纯电动公交客车商业运营模式分析

窦宝华 范永斋 张 菲 金 勇

1.上海申沃客车有限公司，2.青岛供电公司，3.上海国际汽车城（集团）有限公司，上海201108

引言

随着汽车不断普及，石油大量消耗，大气细颗粒物（PM2.5）污染问题已经从地区典型个例，逐步扩展为区域性、全国性环境问题和社会问题。目前，我国交通领域的机动车污染排放物已经成为我国环境治理的重大难题。据统计，截止2013年底，我国机动车保有量达到2.4亿辆，机动车尾气排放已经成为我国空气污染的主要来源之一，是造成PM2.5的重要原因。这已严重威胁到人民群众的身体健康和生态安全。因此，发展新能源汽车特别是纯电动汽车是当务之急。我国政府十分重视新能源汽车的发展，2009年，国家四部委共同启动了“十城千辆工程”，2012年，国务院出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012－2020年）》，明确指出以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向。2013年9月，国家四部委联合出台了《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》（财建〔2013〕551号），该通知中在原补贴基础上加大了对纯电动公交客车的补贴力度。全国各地共有40多个城市（群）获准成为了新能源示范推广城市，各地都制定了新能源车的推广计划。在各地推广计划中，纯电动公交客车成为了发展重点。在实施过程中，车辆购置成本高、动力电池寿命短、车辆续驶里程短、充电设施不完善等问题在一定程度上影响了纯电动公交客车的推广应用。为了解决这些问题，各示范推广试点城市进行了多种商业运营模式的实验探索，并取得一定成绩。比如，以青岛、南京等城市等为代表的电池快换模式，以深圳、合肥、临沂等城市等为代表的直充模式，以重庆市等为代表的快充模式。但是，受商业运营模式本身局限性限制，在大面积推广这些模式时仍受到不少阻力，因此，有必要探索出一条更为可行的，适合各自城市发展特点的纯电动公交客车商业运营模式。由于快充模式使用规模较小，本文仅就快换和直充两种模式做一个分析。

1 国内纯电动公交客车运营基本情况

我国纯电动公交客车尽管起步较晚，但是发展很快，已经接近甚至超过国外纯电动车发展水平，特别是近年来，随着国家新能源汽车支持政策的陆续出台，全国各地发展新能源汽车热情高涨。但是，商业模式成为新能源车推广的关键所在。一直以来，购车成本过高和充电难是阻碍新能源汽车推广应用的两大主因。购车成本可以通过国家财政补贴、整车企业降成本等措施予以解决，但是充电方式即配套基础设施成为阻碍纯电动公交客车的一个重要因素。以充电方式不同，我们将纯电动公交客车的商业模式分为一下两类。

1.1 电池快换模式

以青岛市为代表，纯电动公交客车运营采用“车电分离”，电池快换模式，即国家电网公司负责充换电站建设以及动力电池采购费用（含车用电池及备用电池），政府负责整车采购（裸车，不含动力电池），公交公司负责运营纯电动公交客车，并向电网支付电费。在电费收取方面，国家电网公司创新性的提出“电池度”概念，电费收取原则按照比同类燃油空调公交客车车公里平均油耗价格低0.05元的原则进行测算。以月为结算期，公交公司按客车行驶里程向供电公司结算电池租赁费用。

据青岛供电公司统计，截止2014年6月底，青岛市纯电动公交客车实现安全运行超过1000天，完成充换电服务超过30万次，服务的车辆累计行驶里程超过4000万公里。

电池快换模式，需有备用电池，解决了车辆续驶里程与公交实际运营需求的矛盾，缓解了政府采购车辆的预算压力，同时也提高了车辆的利用率，快换一次电池只需8～10分钟。

1.2 整车充电模式

以深圳、合肥等城市为代表，纯电动公交客车实行整车充电模式，采取“车电一体”，即国家电网公司负责建设整车充电站，政府负责采购整车（含动力电池），公交公司负责车辆运营，根据充电量向充电站支付电费。电费的收取按照当地工业用电标准实施，有波峰和低谷两种电费标准。

整车充电模式，每辆车只需配一套电池，首次购车成本较高，但是由于受充电模式影响，车辆利用率较低，以12米纯电动公交客车为例，充满电量每次需要4～5小时。

由以上两种模式可以看出，充电方式的不同成为影响纯电动公交客车运营的主要因素。

2 两种充电模式的技术性分析

2.1 电池快换模式

需要建立快换电池充电站实现，通过直接更换电动客车的电池组来达到充电的目的。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较强，需配备专业人员并借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。其优势体现在：① 换电时间短，提高了车辆的利用率；② 分箱式充电以及车载电池拆卸方便，安全性高；③ 解决了充电时间长、电池一致性差、续驶里程短等难题，满足公交运营特点；④ 便于电池组的维护、管理，提高了电池的使用寿命；⑤ 有利于废旧电池的回收和再利用。

但是快换电池模式对于动力电池与客车的标准化、充换电站的建设和管理以及电池的流通管理等有严格的要求。也有着一些劣势，体现在：① 充换电站一次性的投入较大，需要申请建站用地，并进行环评等手续办理；② 需要一次性购买大量备用电池；③ 需要专业团队负责充换电站的运营管理；④对整车制造误差有着严格的规定。

2.2 整车充电模式

整车充电一般是指采用小电流（0.3C～0.5C）在较长的时间内对动力电池进行慢速充电。根据车载电池容量的大小，充电时间一般为4～6小时。其优势体现在：① 充电桩采购及安装成本地，一次性投入小，不用单独申请建设用地，可以利用公交停车场安装充电桩；② 无需购买备用电池；③ 充电操作方便，可以利用波谷充电，降低运营成本。

但是整车充电模式也存在一些劣势，主要体现在：① 充电时间过长，降低了车辆的利用率；② 必须购买备用车辆，才能满足公交客车辆运营需求；③整车充电时若出现紧急情况，由于动力电池固定在车体上，因此安全性较差；④ 电池维护不方便，电池衰减较快；⑤ 一次性安装电池较多，车辆能耗较高。

3 运行模式的探讨与展望

从上述分析看电池快换模式与整车充电模式都有不尽人意的地方。整车充电模式解决不了车辆的连续运行问题和动力电池的保养问题，换电模式又有成本太高和一次性用地较大的问题，经过几年的运行经验提出两者结合的模式，很快得到了大家的共识。在分析过程中，发现怎样找到两者结合的最佳方式，是问题的关键。

通过认真分析了公交客车的运行规律，不管线路长短（公交线路以单程15千米左右为最佳，但也有特殊情况会达到20－30千米左右）每条公交线路每天都有双班和单班司机完成，两种班次一般按照1：1的比例搭配。单班车辆每天行驶里程在150千米左右，双班运行车辆每天运行里程在300千米左右，平均每车每天运行里程在220－240千米。

针对公交运行特点我们建议公交客车动力电池配备容量以满足运行150千米为最佳（配多了影响车辆载重，少了影响连续运行）。以此提出了每月（车辆运行6000－7000千米）换电一次以解决动力电池维护保养的方案和平均每车每天不多余一次既解决动力电池的维护保养又解决车辆连续运行问题的方案，加上电池快换模式和整车充电模式进行比较如下：

3.1 经济分析

以60辆车的规模，每辆车规定运行年限为8年作为计算依据。

1）快换模式购车以裸车价，需增加3万元解决换电动力仓（以可以的最低价计算）；整车充电不需要活动动力仓；整车充电为主不需要频繁插拔的电池箱，但要具备简单换电的功能，加1.5万元装备费；换电为主整车充电补充的跟换电模式一样。不算国家和地方补贴。

2）动力电池价格以300Ah计算（满足公交客车行驶150千米），每套按50万元计算。整车充电保障连续运行需备用车辆比例为1：1.2；快换模式电池备用率为1：1.5，每套电池箱增加8万元；换电保养的按每月换电一次，每天保养电池两套计算，每套电池箱加4万元；换电与整车结合的模式平均每车每天换电0.5次，备用率电池需1：1.17。

3）整车充电模式电池平均寿命为3年左右，每月保养一次可以达到4年，换电为主的电池可以达到5年计算。

4）充电设备按照每瓦时1.5元计算，充电桩按80千瓦计算，每台12万元，10千瓦分箱充电机包括充电架等按照每瓦1.5元计算。整车充电模式按照1：0.5台充电桩计算，换电模式分箱充电机数量为1：0.5＊7，换电保养模式需增加两套分箱充电系统，换电与整车充电结合模式需按1：0.5的比例配充电桩。

5）设备维护费按照设备总价的0.5%计算。

6）运行服务费按照实际需要数，每人年均费用按6万元计算。

7）利用调度间歇每次半小时，每天3次补充，一次完整充电来计算。

表1 四种模式简单经济分析（单位：万元）

以上分析不包含电费也不包括车辆保养费，因为电费的多少跟模式基本无关。车辆保养费要有些差别，总体来讲整车充电模式由于载重大，车辆保养费肯定增加。

3.2 综合分析

表面上看，快换模式成本较高，但在满足公交客车连续运行的情况下，由于整车充电模式需要车辆备用，并且电池寿命不能保障（两种模式电池寿命的评价结果来源于近4年的运行数据和四部委考评组的结论），所以反而整车充电的成本会更高。快换技术来源于我国自主研发，随着需求量的增加成本还会大幅度下降，运行经济优势将更加突出。

从技术上讲，充电机技术已经发展多年，是沿用传统整流充电的技术，在为需要连续运行电动车充电使用时，维修率太高，急需在技术上和产品选件上有所突破。快换技术来自我国自主研发，技术含量较高，有推广发展空间。

从安全运行角度看，快换模式实现了对车辆和电池的全程监控，故障点随时暴露在监控之下，保障了车辆的安全运行。

快换模式自动化程度较高，有大量推广的市场前景和技术提升空间。

4 结论

本文以纯电动公交客车运营模式的实际应用为依据，对目前国内两种运营模式——电池快换和整车充电模式从国内纯电动公交客车运营基本情况、技术性、经济性三个方面做了对比分析。并探讨了整车充电与电池快换相结合的两种模式。在运营基本情况方面，以青岛和合肥等为例，通过两种运营模式的对比分析，得出充电方式的不同成为影响纯电动公交客车运营的主要因素，提出充换结合的新思路，解决两种模式单独不能解决的问题。从技术层次方面，对比分析了两种充电方式的优缺点。在经济性方面，通过比较，透过人们的感性认识，得到了理性的结论，差异明显。提出了充换结合模式，分析了充换结合模式实现的技术、经济、安全依据。

随着电动汽车事业的不断发展，纯电动公交客车充电方式所存在的问题也会得到解决和完善。文章所谈及问题可为纯电动公交客车事业的发展、推广及研究提供经验和理论依据。

［1］ 于飞 张可银.纯电动公交车在青岛的运营及对比分析.人民公交.2013－07.

［2］ 和金生.用层次分析法探讨科研成果的综合评价.系统工程理论与实践.1985－01.P5.

［3］ 赵焕臣.层次分析法——一种简易的新决策方法.科学出版社.1986.