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電動巴士的理想與現實

未知 2019-10-21 09:59

  中國新能源汽車十城千輛的示范結果初步表明:公共交通行業推行的電池電動巴士工作應終止。可以小結地說,目前尚不具備推廣應用的技術水平和經濟條件,僅靠財政補貼是不可持續的。所謂的新能源純電動巴士的電池自重就接近車輛核定載客重量,又把電能轉換為機械能來驅動車輛行駛,其節能效果卻不如傳統的無軌電車。政府的新能源汽車政策將按照節油(減排)效果而非技術路線進行補貼,無軌電車將得到復興與發展。

  筆者在深圳參加中國公共汽車節能大賽期間,深入地實際了解到電池電動巴士(純電動巴士)的技術水平和運營現狀,可以小結地說:公共交通行業尚不具備推行電池電動巴士的技術水平和經濟條件,僅靠財政補貼不可持續發展。所謂的新能源純電動巴士的電池自重就接近車輛核定載客重量,又把電能轉換為機械能來驅動車輛行駛,其節能效果卻不如傳統的無軌電車。如果政府的新能源汽車政策將按照節油(減排)效果而非技術路線進行補貼,無軌電車應得到復興與發展。

  有制造商宣揚,電池電動巴士為世界上最便宜的電動巴士能耗成本不到同類燃油車輛的三分之一。以比亞迪零元購車零排放解決方案為例,其電價按工業用夜間低谷價(0.3元/度),電池使用壽命期按8年來計算,油電差價產生的運營成本可節省87萬元。但是,如果考慮充電站和備用電池等基礎設施的建設與維護使用費,電池電動巴士即使在獲得政府50萬元新能源客車購買補貼后,其車輛運營成本仍然要比傳統燃油巴士高(約20%以上)。

  巴士運營成本中,動力成本、折舊成本和部件成本因制造商的技術水平而有很大的差異;運營成本中的外部服務、保險成本、輪胎供應成本則因運營商的管理水平而有很大差異,加上各地法規對環境保護等社會效益方面的管制程度不同,因此,城市當局或運營商選擇巴士不僅主要依據經濟學的壽命期總成本,還必須轉向能效高、有利于全球與城市環境保護,以及不影響人體健康的現實。顯然,就現有技術水平來講,電池電動巴士還不是理想的公共交通工具。

  城市交通系統的問題,諸如性能(效率、載運能力和速度)、技術(各種交通方式子系統)、質量與成本(投資和運營)和環境影響等都是很重要的因素,它們直接影響著城市的位置、規模、結構、以及經濟和社會的關系。不同城市采用不同策略來發展公共交通系統,無論從可持續發展還是城市生活質量的規劃策略上來講,無軌電車都是未來電力驅動的公共交通典范之一。

  理論上講,電力推進系統的能效為80%~90%,燃料電池推進系的能效為46%,內燃機推進系統的能效只有15%~30%,因此,國際公共交通發展的趨勢之一就是電力推進。所謂的電動巴士(ElectricBus)是指使用電力驅動或牽引(ElectricDriveorTrac鄄tion)在道路上行駛的載客車輛,包括電力來自車載存儲介質的電池電動巴士和來自架空接觸網的無軌電車,以及由車載內燃機發電來驅動車輛行駛的混合動力巴士。

  無軌電車主要利用架空接觸網提供電力,還可使用輔助動力單元(A鄄PU)成為串聯式混合動力巴士,進一步使用超級電容、電池及燃料電池作為動力源就成為電池電動巴士。到目前為止,使用電力驅動的最有效方法仍然是從架空線網上獲取電能,所有其它形式的存儲和非接觸式能源傳輸都要損失一定的能效。

  正在各大城市示范運營的2526輛純電動巴士,大多是簡單地將電池和電機取代傳統推進系統,完全忽視公共巴士的特性。以標準12米巴士為例,對于相同技術配置的無軌電車而言,電池電動巴士所裝備的電池重量為2500~3500公斤,在每天近300公里的行駛里程中,相當于運載50~70名乘客體重的電池做無用功,無疑是一種能源浪費。一位老部長曾形象地批評政府在公共交通行業花巨額補貼去推廣電池電動巴士是脫了褲子放屁(放屁無需脫褲子,脫褲子所消耗的力氣就是無用功)。

  高容量的電池、快速充電和放電、長壽命和低價格都是獲得能效的方法。目前的電池效率仍然要比礦物燃料低,即使按照最樂觀的電池發展估計,到2025年電池能量密度可能翻兩倍,還是要比一箱柴油燃料的能量儲存量少25~50倍。在電池的固有特性(重量與容量等技術方面)沒有革命性的突破之前,采用電池為巴士提供動力電源很難實現商業化,仍然只是一種理想。

  我很納悶:政府為什么要巨額補貼電池電動巴士?為什么不補貼能效高的無軌電車?新能源汽車的補貼是否已經背離政府新能源汽車政策所倡導的節能減排原則?

  高效的城市交通系統和交通管理系統是克服巨大挑戰的關鍵,既要減少溫室氣體排放,還要減少交通擁堵,無軌電車就是節能減排的最佳選擇,其壽命期大約是柴油巴士的兩倍,它既沒有車載發動機產生的振動,行駛非常安靜和平順,橡膠輪胎也無有軌電車鋼輪所產生的噪聲。無軌電車兼具公共巴士和有軌電車的優缺點,使其成為當代備受爭議的公共交通方式。中國城市正面臨越來越嚴重的道路交通擁堵和環境污染問題,選擇發展無軌電車符合節能減排的政策導向。

  無軌電車相對于其它公共巴士而言,具有一定的經濟、技術與環保優勢,遺憾的是這些優勢在城市交通系統發展的戰略決策中早已被人們所遺忘,無軌電車在城市公共交通系統中的興衰歷程,主要原因在于其技術上固有的缺陷(機動性差)。當私人小汽車普及后,城市結構發生變化,人們要求建設更多的道路,無軌電車線網就成為一種障礙,許多城市將無軌電車線路改為巴士運營;在世界性的石油危機后,一些城市當局重新審視無軌電車在保證公共交通系統多樣性上的地位,使無軌電車又開始復興。現代無軌電車代表有吸引力、創新、環保、高價值公共交通解決方案,且可以快速、有效地實施。

  現代無軌電車的發展緊跟有軌電車(電控)技術的發展、公共巴士(鉸接與低地板)技術的發展和輪轂電機(低地板和寬通道)技術的發展。架空線網的設計顯著地減少了視覺影響,且大大提高了供電可靠性;無軌電車使用小型柴油發動機組或牽引電池(混合動力)可脫線行駛,遭遇交通事故、計劃保養、并排停車等,都可以毫無困難地繞過,這種方案已經成為標準配置,使無軌電車既可以在延長線上運營,還可以消除道路交叉口的復雜線網;先進的無軌電車系統還采用單軌、光學和雷達裝置進行導航,采用隔離的道路使無軌電車成為快速公共交通系統。

  世界各地的運營經驗推動無軌電車制造發展為成熟的行業,在創造高效部件方面的措施包括:增加電機每千克的功率密度、開發高壓系統來減少電力導線的截面及整個線網的重量、用高壓連接大部分電氣系統供電而減輕重量、將所有照明改為LED;在減少能源消耗方面的措施包括:通過更好的軟件控制能源管理流程和更多的集中加熱和冷卻來提高能源管理,通過車上和路旁(變電站)的能源回收來改善能源管理;在存儲和回收利用制動能方面的措施包括:超電容器、電池、飛輪和靜態存儲單元;無軌電車采用混合動力裝置,在直線和末端直接從架空線網取電,消除市中心的架空線網,可通過道路交叉口,結合自主行駛和間接電流收集。

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