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城市公交車電動化的困惑及解決途徑探討

文章來源: 2013/8/22 22:23:10

 2012年10月11日,國務院總理溫家寶主持國務院常務會部署工作,要求樹立公共交通優先發展理念。會議指出,必須樹立公共交通優先發展理念②,將公共交通放在城市交通發展的首要位置。要加快構建以公共交通為主,由軌道交通網絡、公共汽車(筆者注:應含無軌電車)、有軌電車等組成的城市機動化出行系統。城市政府要將公共交通發展資金納入公共財政體系。“十二五”期間,對城市公共交通企業實行稅收優惠政策,落實對城市公共交通行業的成品油價格補貼政策②,對城市軌道交通運營企業實行電價優惠;拓寬投資渠道。通過特許經營、戰略投資、信托投資、股權融資等多種形式,吸引和鼓勵社會資金參與公共交通基礎設施建設和運營;保障公交路權優先。增加劃設城市公共交通優先車道,擴大信號優先范圍。

有了發展資金納入公共財政體系、稅收優惠政策、成品油價格補貼宏觀政策的支持,有了設城市公共交通優先車道,擴大信號優先范圍的權限。在新的形勢下,公交公司必須要做好、做強,才能保證公共交通要優先發展。宏觀層面上,,為公交公司的發展,提供更有利條件,但城市交通的供需矛盾日益尖銳也是客觀存在的。本文基于以上要求,對城市公交車電動化的困惑進行分析,并對解決此問題的途徑進行探討和建議,供參考。

1 公交要優先發展面臨的困惑

1.1全國城市公交車是耗油大戶


截止2011年底,據不完全統計,公交大巴全國有50萬多輛,要消耗2800萬噸左右的原油,占全國汽車成品油消耗的20%以上,并呈上升趨勢。而據權威組織報告說,估計到了2050年世界石油將枯竭,全球40%的石油被汽車消耗。在我國在城鎮化大背景下,全國城市公交車的數量,必須還得逐年增加。這樣一來,公交公司提高燃油用量的節約率、推動城市公交車電動化的任務十分艱巨。

  1.2 公交大巴是城市空氣主要污染源,嚴重污染城區2米以下的空間

2012年2月29日,國務院常務會同意發布新修訂的《環境空氣質量標準》。會議要求2012年在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市和省會城市開展PM2.5與臭氧等項目監測,2015年覆蓋到所有地級以上城市。而二氧化碳過度排放,25%的二氧化碳來自汽車,僅深圳公交車一年排放的二氧化碳近50萬噸。這樣一來,公交大巴就成了重點監測對象

 1.3 公交車尾氣產生的熱島效應和以及噪聲污染,導致出行居民心身健康受到危害

公交車尾氣產生的熱島效應以城區熱島中心,由于較強的暖氣流在此上升,而郊外上空為相對冷空氣下沉,這樣便形成了城郊環流,空氣中的各種污染物在這種局地環流的作用下,聚集在城市上空,市中心空氣污染加重,導致出行居民心身健康受到危害。這樣一來,公交公司在人民群眾之中的形象,大受影響。

 2 要摘掉這三頂帽子,必須推行城市公交車電動化

電動汽車與燃油汽車的發明,都是源于同一時代。早在19世紀后半葉的1873年,英國人羅伯特•戴維森(Robert Davidson)發明了世界上最初的可供實用的電動汽車,他比德國人戴姆勒(Gottlieb Daimler)和本茨(Karl Benz)發明汽油發動機汽車還早了10年以上,由于汽油發動機汽車的發展速度遠遠超越了電動汽車,這100多年汽車電動化的進程十分緩慢。

由于大氣污染,氣候變暖、燃油變得越來越少的問題的嚴重性,人們又開始關注電動汽車。城市公交推行城市公交車電動化工作,被提到了一個前所未有的高度,并有很強的緊迫感。但是如何推進這項工作,仍然面臨許多困難。
2.1無軌電車是最節能、最清潔公交車,但發展此車卻得不到政府的支持

無軌電車是純電動車輛中最節能的公交車,它具有低噪音、啟動快、運量大、不用油、自身零排放和運行成本低等優點,其技術十分成熟,是最具實際意義上的電動車輛。1911年德國人發明了無軌電車,英國有了世界上第一輛城市無軌電車,1914年我國在上海就有了城市無軌電車,繼后國內就有26個大中城市有了無軌電車。這100多年來,無軌電車從發明至今,近年來,城市無軌電車制造技術得到了很多提升。如:AC/DC變換、DC/DC(或DC/AC)變換、,DC/DC變換控制裝置性能是越來越好,體積是越來越小,從而有效的提升無軌電車自身的質量。尤其是電池或超級電容做輔助電源及采用集電桿自動升降裝置的應用,

使電車通過十字交叉口能等先進技術,在無軌電車通過十字路口時,完全可以不依賴滑觸線,而脫線運行,多年來無軌電車影響城市景觀的問題得到了有效解決。
但是,在國家推廣使用節能與新能源汽車③目錄里,有純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車,而無軌電車被排斥在外。一些城市想發展無軌電車,來有效的解決少用燃油、減少公交車尾氣而產生的環境污染方案,卻享受不了發展節
能與新能汽車政策的支持。

  2.2 若采購純電動公交車,成本高達200萬元/臺,配套設施基本上沒有

純電動公交車發展的4大瓶頸,一是電池、二是電驅、三是電控、四是電能補給。

1)以比亞迪的K9純電動公交車為例,車身長12米,電池重3噸多,續駛里程250公里,成本高達200萬元/臺,一次充電時間需要4個小時。

2)以中南某市的公交集團為例,有7000多輛公交車,若全部換成純電動車,要14 0億元的資金,而且其運力還會下降很多,就算晚上沖電,7000多輛車如何充電?

3)另外,供電公司得投多少配套資金,目前沒有一個可以估計的數據。
以純電動公交車目前的技術水準(注:國務院總理的表述是“純電動車開發剛剛起步,總體上還處于初級探索和跟蹤外國技術階段,主要設備和材料都依靠進口”),就算示范運營,,就是白送10臺----20臺純電動公交車給公交公司,他們也不會樂意接受,主要原因是實用的充電配套設施基本上沒有。

所以說,純電動公交車的技術水準要達到示范程度,還需要等到電源結構優化和電池技術達到一個新的高度。

 2.3.若推廣混合電動公交車,又碰到是用插電式還是非插電式混合電動車的困惑

工業和信息化部、科技部、國家發改委等部委在2011年9月明確表示,插電式混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車被劃為新能源汽車,非插電式的普通混合動力汽車被劃為節能汽車。即推廣非插電式的普通混合動力汽車,就得不到政府享受不了發展節能與新能汽車政策的補貼;若推行插電式混合動力汽車,所遇到的困惑,與推廣純電動公交車是一樣的,是實用的充電配套設施基本上沒有。

目前,公交公司在用的燃油汽車的技術水準,是當今世界級的,而混合電動公交車技術水平,其與發達國家還有較大差距!公交公司是實際用車單位,要求普通的司機來開這樣的車,思想工作如何做呢?
所以說,混合電動公交車的技術水準,要達到普通司機能接受的程度,還有相當一段路要走。
3解決以上困惑的重任又回到了公交車制造廠家肩上

2011年5月底,在中國科協第八次全國代表大會上,溫家寶總理在關于新能源汽車發展方面的講話中,提出這樣幾個問題:

1)新能源汽車,發展方向和最終目標是什么?

2) 目前重點發展的混合動力車和電動車是不是最終產品?

3)混合動力車有了一些進展,但技術上與發達國家還有較大差距?

4)純電動車開發剛剛起步,總體上還處于初級探索和跟蹤外國技術階段,主要設備和材料都依靠進口?

5) 發展新能源汽車,包括技術路線問題、關鍵核心技術問題、投入問題、政策支持問題,必須盡快明確下來。

對發展方向和最終目標是什么?發展新能源汽車的技術路線問題、關鍵核心技術問題,作為公交客車的制造廠家,

必須要予以要回答以上問題。

3.1回答溫家寶總理的提問

筆者以公交客車制造廠的一名工程技術人員的身份,以城市公交車電動化的視角,進行以下回答。

3.1.1)筆者將“發展新能源公交車”的表述,轉成工程術語,即發展電動化公交車,這也就是發展新能源汽車的切入點。

3.1.2)發展電動化公交車為切入點,是要幫助公交公司摘掉“耗油大戶、城區主要污染源及熱島效應制造者”這
三頂帽子,有助于公交公司的發展符合“科學發展觀”的要求。

3.1.3)基于城市公交車電動化的最終目標,就是要發展新型無軌電車這樣的,具有低噪音、啟動快、運量大、只耗電不用油、自身零排放等優點的車輛。

無軌電車與新能源汽車定義中的純電動汽車,是最接近的車種。無軌電車無論是購車成本,還是運營成本與傳統的公共汽車是同級別的。

無軌電車是純電動汽車的過渡產品,這一點與新能源汽車定義中的混合電動汽車的作用是相同的。無軌電車之所以是無軌電車,而不是新能源汽車中定義的純電動汽車,其理由,動力電池是瓶頸,可以說,無軌電車100年的歷史,就是動力電池的瓶頸史。

所以說,動力電池瓶頸沒有突破以前,發展混合電動公交車這個過渡產品,不如發展無軌電車這個過渡產品。發展新型無軌電車就是城市公交車電動化的具體技術路線中的切入點。。

發展新型無軌電車能有效地推動電池技術的進步。新型無軌電車是已經有了配備“輔源裝置”的新產品。所謂“輔源裝置”就是新型無軌電車自帶的儲電能裝置(電池)。在這一點上,與目前所說的混合電動汽車和純電動汽車的電池,是一個東西。

無軌電車自帶的儲電能裝置(電池)每有進步一點,無軌電車不依賴“滑觸線”行走的路程就會延伸“一點”。換一句話說,“滑觸線”架線長度就會縮短“一點”。當無軌電車不依賴“滑觸線”行走的路程延伸到了極限,即“滑觸線”架線長度縮短到為“零”之日,也就是純電動公交車實現之時。

4 推動城市公交車電動化進程的困難所在

新能源汽車發展到了今天,一些基本的問題,都沒有完全搞明白,還驚動了國務院總理。主要原因是,發展新能源汽車過程中,產生了一大堆“名詞和概念”,外行人聽不懂,內行人對這些“名詞和概念”搞不清楚,一些權威的專家、學者是各說各的,以前說的與后來講的,不能自圓其說。這就應驗了古人之說“名不正,言不順,事不成”。
針對推動城市公交車電動化這一具體工作,,筆者認為在宏觀層面上的困難主要有以下三點:

難點之一:工業和信息化部、科技部、國家發改委等部委部不認可新型無軌電車是純電動車輛。理由很牽強,因為新型無軌電車不符合汽車的定義,不在汽車之列,同時,他是技術成熟產品。

難點之二:一些專家和學者只認可,混合電動汽車是純電動汽車的過渡產品,卻不認可,無軌電車是純電動汽車的過渡產品,盡管這個產品事實上已經存在100年了。

難點之三:一些專家和學者不認可新型無軌電車是最接近純電動公交車產品,而長期在混合電動公交車上的這一點打轉。比如:

1)從能源聯接方式提出了,并聯、串聯、混聯等概念;

2)從能源的結合程度上又提出了,輕混、中混、重混的新概念;

3)接著又從能不能充電上,提出了插電式還是非插電式的說法,

4)更有專家導入了增程式混合動力電動車名稱。
因邏輯上不通的理論在指導實踐,于是其結果是,“發展混合電動公交車是有一定進步”,卻形成不上規模產業。

 5 對發展城市公交新能源車的技術路線提出建議
   
當前,發展無軌電車是摘掉公交公司“耗油大戶、城區主要污染源及熱島效應制造者”的三頂帽子的最實用、最科學的辦法。

1)建議工業和信息化部、科技部、國家發改委等部委支持類似“北京與株州兩地合作將電力機車的交流變頻調速先進技術移植到城市無軌電車上”的項目;支持客車企業對“城市無軌電車”核心技術的研發;支持支撐城市無軌電車上的所需的“電池、電驅、電控”3大核心技術的研發工作。通過發展節能明顯的、新型的無軌電車相關技術,爭取用大概要5-8年的時間。實現公交企業基本摘掉“耗油大戶”的帽子。

2)在無軌電車發展有一定規模的基礎上,至少要到恢復到以前有的26個大中城市的無軌電車的規模。促使在無軌電車所需的“電池、電驅、電控”3大核心技術的研發工作取得了重大突破,重點是推動“電池”技術的長足的發展。

3)在“電池、電驅、電控”3大核心技術的研發工作水平與發達國家基本平齊的前提下,有序安排性能穩定、成本與傳動汽車在同一個級別上、車長在10米---11米的混合動力公交車的推廣。這些工作大概要5-8年的時間,才能發展有一定大規模的混合動力公交車。

4)經過新型無軌電車發展期和混合動力公交車的推廣期,我國新能源公交車的技術水準,一定能跟上國際上發達國家的水平,卻主要設備和材料都不在依靠進口。 


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