影響中國客車業 上海超級電容公交車十年應用經驗分享
2016年4月1日,5輛超級電容公交車從上海運往以色列第二大城市特拉維夫,為當地公共交通服務;
2015年9月,以色列特拉維夫M5路公交線開始采用“上海造”的超級電容客車載客運營;
同年,約20輛“上海造”新能源公交車,駛上白俄羅斯明斯克市的公交線路;
2014年5月,保加利亞首都索菲亞11路公交線開始采用“上海造”的超級電容客車載客運營;
隨后,同樣的600輛裝有全套上海核心技術、蘇州金龍裝配的超級電容公交車,陸續出口到歐盟國家。
這些國家和地區之所以一致相中“上海造”超級電容客車,都是緣由從2006年開始運行的上海巴士集團的11路、26路和920路超級電容公交車。經過長期實踐工作的證明,上海超級電容電動城市客車公交運營系統的整體技術已達國際先進水平。
超級電容 上海經驗
超級電容公交車是以超級電容為動力電源的新型節能環保的城市無軌、無線純電動快充公交客車。據客車網了解,超級電容器是一種介于普通電容器和蓄電池之間的電化學儲能器件,其至少有一個電極利用雙電層或贗電容實現儲能,在恒流充電或放電過程中的時間與電壓的關系曲線通常近似于線性。超級電容器功率密度是蓄電池10倍,容量是傳統電容器106倍,據公交用戶反饋,超級電容公交車具備無環境污染、可在-40℃下使用、充電快壽命長等優點。
作為中國開辦最早的城市公交之一,上海公交多年來一直領先于國內同行業發展步伐,并且在很多方面成為國內同行楷模。目前上海已經發展為國內一線城市中功能較全、規模較大、技術較先進的城市公交之一,全市目前擁有數千條公共汽車和電車線路,是市民主要交通方式之一。截至2015年1月,上海公交線路總數達到1354條(不含區間車)。
2006年8月,上海11路超級電容公交車上線投入運營,這是目前世界上唯一經過大規模長時間商業化運營考驗的純電動公交車;節省燃料費用65%以上,已累計行駛超過1200萬公里,完成載客6000萬人次,現全線配車12輛。
通過了2010年上海世博會期間高強度運營的考驗:61輛超級電容城市客車在6個月內累計運行120萬公里, 平均每天4800公里,共運送國內外游客4000萬人次。
2012年12月采用高能量超級電容器系統對整車進行技術升級并在上海11路、26路投入運營后,至今累計營運里程4120401公里,電容單體故障發生率為零。其中26路超級電容公交車線路總長19KM,站全線配車18輛。2015年,上海920路高能超級電容公交車上線運營,線路總長10.3KM,全線配車15輛。
十年經驗 全國分享
2016年10月26日,由中國土木工程學會城市公共交通學會、新能源客車專業委員會、電車專業委員會主辦,杭州公交集團承辦的“中國新能源客車應用交流大會”在杭州召開,上海巴士公交集團總工程師蔡夏英詳解介紹了上海十年來應用超級電容公交車的經驗和問題。
蔡夏英認為,超級電容電動城市客車公交運營系統是解決核心城區公共交通的最佳方案,是實現城市公交電動化的最佳選擇;同時,超級電容電動城市客車具備的安全性、可靠性和在城市運營條件下的適應性得到了充分的驗證,隨著有機高能量超級電容器的問世,對超級電容電動客車進行優化升級的時機已經成熟。
蔡夏英向客車網介紹:根據運營情況變化,集團會不定期調整線路和車輛,上海三條高能量超級電容車路線,車輛總數曾達60多輛,最近線網運營間隔時間調整,車輛數有所下調,目前共計45輛,另有3輛備車。
上海巴士集團在實踐中發現,超級電容公交車可以減小電源體積和重量,從1.4噸降至0.6噸;車輛一次續駛里程提高到8~10km;高能量超級電容器能量效率高,散熱優化;10km以下線路在起點站一次充電后跑完全程,較長線路只需少量充電點;新建線路只需在起、終點各建1個充電站,大幅度減少充電站基建投資;通過GPRS系統實時監控,數據自動統計,故障預判,大幅提高運營管理水平。
據蔡夏英介紹,超級電容信息遠程監控系統的功能分為:以利用現有網絡技術對電容、車輛狀態進行實時監控、跟蹤、記錄;采用GPS和GPRS網絡傳輸信息;監控電容電壓、電流,溫度,車輛位置、車速、軌跡等;通過遠程終端了解到車輛和電容狀態信息,及時發現隱患與故障,確保運營可靠性。即使在夏季的高溫天氣下,高能超級電容公交車內超級溫度也可以控制在40度左右,效果非常理想。
2012年12月,對11路、26路、920路公交車進行高能量超級電容器系統技術升級后,至今累計營運里程4120401公里,電容單體故障發生率為零。
不同技術 差異對比
據上海巴士集團測算,一輛12米純電動客車大約需要負重3.4噸鋰電池,整備質量約16噸-19噸,座位為29個,限客49人,一次充電4-6小時只能續航120公里左右;
而一輛同類型超級電容客車大約需要負重0.9噸超級電容,整備質量約12噸-18噸,12M,座位33個,能達到限客80人, 而且一次充電6-8分鐘,續航里程為20公里左右。
此外,鋰離子電池純電動客車大約每輛車需配備一個充電樁,每個8000KVA變電站和70個120KW充電樁的建設成本高達5000萬元,平均每個充電樁的建設成本高達71萬元。
高能量超級電容公交車每條線路配備2~3個充電樁,每個充電站成本約為60萬元(不含施工費)。
當然,受技術影響,早期的超級電容公交車暴露出不少問題,尤其在散熱、系統監控、一次充電續駛里程等方面的問題比較明顯,據蔡夏英介紹,巴士集團升級為高能量超級電容公交車后,經過近幾年的實踐,其優勢發揮明顯:
1、續駛里程大大提高。在減輕了電容組件重量近1噸的前提下,儲存電能反而得到了成倍的增加,使公交車續駛里程成倍提高。
2、有效提高了車輛的運行速度。26路行駛時間由原來的50分鐘縮短為43分鐘,提高了14%。
3、車輛的機動性得到了充分的發揮。車輛離線行駛的半徑范圍增大,使車輛進出場可選擇更為便捷的路線行駛。
4、運營成本降低。公交車故障率大幅度下降,運營支出明顯下降。
技術創新 未來模式
據介紹,巴士集團采用高能量超級電容公交車帶給企業諸多實惠:首先,駕駛員精神壓力得到了極大的放松,即使在車輛全程開啟空調的前提下,遇道路交通阻塞和公交站臺被社會車輛擠占時,也不必擔心電能不夠而造成的拋車現象。
同時,改進后的車輛行駛中充電次數大幅下降,車速加快,尤其在上、下班高峰時段,行車人員與乘客的關系更加融洽,形成良好車廂氛圍。
最重要的是,改進后的高能量超級電容公交車續駛里程延長,營運持續里程達到5.5公里,續駛時間30分鐘,車輛的營運周轉時間減少,降低了企業的人力成本。例如:26路的營運計劃配車已由原來的21輛減少到19輛,節省勞動力4名,就單一線路而言,對企業人力成本的貢獻比較明顯。
蔡夏英認為,超級電容公交車是上海市自主技術創新的代表,該技術節能減排效果顯著,對于減少汽車尾氣污染排放,改善城市空氣質量具有重要意義;與傳統燃油車相比節約能耗費用65%以上,大幅節約運營維護成本,不僅實現“零排放”的社會效益,而且經濟效益顯著;圍繞市場需求以商業化運營為目標開發的,技術成熟可靠,運營管理經驗豐富,具備了大規模商業化推廣條件。
下一步,高能量超級電容公交車的運營模式還可以做更多的優化改進,據蔡夏英介紹,以線路總長為10到15公里的公交運營線路為例,在起點與終點各建一個候車式充電站,通過車頂集電弓利用候車時間充電,全程無觸網運行,途中無需充電即能滿足全線公交客運任務。
蔡夏英說,經過幾年的努力,高能量超級電容公交車的技術性能有了很大的提高,特別是高可靠的安全運行性能,2012年底投入商業化運營以來,至今仍保持的單體無故障運行記錄,這充分滿足了公共交通所必須的安全運行需求。
近年來,超級電容公交車及其運營系統在保加利亞、以色列等國的成功運營,也充分證明了超級電容公交車與不同城市公共交通運營特性的匹配度。 因此,她希望國家對新能源汽車的補貼政策進一步優化,以12米超級電容公交車為例,目前購車補貼是國補20-26萬元/輛,上海市地補100萬元/輛,運營補貼是每年地補3萬+國補2萬元/輛(逐年申請撥付),比同類型純電動客車還是有一定差距,希望有關部門跟多關注超級電容公交車,了解其優勢所在,讓超級電容公交成真正成為每個城市的亮麗綠色公交風景線。
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