竇寶華 范永齋 張 菲 金 勇

1.上海申沃客車有限公司，2.青島供電公司，3.上海國際汽車城（集團）有限公司，上海201108

引言

隨著汽車不斷普及，石油大量消耗，大氣細顆粒物（PM2.5）污染問題已經(jīng)從地區(qū)典型個例，逐步擴展為區(qū)域性、全國性環(huán)境問題和社會問題。目前，我國交通領(lǐng)域的機動車污染排放物已經(jīng)成為我國環(huán)境治理的重大難題。據(jù)統(tǒng)計，截止2013年底，我國機動車保有量達到2.4億輛，機動車尾氣排放已經(jīng)成為我國空氣污染的主要來源之一，是造成PM2.5的重要原因。這已嚴重威脅到人民群眾的身體健康和生態(tài)安全。因此，發(fā)展新能源汽車特別是純電動汽車是當務(wù)之急。我國政府十分重視新能源汽車的發(fā)展，2009年，國家四部委共同啟動了“十城千輛工程”，2012年，國務(wù)院出臺了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012－2020年）》，明確指出以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向。2013年9月，國家四部委聯(lián)合出臺了《關(guān)于繼續(xù)開展新能源汽車推廣應(yīng)用工作的通知》（財建〔2013〕551號），該通知中在原補貼基礎(chǔ)上加大了對純電動公交客車的補貼力度。全國各地共有40多個城市（群）獲準成為了新能源示范推廣城市，各地都制定了新能源車的推廣計劃。在各地推廣計劃中，純電動公交客車成為了發(fā)展重點。在實施過程中，車輛購置成本高、動力電池壽命短、車輛續(xù)駛里程短、充電設(shè)施不完善等問題在一定程度上影響了純電動公交客車的推廣應(yīng)用。為了解決這些問題，各示范推廣試點城市進行了多種商業(yè)運營模式的實驗探索，并取得一定成績。比如，以青島、南京等城市等為代表的電池快換模式，以深圳、合肥、臨沂等城市等為代表的直充模式，以重慶市等為代表的快充模式。但是，受商業(yè)運營模式本身局限性限制，在大面積推廣這些模式時仍受到不少阻力，因此，有必要探索出一條更為可行的，適合各自城市發(fā)展特點的純電動公交客車商業(yè)運營模式。由于快充模式使用規(guī)模較小，本文僅就快換和直充兩種模式做一個分析。

1 國內(nèi)純電動公交客車運營基本情況

我國純電動公交客車盡管起步較晚，但是發(fā)展很快，已經(jīng)接近甚至超過國外純電動車發(fā)展水平，特別是近年來，隨著國家新能源汽車支持政策的陸續(xù)出臺，全國各地發(fā)展新能源汽車熱情高漲。但是，商業(yè)模式成為新能源車推廣的關(guān)鍵所在。一直以來，購車成本過高和充電難是阻礙新能源汽車推廣應(yīng)用的兩大主因。購車成本可以通過國家財政補貼、整車企業(yè)降成本等措施予以解決，但是充電方式即配套基礎(chǔ)設(shè)施成為阻礙純電動公交客車的一個重要因素。以充電方式不同，我們將純電動公交客車的商業(yè)模式分為一下兩類。

1.1 電池快換模式

以青島市為代表，純電動公交客車運營采用“車電分離”，電池快換模式，即國家電網(wǎng)公司負責充換電站建設(shè)以及動力電池采購費用（含車用電池及備用電池），政府負責整車采購（裸車，不含動力電池），公交公司負責運營純電動公交客車，并向電網(wǎng)支付電費。在電費收取方面，國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新性的提出“電池度”概念，電費收取原則按照比同類燃油空調(diào)公交客車車公里平均油耗價格低0.05元的原則進行測算。以月為結(jié)算期，公交公司按客車行駛里程向供電公司結(jié)算電池租賃費用。

據(jù)青島供電公司統(tǒng)計，截止2014年6月底，青島市純電動公交客車實現(xiàn)安全運行超過1000天，完成充換電服務(wù)超過30萬次，服務(wù)的車輛累計行駛里程超過4000萬公里。

電池快換模式，需有備用電池，解決了車輛續(xù)駛里程與公交實際運營需求的矛盾，緩解了政府采購車輛的預(yù)算壓力，同時也提高了車輛的利用率，快換一次電池只需8～10分鐘。

1.2 整車充電模式

以深圳、合肥等城市為代表，純電動公交客車實行整車充電模式，采取“車電一體”，即國家電網(wǎng)公司負責建設(shè)整車充電站，政府負責采購整車（含動力電池），公交公司負責車輛運營，根據(jù)充電量向充電站支付電費。電費的收取按照當?shù)毓I(yè)用電標準實施，有波峰和低谷兩種電費標準。

整車充電模式，每輛車只需配一套電池，首次購車成本較高，但是由于受充電模式影響，車輛利用率較低，以12米純電動公交客車為例，充滿電量每次需要4～5小時。

由以上兩種模式可以看出，充電方式的不同成為影響純電動公交客車運營的主要因素。

2 兩種充電模式的技術(shù)性分析

2.1 電池快換模式

需要建立快換電池充電站實現(xiàn)，通過直接更換電動客車的電池組來達到充電的目的。由于電池組重量較大，更換電池的專業(yè)化要求較強，需配備專業(yè)人員并借助專業(yè)機械來快速完成電池的更換、充電和維護。其優(yōu)勢體現(xiàn)在：① 換電時間短，提高了車輛的利用率；② 分箱式充電以及車載電池拆卸方便，安全性高；③ 解決了充電時間長、電池一致性差、續(xù)駛里程短等難題，滿足公交運營特點；④ 便于電池組的維護、管理，提高了電池的使用壽命；⑤ 有利于廢舊電池的回收和再利用。

但是快換電池模式對于動力電池與客車的標準化、充換電站的建設(shè)和管理以及電池的流通管理等有嚴格的要求。也有著一些劣勢，體現(xiàn)在：① 充換電站一次性的投入較大，需要申請建站用地，并進行環(huán)評等手續(xù)辦理；② 需要一次性購買大量備用電池；③ 需要專業(yè)團隊負責充換電站的運營管理；④對整車制造誤差有著嚴格的規(guī)定。

2.2 整車充電模式

整車充電一般是指采用小電流（0.3C～0.5C）在較長的時間內(nèi)對動力電池進行慢速充電。根據(jù)車載電池容量的大小，充電時間一般為4～6小時。其優(yōu)勢體現(xiàn)在：① 充電樁采購及安裝成本地，一次性投入小，不用單獨申請建設(shè)用地，可以利用公交停車場安裝充電樁；② 無需購買備用電池；③ 充電操作方便，可以利用波谷充電，降低運營成本。

但是整車充電模式也存在一些劣勢，主要體現(xiàn)在：① 充電時間過長，降低了車輛的利用率；② 必須購買備用車輛，才能滿足公交客車輛運營需求；③整車充電時若出現(xiàn)緊急情況，由于動力電池固定在車體上，因此安全性較差；④ 電池維護不方便，電池衰減較快；⑤ 一次性安裝電池較多，車輛能耗較高。

3 運行模式的探討與展望

從上述分析看電池快換模式與整車充電模式都有不盡人意的地方。整車充電模式解決不了車輛的連續(xù)運行問題和動力電池的保養(yǎng)問題，換電模式又有成本太高和一次性用地較大的問題，經(jīng)過幾年的運行經(jīng)驗提出兩者結(jié)合的模式，很快得到了大家的共識。在分析過程中，發(fā)現(xiàn)怎樣找到兩者結(jié)合的最佳方式，是問題的關(guān)鍵。

通過認真分析了公交客車的運行規(guī)律，不管線路長短（公交線路以單程15千米左右為最佳，但也有特殊情況會達到20－30千米左右）每條公交線路每天都有雙班和單班司機完成，兩種班次一般按照1：1的比例搭配。單班車輛每天行駛里程在150千米左右，雙班運行車輛每天運行里程在300千米左右，平均每車每天運行里程在220－240千米。

針對公交運行特點我們建議公交客車動力電池配備容量以滿足運行150千米為最佳（配多了影響車輛載重，少了影響連續(xù)運行）。以此提出了每月（車輛運行6000－7000千米）換電一次以解決動力電池維護保養(yǎng)的方案和平均每車每天不多余一次既解決動力電池的維護保養(yǎng)又解決車輛連續(xù)運行問題的方案，加上電池快換模式和整車充電模式進行比較如下：

3.1 經(jīng)濟分析

以60輛車的規(guī)模，每輛車規(guī)定運行年限為8年作為計算依據(jù)。

1）快換模式購車以裸車價，需增加3萬元解決換電動力倉（以可以的最低價計算）；整車充電不需要活動動力倉；整車充電為主不需要頻繁插拔的電池箱，但要具備簡單換電的功能，加1.5萬元裝備費；換電為主整車充電補充的跟換電模式一樣。不算國家和地方補貼。

2）動力電池價格以300Ah計算（滿足公交客車行駛150千米），每套按50萬元計算。整車充電保障連續(xù)運行需備用車輛比例為1：1.2；快換模式電池備用率為1：1.5，每套電池箱增加8萬元；換電保養(yǎng)的按每月?lián)Q電一次，每天保養(yǎng)電池兩套計算，每套電池箱加4萬元；換電與整車結(jié)合的模式平均每車每天換電0.5次，備用率電池需1：1.17。

3）整車充電模式電池平均壽命為3年左右，每月保養(yǎng)一次可以達到4年，換電為主的電池可以達到5年計算。

4）充電設(shè)備按照每瓦時1.5元計算，充電樁按80千瓦計算，每臺12萬元，10千瓦分箱充電機包括充電架等按照每瓦1.5元計算。整車充電模式按照1：0.5臺充電樁計算，換電模式分箱充電機數(shù)量為1：0.5＊7，換電保養(yǎng)模式需增加兩套分箱充電系統(tǒng)，換電與整車充電結(jié)合模式需按1：0.5的比例配充電樁。

5）設(shè)備維護費按照設(shè)備總價的0.5%計算。

6）運行服務(wù)費按照實際需要數(shù)，每人年均費用按6萬元計算。

7）利用調(diào)度間歇每次半小時，每天3次補充，一次完整充電來計算。

表1 四種模式簡單經(jīng)濟分析（單位：萬元）

以上分析不包含電費也不包括車輛保養(yǎng)費，因為電費的多少跟模式基本無關(guān)。車輛保養(yǎng)費要有些差別，總體來講整車充電模式由于載重大，車輛保養(yǎng)費肯定增加。

3.2 綜合分析

表面上看，快換模式成本較高，但在滿足公交客車連續(xù)運行的情況下，由于整車充電模式需要車輛備用，并且電池壽命不能保障（兩種模式電池壽命的評價結(jié)果來源于近4年的運行數(shù)據(jù)和四部委考評組的結(jié)論），所以反而整車充電的成本會更高。快換技術(shù)來源于我國自主研發(fā)，隨著需求量的增加成本還會大幅度下降，運行經(jīng)濟優(yōu)勢將更加突出。

從技術(shù)上講，充電機技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，是沿用傳統(tǒng)整流充電的技術(shù)，在為需要連續(xù)運行電動車充電使用時，維修率太高，急需在技術(shù)上和產(chǎn)品選件上有所突破。快換技術(shù)來自我國自主研發(fā)，技術(shù)含量較高，有推廣發(fā)展空間。

從安全運行角度看，快換模式實現(xiàn)了對車輛和電池的全程監(jiān)控，故障點隨時暴露在監(jiān)控之下，保障了車輛的安全運行。

快換模式自動化程度較高，有大量推廣的市場前景和技術(shù)提升空間。

4 結(jié)論

本文以純電動公交客車運營模式的實際應(yīng)用為依據(jù)，對目前國內(nèi)兩種運營模式——電池快換和整車充電模式從國內(nèi)純電動公交客車運營基本情況、技術(shù)性、經(jīng)濟性三個方面做了對比分析。并探討了整車充電與電池快換相結(jié)合的兩種模式。在運營基本情況方面，以青島和合肥等為例，通過兩種運營模式的對比分析，得出充電方式的不同成為影響純電動公交客車運營的主要因素，提出充換結(jié)合的新思路，解決兩種模式單獨不能解決的問題。從技術(shù)層次方面，對比分析了兩種充電方式的優(yōu)缺點。在經(jīng)濟性方面，通過比較，透過人們的感性認識，得到了理性的結(jié)論，差異明顯。提出了充換結(jié)合模式，分析了充換結(jié)合模式實現(xiàn)的技術(shù)、經(jīng)濟、安全依據(jù)。

隨著電動汽車事業(yè)的不斷發(fā)展，純電動公交客車充電方式所存在的問題也會得到解決和完善。文章所談及問題可為純電動公交客車事業(yè)的發(fā)展、推廣及研究提供經(jīng)驗和理論依據(jù)。

［1］ 于飛 張可銀.純電動公交車在青島的運營及對比分析.人民公交.2013－07.

［2］ 和金生.用層次分析法探討科研成果的綜合評價.系統(tǒng)工程理論與實踐.1985－01.P5.

［3］ 趙煥臣.層次分析法——一種簡易的新決策方法.科學(xué)出版社.1986.