氢燃料电池汽车在重大赛事中的能源保障规划——以2022年北京冬奥会为例
基于五阶段法的氢能需求测算与全链保障实践
大型赛事的交通运行离不开完善的能源保障体系。为推动绿色、零碳理念下氢燃料电池汽车（HFCVs）在重大赛事中的高效应用，研究提出一套涵盖车辆选型、氢能需求测算、加氢站布局、全链条供应保障及应急协同机制的“五阶段能源保障规划法”。该方法以2022年北京冬奥会为实证案例，系统验证了其科学性与实用性，为未来大型活动的氢能交通保障提供理论支持和实践参考。
一、氢燃料电池汽车能源保障五阶段法
该方法分为五个递进阶段：
- 车辆选型与配置：根据赛事交通需求确定车型规模和技术参数；
- 氢能需求测算：建立基于运行强度、里程和环境条件的氢能消耗模型；
- 加氢站规划布局：结合车辆停放与调度路径优化站点选址与服务能力；
- 车用氢能全链保障：统筹制氢、运氢、加氢环节，确保供应稳定；
- 协同机制与应急预案：构建跨部门联动机制，提升突发事件应对能力。
Fig. 1 Five‑Stage Energy Security Planning for HFCVs
Fig. 2 Calculation route of hydrogen energy
Fig. 3 Layout and plan of hydrogen refueling stations
二、车用氢能全链条保障体系
基于冬奥期间氢燃料电池汽车的使用规模、氢能需求分布及停车场站规划，研究从加氢、制氢、运氢三个维度评估区域氢能供给能力。通过调研加氢站关键设备配置、周边氢源产能现状及扩产潜力，综合判断氢能供应系统的可靠性与可持续性。
Fig. 4 Flow chart of five-stage energy security planning for HFCVs
三、北京冬奥会实证分析
在北京冬奥会的实际应用中，五阶段法有效支撑了氢能交通系统的运行。通过明确车辆技术要求（见表1），精准测算不同赛时阶段的氢能需求，并动态预测张家口赛区每日氢耗量（见图5、图6），实现了供需匹配。
Table 1 Vehicle selection and technical requirements for large, medium and small passenger cars
Fig. 5 Sequence diagram of hydrogen energy demand on different competition days in Zhangjiakou
Fig. 6 Upper and lower limits of hydrogen demand on different competition days
四、主要结论
- 提出的氢能需求测算方法经冬奥实证，在95%置信区间内具有较高准确性；
- 五阶段法具备良好的理论性和可操作性，适用于其他大型赛事或公共活动的氢能交通规划；
- 引入能源供给动态评估机制，实现氢能供需实时匹配；
- 加氢基础设施规划兼顾赛后民用需求，助力区域氢能产业可持续发展。
本研究由北京交通发展研究院王聘玺团队完成，通信作者为赵旭。研究成果发表于《Automotive Innovation》，DOI: 10.1007/s42154-022-00183-3。
作者简介
王聘玺，清华大学博士研究生，北京交通发展研究院节能减排中心总工程师，研究方向为交通能源转型。
赵旭，北京交通发展研究院工程师，英国格林威治大学博士，研究方向包括智能交通系统、移动即服务与碳交易机制。
期刊介绍：Automotive Innovation
《Automotive Innovation》是由中国汽车工程学会主办、清华大学李骏院士与赵福全教授共同主编的英文科技期刊，聚焦智能网联、新能源汽车、节能环保等前沿领域。期刊已被EI、ESCI、Scopus收录，与Springer Nature合作出版，致力于推动中国汽车科技创新成果国际化。
