城市公交车电动化的困惑及解决途径探讨

文章来源: 2013/8/22 22:23:10

 2012年10月11日,国务院总理温家宝主持国务院常务会部署工作,要求树立公共交通优先发展理念。会议指出,必须树立公共交通优先发展理念②,将公共交通放在城市交通发展的首要位置。要加快构建以公共交通为主,由轨道交通网络、公共汽车(笔者注:应含无轨电车)、有轨电车等组成的城市机动化出行系统。城市政府要将公共交通发展资金纳入公共财政体系。“十二五”期间,对城市公共交通企业实行税收优惠政策,落实对城市公共交通行业的成品油价格补贴政策②,对城市轨道交通运营企业实行电价优惠;拓宽投资渠道。通过特许经营、战略投资、信托投资、股权融资等多种形式,吸引和鼓励社会资金参与公共交通基础设施建设和运营;保障公交路权优先。增加划设城市公共交通优先车道,扩大信号优先范围。

  有了发展资金纳入公共财政体系、税收优惠政策、成品油价格补贴宏观政策的支持,有了设城市公共交通优先车道,扩大信号优先范围的权限。在新的形势下,公交公司必须要做好、做强,才能保证公共交通要优先发展。宏观层面上,,为公交公司的发展,提供更有利条件,但城市交通的供需矛盾日益尖锐也是客观存在的。本文基于以上要求,对城市公交车电动化的困惑进行分析,并对解决此问题的途径进行探讨和建议,供参考。

  
1 公交要优先发展面临的困惑

  1.1全国城市公交车是耗油大户


  截止2011年底,据不完全统计,公交大巴全国有50万多辆,要消耗2800万吨左右的原油,占全国汽车成品油消耗的20%以上,并呈上升趋势。而据权威组织报告说,估计到了2050年世界石油将枯竭,全球40%的石油被汽车消耗。在我国在城镇化大背景下,全国城市公交车的数量,必须还得逐年增加。这样一来,公交公司提高燃油用量的节约率、推动城市公交车电动化的任务十分艰巨。

  1.2 公交大巴是城市空气主要污染源,严重污染城区2米以下的空间

2012年2月29日,国务院常务会同意发布新修订的《环境空气质量标准》。会议要求2012年在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展PM2.5与臭氧等项目监测,2015年覆盖到所有地级以上城市。而二氧化碳过度排放,25%的二氧化碳来自汽车,仅深圳公交车一年排放的二氧化碳近50万吨。这样一来,公交大巴就成了重点监测对象

  1.3 公交车尾气产生的热岛效应和以及噪声污染,导致出行居民心身健康受到危害

公交车尾气产生的热岛效应以城区热岛中心,由于较强的暖气流在此上升,而郊外上空为相对冷空气下沉,这样便形成了城郊环流,空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下,聚集在城市上空,市中心空气污染加重,导致出行居民心身健康受到危害。这样一来,公交公司在人民群众之中的形象,大受影响。

  2 要摘掉这三顶帽子,必须推行城市公交车电动化

  电动汽车与燃油汽车的发明,都是源于同一时代。早在19世纪后半叶的1873年,英国人罗伯特•戴维森(Robert Davidson)发明了世界上最初的可供实用的电动汽车,他比德国人戴姆勒(Gottlieb Daimler)和本茨(Karl Benz)发明汽油发动机汽车还早了10年以上,由于汽油发动机汽车的发展速度远远超越了电动汽车,这100多年汽车电动化的进程十分缓慢。

  由于大气污染,气候变暖、燃油变得越来越少的问题的严重性,人们又开始关注电动汽车。城市公交推行城市公交车电动化工作,被提到了一个前所未有的高度,并有很强的紧迫感。但是如何推进这项工作,仍然面临许多困难。
2.1无轨电车是最节能、最清洁公交车,但发展此车却得不到政府的支持

  无轨电车是纯电动车辆中最节能的公交车,它具有低噪音、启动快、运量大、不用油、自身零排放和运行成本低等优点,其技术十分成熟,是最具实际意义上的电动车辆。1911年德国人发明了无轨电车,英国有了世界上第一辆城市无轨电车,1914年我国在上海就有了城市无轨电车,继后国内就有26个大中城市有了无轨电车。这100多年来,无轨电车从发明至今,近年来,城市无轨电车制造技术得到了很多提升。如:AC/DC变换、DC/DC(或DC/AC)变换、,DC/DC变换控制装置性能是越来越好,体积是越来越小,从而有效的提升无轨电车自身的质量。尤其是电池或超级电容做辅助电源及采用集电杆自动升降装置的应用,

  使电车通过十字交叉口能等先进技术,在无轨电车通过十字路口时,完全可以不依赖滑触线,而脱线运行,多年来无轨电车影响城市景观的问题得到了有效解决。
但是,在国家推广使用节能与新能源汽车③目录里,有纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车,而无轨电车被排斥在外。一些城市想发展无轨电车,来有效的解决少用燃油、减少公交车尾气而产生的环境污染方案,却享受不了发展节
能与新能汽车政策的支持。

  2.2 若采购纯电动公交车,成本高达200万元/台,配套设施基本上没有

  纯电动公交车发展的4大瓶颈,一是电池、二是电驱、三是电控、四是电能补给。

  1)以比亚迪的K9纯电动公交车为例,车身长12米,电池重3吨多,续驶里程250公里,成本高达200万元/台,一次充电时间需要4个小时。

  2)以中南某市的公交集团为例,有7000多辆公交车,若全部换成纯电动车,要14 0亿元的资金,而且其运力还会下降很多,就算晚上冲电,7000多辆车如何充电?

  3)另外,供电公司得投多少配套资金,目前没有一个可以估计的数据。
以纯电动公交车目前的技术水准(注:国务院总理的表述是“纯电动车开发刚刚起步,总体上还处于初级探索和跟踪外国技术阶段,主要设备和材料都依靠进口”),就算示范运营,,就是白送10台----20台纯电动公交车给公交公司,他们也不会乐意接受,主要原因是实用的充电配套设施基本上没有。

  所以说,纯电动公交车的技术水准要达到示范程度,还需要等到电源结构优化和电池技术达到一个新的高度。

  2.3.若推广混合电动公交车,又碰到是用插电式还是非插电式混合电动车的困惑

  工业和信息化部、科技部、国家发改委等部委在2011年9月明确表示,插电式混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车被划为新能源汽车,非插电式的普通混合动力汽车被划为节能汽车。即推广非插电式的普通混合动力汽车,就得不到政府享受不了发展节能与新能汽车政策的补贴;若推行插电式混合动力汽车,所遇到的困惑,与推广纯电动公交车是一样的,是实用的充电配套设施基本上没有。

  目前,公交公司在用的燃油汽车的技术水准,是当今世界级的,而混合电动公交车技术水平,其与发达国家还有较大差距!公交公司是实际用车单位,要求普通的司机来开这样的车,思想工作如何做呢?
所以说,混合电动公交车的技术水准,要达到普通司机能接受的程度,还有相当一段路要走。
3解决以上困惑的重任又回到了公交车制造厂家肩上
 
  2011年5月底,在中国科协第八次全国代表大会上,温家宝总理在关于新能源汽车发展方面的讲话中,提出这样几个问题:

  1)新能源汽车,发展方向和最终目标是什么?

  2) 目前重点发展的混合动力车和电动车是不是最终产品?

  3)混合动力车有了一些进展,但技术上与发达国家还有较大差距?

  4)纯电动车开发刚刚起步,总体上还处于初级探索和跟踪外国技术阶段,主要设备和材料都依靠进口?

  5) 发展新能源汽车,包括技术路线问题、关键核心技术问题、投入问题、政策支持问题,必须尽快明确下来。

  对发展方向和最终目标是什么?发展新能源汽车的技术路线问题、关键核心技术问题,作为公交客车的制造厂家,

  必须要予以要回答以上问题。

  3.1回答温家宝总理的提问

  笔者以公交客车制造厂的一名工程技术人员的身份,以城市公交车电动化的视角,进行以下回答。

  3.1.1)笔者将“发展新能源公交车”的表述,转成工程术语,即发展电动化公交车,这也就是发展新能源汽车的切入点。

  3.1.2)发展电动化公交车为切入点,是要帮助公交公司摘掉“耗油大户、城区主要污染源及热岛效应制造者”这
三顶帽子,有助于公交公司的发展符合“科学发展观”的要求。

  3.1.3)基于城市公交车电动化的最终目标,就是要发展新型无轨电车这样的,具有低噪音、启动快、运量大、只耗电不用油、自身零排放等优点的车辆。

  无轨电车与新能源汽车定义中的纯电动汽车,是最接近的车种。无轨电车无论是购车成本,还是运营成本与传统的公共汽车是同级别的。

  无轨电车是纯电动汽车的过渡产品,这一点与新能源汽车定义中的混合电动汽车的作用是相同的。无轨电车之所以是无轨电车,而不是新能源汽车中定义的纯电动汽车,其理由,动力电池是瓶颈,可以说,无轨电车100年的历史,就是动力电池的瓶颈史。

  所以说,动力电池瓶颈没有突破以前,发展混合电动公交车这个过渡产品,不如发展无轨电车这个过渡产品。发展新型无轨电车就是城市公交车电动化的具体技术路线中的切入点。。

  发展新型无轨电车能有效地推动电池技术的进步。新型无轨电车是已经有了配备“辅源装置”的新产品。所谓“辅源装置”就是新型无轨电车自带的储电能装置(电池)。在这一点上,与目前所说的混合电动汽车和纯电动汽车的电池,是一个东西。

  无轨电车自带的储电能装置(电池)每有进步一点,无轨电车不依赖“滑触线”行走的路程就会延伸“一点”。换一句话说,“滑触线”架线长度就会缩短“一点”。当无轨电车不依赖“滑触线”行走的路程延伸到了极限,即“滑触线”架线长度缩短到为“零”之日,也就是纯电动公交车实现之时。

  4 推动城市公交车电动化进程的困难所在

  新能源汽车发展到了今天,一些基本的问题,都没有完全搞明白,还惊动了国务院总理。主要原因是,发展新能源汽车过程中,产生了一大堆“名词和概念”,外行人听不懂,内行人对这些“名词和概念”搞不清楚,一些权威的专家、学者是各说各的,以前说的与后来讲的,不能自圆其说。这就应验了古人之说“名不正,言不顺,事不成”。
针对推动城市公交车电动化这一具体工作,,笔者认为在宏观层面上的困难主要有以下三点:

  难点之一:工业和信息化部、科技部、国家发改委等部委部不认可新型无轨电车是纯电动车辆。理由很牵强,因为新型无轨电车不符合汽车的定义,不在汽车之列,同时,他是技术成熟产品。

  难点之二:一些专家和学者只认可,混合电动汽车是纯电动汽车的过渡产品,却不认可,无轨电车是纯电动汽车的过渡产品,尽管这个产品事实上已经存在100年了。

  难点之三:一些专家和学者不认可新型无轨电车是最接近纯电动公交车产品,而长期在混合电动公交车上的这一点打转。比如:

  1)从能源联接方式提出了,并联、串联、混联等概念;

  2)从能源的结合程度上又提出了,轻混、中混、重混的新概念;

  3)接着又从能不能充电上,提出了插电式还是非插电式的说法,

  4)更有专家导入了增程式混合动力电动车名称。
因逻辑上不通的理论在指导实践,于是其结果是,“发展混合电动公交车是有一定进步”,却形成不上规模产业。

  5 对发展城市公交新能源车的技术路线提出建议
   
  当前,发展无轨电车是摘掉公交公司“耗油大户、城区主要污染源及热岛效应制造者”的三顶帽子的最实用、最科学的办法。

  1)建议工业和信息化部、科技部、国家发改委等部委支持类似“北京与株州两地合作将电力机车的交流变频调速先进技术移植到城市无轨电车上”的项目;支持客车企业对“城市无轨电车”核心技术的研发;支持支撑城市无轨电车上的所需的“电池、电驱、电控”3大核心技术的研发工作。通过发展节能明显的、新型的无轨电车相关技术,争取用大概要5-8年的时间。实现公交企业基本摘掉“耗油大户”的帽子。

  2)在无轨电车发展有一定规模的基础上,至少要到恢复到以前有的26个大中城市的无轨电车的规模。促使在无轨电车所需的“电池、电驱、电控”3大核心技术的研发工作取得了重大突破,重点是推动“电池”技术的长足的发展。

  3)在“电池、电驱、电控”3大核心技术的研发工作水平与发达国家基本平齐的前提下,有序安排性能稳定、成本与传动汽车在同一个级别上、车长在10米---11米的混合动力公交车的推广。这些工作大概要5-8年的时间,才能发展有一定大规模的混合动力公交车。

  4)经过新型无轨电车发展期和混合动力公交车的推广期,我国新能源公交车的技术水准,一定能跟上国际上发达国家的水平,却主要设备和材料都不在依靠进口。 


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