领域内使CO2表示“负排放”的形象)，按体例总体最佳的概念，考虑职员以为联结发电部分的低碳化与乘用车电动化的战术上风最为显着。换言之，所谓CO2“负排放”是指从大气中接受CO2。如图7所示，个中可实行CO2接受、蓄积的生物质发电进程(CCS)是能有用实行CO2“负排放”的1项时间。目前，该项时间不确定性仍然存正在，考虑职员须要核心处置该项题目。

按乘用车的阐明结果(图5)，至2050年，以汽油为燃料的HEV将正在乘用车中占领50%的份额。正在本阐明中，考虑职员通过假设，使守旧汽油车向HEV举办转换，并设定单元运输量的能源消费可淘汰约40%。除了使其保有较好的燃油经济性除外，因为汽油HEV的车辆本钱相对较低(图2)，是以就2050年而言，考虑职员以为其仍然具有较高的本钱上风。

商讨到总保有量等题目，考虑职员尚无法对BEV及FCV正在货车中的利用前景得出结论，但就以柴油为动力的HEV型货车而言，合联考虑职员以为这是1类可有用刷新排放的对策(图6)。到2050年，燃用柴油的HEV型货车将占领货车总保有量的90% 支配。

BEV型货车及FCV型货车将行动全新时间，正正在惹起社会各界的合切。至2050年又有近30年的时期，各国政府仍然可有用欺骗原有的石油供应根基方法及羼杂动力时间，由此向BEV型货车及FCV型货车利市过渡。该项计划同样也可利用于乘用车周围。

考虑职员针对至2050年使大气温度低落2 ℃的方针与低落CO2排放的管理前提举办了考虑。FCV型乘用车的燃料本钱平常可分为5种状况(图8)，就车辆代价而言，有4种状况，以是其伶俐度阐明进程共有20种状况。就燃料本钱而言，考虑职员遵守氢燃料制取时间与液化氢运输进程的特色，拣选2015—2050年的时期段，并设定了如下5种状况：(1)氢燃料代价褂讪；(2)氢燃料代价低落30%；(3)氢燃料代价低落50%；(4)氢燃料代价低落70%；(5)氢燃料代价低落90%。针对FCV车辆本钱，考虑职员以为，到2040年的本钱将与图2中的设定沟通，同时针对至2050年的条件，设定了以下4种状况：(1)FCV代价为2.7万美元/辆；(2)FCV代价为2.2万美元/辆；(3)FCV代价为2.1万美元/辆；(4)FCV代价为2.0万美元/辆。正在此，考虑职员假设车辆本钱如状况3设定，到2050年，乘用FCV代价与BEV邻近。即使考虑职员以车辆本钱状况4举办假设，到2050年FCV代价已低落到与燃用汽油的HEV邻近的程度。合联考虑解说，各国政府如要饱动FCV型乘用车的普及历程，应试虑低落FCV的本钱比低落氢燃料的供应本钱更具成绩(图8)。比如，正在FCV采用准绳代价及FCV代价为2.2万美元/辆的状况下，无论氢供应本钱或高或低，引进的FCV 数目均会受到局部。正在FCV代价为每辆2.1万美元及2.0万美元等状况下，仍然可看出，即使氢燃料供应前提条件较高，将来仍希望引进约4.8亿辆FCV。正在FCV型乘用车的全寿命周期中，车辆代价会起到把持性的功用，低落车辆代价有利于扩张FCV型乘用车的利用领域。

行动应对络续转化的战略，本文先容了饱动氢燃料及FCV普及历程的不妨性，同时基于细致的区域划分而征战起了全国能源体例模子，并由此得出了一系列考虑劳绩。行动本文考虑的首要题目，如为了扩张FCV型乘用车的普及领域，低落车辆本钱已成为1项亟待处置的要害题目。

就执行FCV时所面对的首要时间题目而言，考虑职员以为布设加氢站须要高额的投资，但车辆自己的本钱也是1项主要题目。从总本钱的角度来商讨，可知因为FCV本钱较高，相应限制了其普及进程。如政府须要普及代价为每辆700万日元的FCV以替代预设代价为每辆250万日元的汽油型HEV，则购车时每辆车扩张的本钱为450万日元。正在该状况下，执行1 000万辆FCV时所形成的本钱为45万亿日元。同时，假设日本政府可通过开发加氢站(每处3亿日元)以代替守旧加油站(每处1亿日元)，相应扩张的经济本钱为2万亿日元。因为整车本钱与开发加氢站所需的本钱相差较大，即使开发了足足数目的加氢站，泛泛消费者即使不行购入FCV，也就无法对氢燃料举办满盈欺骗。正如上文所述，低落FCV的本钱仍然是1项较为主要的课题。

通过对以能源体例阐明为根基的合联题目举办了讲论，本文考虑了普及FCV的不妨性。考虑职员以为，饱动FCV的普及历程，应满盈处置车辆本钱等方面的题目。正在FCV的执行中存正在很众限制前提，考虑职员通过对合联前提举办考虑，由此可对FCV的执行计划举办优化，全体能够从以下3个角度举办阐明。

(1)购车消费者正在采选车型时所带来的影响。正在实际生计中，来自各阶级的消费者正在添置汽车时，会对车型性价比举办归纳考量，而本考虑中未对此类身分举办核心商讨。续航里程较长且燃料填充时期较短是FCV的上风，将有利于其将来的起色。

(2)采用新时间及新任职。正在本阐明中并未商讨将来的共享任职及自愿驾驶时间所带来的影响。当上述时间得以满盈普实时，各汽车的续航里程及行驶时期会相应扩张，本钱相对较高的FCV也有其独到的上风。

(3)从经济角度举办商讨，本文提到的全国能源体例模子是1类仅以能源供需为考虑对象的片面平衡模子。以是，先对车型举办采选会对社会经济总体及各工业周围形成必定影响。考虑职员通过平衡性阐明，能考虑出FCV正在附加价钱产出周围的上风，以此为FCV的普及历程形成主要饱动功用。

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