上海市在用新能源公交车发展现状及节能减排效益分析

上海市在用新能源公交车发展现状及节能减排效益分析
随着城市化高速发展，机动车保有量的快速增长，汽车尾气污染物也随之不断增长由此造成了全球能源日趋紧张，生态环境日益恶化，环境保护问题日益突出。

在“低碳、环保”已经成为全球共识的背景下，世界各国汽车制造企业纷纷将未来研发的主要方向转到新能源汽车领域，技术研发和推广普及已成为竞争的关键。

文章主要介绍应用于上海市在用公交车的新能源技术，包括CNG（天然气）、二甲醚、油电混合动力、超级电容等技术的发展现状以及与传统柴油发动机公交车的节能效益分析对比。

标签：新能源公交车；天然气；二甲醚
大力发展节能与新能源汽车是国际社会应对能源短缺、环境污染和气候变暖问题在交通领域采取的共同措施。

世界各国依据各自资源条件和产业技术状况，采取、制定并实施了相关的国家交通能源发展战略。

总体而言，各国实施计划的共同特点是政府直接介入，组织能源、交通、制造等多部门联动（研发投入、产业布局、政策优惠等），促进新能源汽车和相关配套产业的交叉融合与综合发展，从而减少对石油的依赖，降低能源消耗，实现交通能源转型，打造新兴战略产业链。

欧盟从2000年起开始推进汽车新能源发展且车用能源发展战略主要体现在两个方面：第一，坚定不移地实施柴油化战略，同时加强柴油混合动力技术研究，以获得更加理想的节能效果；第二，积极推进车用能源多元化，重视发展氢、天然气和生物燃料。

美国的车用能源发展战略是从以往重点进行燃料电池技术研发的单一化发展格局向氢燃料电池、混合动力、生物乙醇、生物柴油等多种技术路线共同发展的多元化格局转变。

日本是一个资源匮乏的国家，多年来高度重视节能与替代燃料技术的研究与应用，在汽车节能技术及新能源汽车发展方面处于世界领先地位。

为了加快发展新能源汽车，日本政府近些年来相继发布了多项国家计划，如低公害汽车普及计划，下一代汽车及燃料计划、WE-NET计划等等，形成了主要以纯电动汽车、混合动力车、清洁柴油车研发的车用能源发展战略。

“十二五”期间，我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段。

我国汽车发展总体上将采用一种过渡战略和转型战略，并将采取内燃机汽车和新能源汽车两者共同发展，良性互助的发展战略。

世界各国新能源扶持政策及规划（详见表1-1）
1 上海市在用新能源公交车种类及特点
目前世界汽车工业可持续发展所面临的两大难题是环境污染、石油匮乏。

环保节能是21世纪汽车技术的一个重要发展方向，同时各国的排放法规也日趋严格。

我国在2009年7月1日起正式实施了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》该规则明确说明：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和先进的驱动技术形成的具有新技术、新结构的汽车。

上海市目前在用的新能源公交车种类主要有CNG（天然气）、二甲醚、油电混合动力、超级电容等车型。

1.1 CNG（天然气）公交车
CNG（Compressed Natural Gas）汽车是指以压缩天然气替代常规汽油或柴油作为燃料的汽车。

主要由甲烷构成的天然气在25Mpa左右的压力下储存在车上的气瓶内用作车用燃料，其发动机工作原理与多点喷射的电控汽油机类似。

主要工艺过程：在CNG加注站将0.3-0.8Mpa低压天然气经压缩机加压到25Mpa；并由顺序控制盘控制，按高、中、低压顺序储存到储气钢瓶组，最后通过CNG 加气机向汽车钢瓶加注。

汽车在行驶过程中CNG通过钢瓶高压气减压装置减压后向发动机供气。

上海市目前在用CNG公交车的公交线路有79、99、142、147、222、749、758等7条公交线路，由于该批车型均使用进口奔驰发动机，一旦车辆发生故障其零配件更换价格较高、周期较长，且车辆在供气系统、发动机点火系统存在故障较多，车辆维修费用较高。

1.2 DME（二甲醚）公交车
DME（二甲醚）作为汽车燃料替代柴油，是目前二甲醚工业应用的主要领域。

二甲醚具有燃烧充分热效率高的特点，由于不含C-C分子链，在燃烧过程中不会分解出碳，因此在各种情况下都能实现无烟燃烧；同时通过改进喷油系统即推迟喷油提前角可以降低CO和NOx的排放。

本市在2010年世博会举办期间投入试运营的10辆二甲醚公交车是以上海申沃客车有限公司生产的SWB6116HG型城市公交车为基础，匹配上海柴油机股份有限公司研制的SC8DR250Q3型二甲醚发动机，构成了一整套自主研发的二甲醚动力系统。

在实际应用过程中，由于二甲醚燃料国家标准、地方标准和企业标准体系尚未建立，并且距离中西部主要煤基能源基地较远，在车用二甲醚燃料批量不大的情况下，经济性优势尚不明显。

同时二甲醚公交车增压泵使用寿命较短、价格昂贵，专用密封件易损坏等因素造成其作为柴油替代燃料仍有待时日。

为了加快和推进二甲醚汽车的发展除了通过旧车改造和制造新车并举的措施外仍需加大宣传力度和政策扶持。

1.3 油电混合动力公交车
通常所说的混合动力汽车一般是指油电混合动力汽车，即燃料和电能的混合，且由电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。

上海目前在119、799、792等公交线路上使用了油电混合动力公交车，该车型为非插电式，无需专设电站进行充电。

大扭矩主驱动电机主要在车辆起步时启动，ISG电机负责发电并对电池组充电；车辆进入中高速（经济车速区间）后即由发动机直接驱动，主电机停止工作，ISG电机辅助运行或发电，并使车辆在正常行驶中产生强大而平稳的动力，且燃油经济性提高；车辆爬坡时由发动机、主电机和ISG电机共同提供驱动力。

车辆在制动过程中由电机负责能量回收并对动力电池组进行充电。

油电混合动力公交车在前期使用过程中，由于国产橡胶件耐腐蚀性不强导致车辆缺防冻液、缺机油等故障频发；同时起动电机气压传感器故障、电机断轴故障，刹车软管，刹车总泵故障也较多。

车辆厂商、配件商针对车辆在使用过程中所暴露出的问题，通过采取对零配件材质升级、优化设计等技术改良后现已基本排除了此类故障；因此油电混合动力公交车作为城市公共交通节能减排的主力车型必将得到大力推广与应用。

1.4 超级电容公交车
中国是唯一将超级电容公交车投入量产的国家，超级电容公交车作为电车的一种“变异”车型，其驱动力通过车载电容器”放电”过程来实现。

上海目前在11、26路等公交线路上使用了超级电容公交车，其工作原理主要是车辆到站集电弓与站点受电排接触，供电线网向车辆输送电能，车辆控制系统控制充电器将电荷储存于超级电容器内。

车辆行驶时超级电容器将储存的电能经变频器转换后输送至交流电机并输出旋转力矩，经传动系统驱动车辆行驶。

车辆减速时车轮经传动系统驱动交流电机，通过变频器控制交流电机将获得的旋转动能再生成电能，并储存于超级电容器内循环利用，车辆在能量转换过程中，逐渐失去动能而平稳减速。

超级电容公交车作为城市公交车具有零排放和动能回收利用的特点，由于车辆采用电制动减速技术使得机械制动器寿命成倍提高，制动器摩擦产生的粉尘和热量大幅降低但因其续驶里程较低，宜作为市区内公共交通的首选，不适用于运行线路较长、站距较长、客流交替量低的线路。

随着超级电容和油电混合动力公交车使用的高新技术不断成熟，制造成本的进一步降低，同时在政府新能源政策和绿色环保政策的激励下，作为一种新型电气化城市公共交通运行模式在上海地面交通新一轮优化发展进程中，必将发挥出其与城市景观、环境、能源间友好和谐的作用。

2 实际工况下油电混合动力、超级电容公交车与传统柴油公交车节能减排效益对比
《上海城市交通“十一五”规划纲要》中明确指出，上海将积极发展低能耗、环保、舒适的新型公交汽电车。

《上海市“十二五”交通节能减排工作总体目标》中指出：到2015年交通运输行业初步形成“结构合理、技术先进、管理高效”的能耗体系框架。

其中“绿色驾驶工程”已列为节能减排九大工程之一。

新能源公
交车当仁不让的成为这一工程中的主角，将在上海城市公交领域中发挥主体作用。

2.1 申沃油电混合动力公交车与传统柴油公交车节能减排对比
申沃SWB6127HE2油电混合动力城市客车与申沃SWB6120KHV-3柴油公交车在日行驶里程、营运线路相同情况下单车年节能折合标准煤3900Kg，年减少CO2排放量8700Kg，年减少NOx排放量27Kg（详见表2-1）。

上海现有SWB6127HE2油电混合动力营运城市客车150辆，年节能折合标准煤585t，年减少CO2排放量1305t，年减少NOx排放量4050Kg。

表2-1为上海浦东新区杨高公共交通有限公司792路混合动力公交车与传统柴油公交车在相同线路上营运的对比情况。

2.2 申沃超级电容纯电动公交车与传统柴油公交车节能减排对比
申沃SWB6121SC超级电容纯电动城市客车与申沃SWB6120KHV-3柴油公交车在日行驶里程、营运线路相同情况下单车年节能折合标准煤23.7t，年减少CO2排放量48.6t，年减少NOx排放量129Kg（详见表2-2）。

上海现有SWB6121SC 超级电容纯电动营运城市客车61辆，年节能折合标准煤1445.7t，年减少CO2排放量2964.6t，年减少NOx排放量7869Kg。

表2-2 申沃超级电容纯电动公交车与传统柴油公交车节能减排对比
表2-2为上海巴士新新公共交通有限公司26路超级电容纯电动公交车与传统柴油公交车在相同线路上营运的对比情况。

综上所述，城市公交车作为市民出行的主要交通工具，通过对在用新能源公交车与传统柴油车节能减排结果的对比，新能源公交车的能源消耗、CO2和NOx 的排放量较传统柴油公交车均有不同程度的下降，新能源公交车作为城市绿色交通工具在“十二五”期间必将得到大力推广与应用。

3 结束语
为应对日益突出的燃油供需矛盾和环境污染问题，世界主要汽车生产国纷纷加快部署将发展新能源汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化，同时大力发展和推广应用汽车节能技术。

未来10年全球汽车产业将迎来转型升级的重要战略机遇期，节能与新能源汽车已成为国际汽车产业的发展方向。

目前我国汽车产销规模已居世界首位，预计在未来一段时期内仍将持续增长，我们必须抓住机遇、抓紧部署，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，促进汽车产业优化升级，实现由汽车工业大国向汽车工业强国转变。

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