项目实施单位 北京公共交通控股（集团）有限公司
专家点评
“节能减排”是我国应对全球性能源与环境问题的战略任务，发展节能与新能源汽车是这一战略任务的重要内容。新能源汽车主要包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。目前，国际上纯电动车的研发和示范主要集中在轿车等小型车上，尚无公交车批量使用的先例；混合动力汽车相对发展较快，如日本开发的混合动力轿车全球销量已经突破百万辆，在美国已有近20个城市应用混合动力公共汽车。
北京公共交通控股（集团）有限公司（以下简称北京公交集团）是国内最早着手研发纯电动汽车的企业，并率先开展了纯电动公交车和混合动力公交车的规模示范应用。作为北京市“节能与新能源汽车”实施主体，北京公交集团一贯坚持实事求是的思想路线，积极、科学、稳妥地组织开发、试验、生产、应用节能与新能源公交车，成效显著。
为了迎接北京奥运会，在市政府的大力支持下，在长期技术攻关的基础上，北京公交集团组织开发了50辆奥运纯电动公交客车，建设1座充电站，通过快速更换电池的方式有效解决了纯电动车电池续驶里程短、充电时间长、连续行驶性差等关键性问题，圆满地为北京奥运会提供了优质的交通运输服务。目前，50辆纯电动公交车仍在公交线路上运营，显示出纯电动车技术的生命力。
在混合动力电动客车的示范应用方面，北京公交集团紧密结合北京城市公交实际情况，关键技术采用进口优秀产品和国内成熟产品相结合的技术路线，与汽车制造企业合作开发并应用了起点高、性能好、水平高的混合动力车。2009年开始大批量应用860辆新型混合动力公交车，取得了较好的节能减排效果，并表现出较高的可靠性和安全性。
北京公交集团发展新能源公交车的经验，值得全国公交行业学习和借鉴。新能源公交车社会效益突出，因此在政府部门的大力倡导和支持下，推广应用前景广阔。
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“北京公交集团新能源公交车”推广材料(图文)
——交通运输部节能减排专家工作组
一、概况
（1）企业简介
北京公共交通控股（集团）有限公司（简称北京公交集团）是2004年7月经市国资委批准改制的国有独资公司。截止到2009年末，有在册职工11.6万人，运营车辆28179辆，其中公共电汽车20924辆，运营线路669条，年行驶18.62亿公里，年客运总量为50.4亿人次，日均客运量1380万人次。总资产244.2亿元，净资产58.7亿元，是以客运主业为依托，多元化经营，多种经济类型并存的大型企业集团。
（2）项目背景
长期以来，为了应对全球性的环境和能源问题，美、日及欧洲等发达国家投入大量经费，致力于新能源汽车的研究应用(如纯电动汽车、混合动力电动汽车等)。纯电动汽车主要在轿车等小型车上进行研发工作，尚无批量作为公交车使用的先例。混合动力汽车因其更具实用性而得到较快的发展，如日本丰田公司开发了Prius混合动力轿车，其全球销量已经突破了百万辆。美国已有近20个城市在试用混合动力公共汽车。
我国从“八五”开始组织纯电动汽车攻关，后将纯电动汽车、混合动力汽车等列入“十五”国家863计划电动汽车重大专项，“十一五”国家863计划节能与新能源汽车重大项目。国内多个大型汽车企业、高等院校、研究单位一直致力于纯电动大客车及纯电动轿车研发。北京市委、市政府以科学发展观为指导，彰显“人文北京、科技北京、绿色北京”理念，不断推进“节能与新能源汽车”的研发和应用，努力把北京建成资源节约型、环境友好型的和谐城市。北京公交集团作为北京“节能与新能源汽车”实施主体，一直坚持安全、可靠、节能、环保的原则，积极、科学、稳妥地组织开发、试验、生产、应用新能源公交车。1999年起，着手组织纯电动公交客车的研发工作，并在国内率先开展了新能源公交客车在线批量示范运行。2008年北京奥运会给新能源公交车的示范应用提供了良好的契机。纯电动公交客车和混合动力公交客车在奥运期间的示范运行，为北京公交集团承担2009年科技部“十城千辆”新能源汽车示范应用——北京项目奠定了良好的基础。
（3）项目概述
1999年起，北京公交集团就开始与北京理工大学等相关单位合作研发纯电动公交客车，并在国内率先开展了新能源公交客车在线批量示范运行。先后进行了30辆纯电动、10辆混合动力及6辆燃料电池公交客车的示范运行。
2008年北京奥运会期间，在科技部和北京市政府的大力支持下，北京公交集团与相关单位合作研发生产了50辆奥运纯电动大客车，并配套建设充电站，为奥运会提供绿色交通服务，这是国内外首次成功进行纯电动大客车的批量生产和公交运行。同时，还有27辆混合动力公交车在奥运专线示范运行。
2009年，北京公交集团承担2009年科技部“十城千辆”新能源汽车示范应用北京项目，与相关整车厂合作研发、批量生产860辆新型混合动力公交车，并扩大研发生产50辆纯电动公交客车，在国内率先大规模应用新能源公交车，取得了节能减排的显著效果。北京公交集团已成为国内规模最大的新能源汽车示范应用企业。
二、项目原理
本示范项目重点采用纯电动和混合动力两种新能源公交车，其实现节能减排的基本原理是：
（1）纯电动汽车（BEV）
纯电动汽车（Electrical Vehicle，简称EV），有人又称为电池电动汽车（Battery Electrical Vehicle，简称BEV），是以车载蓄电池为动力源,由牵引电机驱动车辆行驶的汽车。其能量补充依靠外电源对动力电池进行充电，并通过动力蓄电池向驱动电机提供电能来驱动汽车，车辆自身具有能量回收功能，如图1。
图1 纯电动汽车的技术原理
其主要优点是：
① 蓄电池充电的电能是二次能源，电能可以来源于风能、太阳能、水能、核能等能源，所以纯电动汽车能源的来源极其丰富。
② 纯电动汽车在行驶中无废气排出，是“零污染”汽车。
③ 纯电动汽车振动和噪声比内燃机汽车小。
④ 驱动系统机械结构简单，可靠性高，故障频率低、易于维护。
（2）混合动力电动汽车（HEV）
混合动力电动汽车（Hybrid Electrical Vehicle，简称HEV)，主要是指在传统内燃机汽车基础上耦合增加一套由驱动电机和动力蓄电池组成的辅助动力系统，并由该系统进行功率的平衡、耦合以及能量的再生与存储等功能的汽车。根据机电耦合的程度、控制策略和道路交通状况节油率在10~40％不等。
混合动力电动汽车一般可以分为并联、串联或混联等几种形式。典型原理如图2、图3和图4。
并联式混合动力电动汽车技术原理图
串联式混合动力系统原理
混联式混合动力电动汽车技术原理图
混合动力电动汽车的优点在于：
① 采用小排量的发动机，降低燃油消耗，并可以使发动机经常工作在高效低排放区，提高了能量转换效率，降低排放；
② 将制动、下坡时的能量回收到蓄电池中再次利用，降低燃油消耗；
③ 利用现有的加油设施，具有与传统燃油汽车相同的续驶里程；电机和内燃机联合驱动提高车辆动力性；
④ 可以充分利用传统汽车工业已形成的庞大生产能力和基础设施，不需要大量投资。
三、具体做法
（1）纯电动公交客车的研发与应用
① 研发基础
从1999年开始，北京公交集团与北京理工大学在纯电动公交客车研发生产方面开展了广泛的合作。2001年到2006年，先后研发并由北京公交集团电车制配厂和北京京华客车公司生产了12辆纯电动公交客车。
2001年至2008年，总计投入30辆纯电动公交客车分阶段在121线路上进行载客运行试验及示范运行，累计运行里程46万公里。通过示范运行，确定了北京公交集团纯电动公交客车发展的技术路线。
② 示范应用
在多年的研发基础上，为了践行我国政府“绿色奥运”的庄重承诺，在市委市政府和市交通委、市科委、市财政局、市环保局等相关委办局的大力支持下，2007~2008年北京公交集团组织研发并生产了50辆新型奥运电动公交客车。该车型为低地板结构，集成了大量的高新技术，使用锂离子动力电池，全部采用快速更换电池方式，实现了纯电动公交客车的小批量生产。
2008年北京奥运会、残奥会期间，50辆奥运纯电动客车全部投入奥运T4交通用车服务，分别在奥运媒体村、运动员村作为循环班车运行，累计运行13.1万公里，载客14.5万人次，实现了“零抛锚”安全运行目标，表现出很好的环保性和舒适性，出色完成了奥运交通服务任务，产生了良好的社会效益，受到奥组委、北京市政府和社会各界高度评价，向国际社会充分展示了绿色奥运、科技奥运的内涵。北京公交集团因此荣获2008年度国家科学技术进步二等奖。
奥运会结束后，按照北京市政府要求，北京公交集团将50辆奥运纯电动公交客车投入到81路和84路公交线路运营。截止到2010年3月底，50辆车已安全运行210万公里，累计载客量310万人次，取得了节能减排的显著效果。
2009年，为了配合科技部“十城千辆”新能源汽车示范应用北京项目，北京公交集团计划再扩大研发生产50辆纯电动公交客车，并扩建现有充电站，在国内率先大规模应用新能源公交车。
③ 充电站运行
为了解决电动汽车电池续驶里程短、充电时间长、不宜连续使用等问题，北京公交集团确定采用快速更换电池的充电站模式，提高了车辆使用率，减少了停车充电时间。
2008年3月初，市发改委投资3000余万元，开始为50辆奥运纯电动公交客车配套建设充电站。充电站占地面积5001平方米，建筑面积1894平方米，其中电池充电及更换车间（含配电站）1465平方米。充电车间配套240台7千瓦充电机和一对电池快速更换机械手。充电站于2008年7月正式投入使用，为纯电动公交客车提供快速更换电池、充电服务、动力电池充电过程监控以及车辆运行安全远程监控。奥运纯电动公交客车的电池采用向生产企业租赁的方式。充电站的电池充电与维护以及更换电池的“机械手”的使用与维护都由各自的生产企业负责。
奥运期间日更换电池50至60次，奥运后电动公交客车转入常规线路运行，日更换电池次数90至110次，已达到满负荷运行。2009年充电站累计为电动公交客车更换电池26296车次（单车更换时间约为12分钟），同时为整车充电2004次（单车充电约3小时）。
（2）混合动力公交客车的应用
① 确定技术路线
北京公交集团始终坚持把公交运营车辆的安全性、可靠性放在首位。经过广泛深入的调研分析和示范应用，按照引进、消化、吸收，应用成熟技术的原则，最终确定了混合动力系统关键技术采用国内外先进、成熟产品相结合的技术路线。该新型混合动力公交车采用了国Ⅳ柴油机、并联式混合动力系统和国产优质动力电池。
② 混合动力系统
北京公交集团使用的混合动力公交客车采用了并联式混合动力系统。该混合动力平台主要由四部分组成，一是满足国Ⅳ排放标准的带OBD的新型柴油发动机；二是锂离子电池的动力电池组；三是混合动力驱动单元：在自动离合器的输出和自动机械变速器（AMT）的输入之间设置一个高效率低速大扭矩永磁式牵引电动机/发电机，驱动单元集成在一起，结构紧凑；四是控制单元：包括多能源动力总成控制单元、发动机电控单元、电机控制器、AMT控制器及动力电池管理系统。
图5 混合动力平台构成
混合动力平台可以根据车辆的实际使用工况进行智能化控制，内燃机和电动机既可分别单独驱动车辆，也可联合动作共同驱动车辆，实现不同的系统工作模式，使车辆经济性及排放处于最佳状态。发动机启动时，通过电动机实现快速启动。车辆起步采用纯电动模式，起到节油减排的作用。正常运行时采用电动辅助模式，在加速、爬坡时加入电驱动。当发动机在其高效区运行时，采用纯发动机模式，由发动机单独驱动车辆，使车辆的可靠性和出勤率大大提高。在车辆匀速行驶的情况下，发动机的富余能量给电池充电。车辆减速、制动或下坡时，进入能量回收模式，将车辆的制动等能量转化为电能贮存在电池中备用。
③ 生产与应用
2009年，北京公交集团承担2009年科技部“十城千辆”新能源汽车示范应用北京项目。北京市政府投资10.98亿元，为北京公交集团购置混合动力公交车860辆。经过招投标，确定北汽福田混合动力电动客车公司、金华青年公司和厦门金龙公司为供应商。
首批由北汽福田生产的50辆混合动力电动客车经工信部189批汽车产品公告后于2009年6月上旬完成交车、验车、上牌照、培训等工作，并逐步投入121路、414路等公交线路运营。到2009年底， 860辆混合动力电动客车全部投入公交线路运营。截止到2010年3月底，860辆混合动力公交车分别在34条公交线路运营，累计运营里程1139.4万公里，总体使用情况良好，故障率小于1次/万公里。自投入公交运营以来，车辆运行稳定，安全可靠，基本没有发生中途坏车抛锚故障。
实际运营结果显示，860辆混合动力公交客车的节油效果显著。据混合动力电动客车最集中的北京公交集团电车客运分公司统计：福田12米低地板混合动力公交客车平均油耗为30.77升/百公里，与该公司同等级国Ⅳ柴油车4种车型（京华、青年、金龙、黄海）同期平均油耗为39.89升/百公里相比，节油率为22.9%。
四、主要措施
（1）政府支持
北京市委、市政府的大力支持和扶持是北京公交集团发展新能源公交车的重要保障。尤其是市政府为新能源公交车提供了强有力的资金政策支持。如：市固定资产投资给予购车补助，并对新建或扩容充电站的建设资金给予专项投入；市财政局给予购车贷款贴息补助；市科委给予科技专项投入；其余不足部分由北京公交集团向银行贷款筹措。离开了政府的资金支持，推广新能源汽车将会举步维艰。
（2）安全保障
为了保证新能源车的顺利运营，北京公交集团对车辆的研发设计提出了较高的技术要求，以安全可靠为第一设计原则，并严格执行样车评审程序和生产过程质量监控机制，有效降低的车辆运行过程中的故障率，保障了市民出行的安全、舒适与便捷。
（3）加强培训
鉴于混合动力车辆的驾驶操作方法与传统车辆存在差异，因此，在新车投入运营前，加强了对驾驶员的技术培训。北京公交集团公司依据汽车制造厂提供的《混合动力电动客车辆操作培训手册》，制定了《福田欧V混合动力客车驾驶员操作规程》和《混合动力客车使用管理规范》，对驾驶员、维修工进行全方位、多层次的技术培训，对混合动力车辆的使用进行规范化管理。初步建立了新能源车维修基地，完善了技术保障体系，确保了新能源车能够安全可靠、节能环保地运营。
（4）专车专营
考虑到新能源车辆的特殊性，为方便其运营和维护，北京公交集团采用相对集中使用和管理车辆的方式，组建了新能源车运营公司，做到了专车专营，使新能源车辆的使用和管理更集中、更简化、更专业。
五、成果效益
（1）企业效益
对于纯电动公交客车，虽然工业电单价比柴油单价低近10倍，纯电动车的电费要低于油费，但是综合考虑电池租赁、车辆和充电站折旧等费用，纯电动车运行成本要高于柴油车。
对于混合动力公交客车，通过北京公交集团与传统柴油车的对比应用结果显示，混合动力公交客车实际运行时的平均节油率可达到20%以上。按柴油车油耗40升/百公里，年运营里程6万公里计算，860辆车柴油车每年将消耗柴油2064万升。若采用节油20%的混合动力车替代这些柴油车，平均每车每年可节油约4802升，860辆车每年可节油约413万升，降低燃料费用2808约万元（按0#柴油价格计算），节约燃料费用约3.3万元。
（2）社会效益
纯电动公交客车的社会效益体现在就车辆使用过程而言达到了零排放，且噪声比同等级传统柴油车有所降低；还有就是对能源结构的调节作用上。
混合动力公交车的社会效益体现在节能、环保、低碳上。考虑到混合动力电动客车比同等级传统柴油车的油耗低，发动机可在较好工况下运行等因素，混合动力电动客车的污染物排放总量以及碳排放总量均低于同等级传统柴油车。按860辆混合动力电动客车每年节油413万升，50辆纯电动车每年减少柴油消耗120万升计算，则每年910辆新能源公交车可节约柴油533万升，减少二氧化碳排放约14018吨，其中，混合动力车年减排10862吨，单车平均减排12.63吨；纯电动车年减排3156吨，单车平均减排63.12吨。因此，新能源公交车具有较好的减排效益。此外，混合动力公交车在减少污染物排放和噪声污染方面也有明显的社会效益。
另一方面，通过新能源公交车的示范运行和规模应用，广泛采集新能源公交车运行数据，积累运行经验，不断发现存在的问题，为新能源公交车的技术进步、成本降低提供依据，从而促进新能源汽车的技术发展和推广应用。
综上所述，新能源公交车的应用不仅可以节约宝贵的石油资源，而且对保护环境，缓解能源危机也有所贡献。北京新能源公交车的大批量应用产生良好的社会影响和示范效应，对全国新能源汽车的发展应用具有潜在的促进作用。
推广建议：
（1）提高车用动力电池性能
尽管车用动力电池技术已有长足的进步，但在电池的续驶里程、电池重量等技术性问题没有突破性进展之前，仍是包括混合动力汽车在内的新能源汽车发展的瓶颈。电池生产商应重点提高电池寿命、比能量及比功率，努力降低电池成本。
（2）完善国产混合动力系统
与国外先进技术相比，国产混合动力系统的性能和产业化水平还有待完善和提高，这是保证混合动力汽车满足使用需求、充分发挥其节能减排功效的重要前提条件。
（3）制定科学可行发展规划
新能源车辆在城市公交和出租行业应用前景可观。在推广应用新能源车辆时，政府部门应根据当地能源结构、环保要求和公交优先政策，制定切实可行的新能源公交车发展规划，不仅要为企业推进新能源公交车的应用提供可靠依据，而且要为企业提供相应的资金支持和政策支持。
国家应鼓励引进、消化、吸收先进技术，并再创新，促进国内新能源汽车技术快速发展，并对技术先进、实际使用效果良好的新能源汽车给予政策扶持和经费支持。
（4）加快建设配套基础设施
充电站是现阶段纯电动车规模应用的必备基础设施。由于建站投入大，运行成本高，因此需要政府牵头推进建设，并列入城市基础设施建设规划。政府应积极引导，通过鼓励政策，吸引民间资本或企业资本参与新能源汽车基础设施投资建设，建立相应的建设、运营、管理机制，形成良性循环。
（5）探索应用多元发展模式
从广义上讲，北京公交集团目前采用的双动力电源无轨电车也属于一种电电混合动力电动汽车。为了解决城市主要街道、路口不宜设置无轨电车线网，无轨电车需短期脱线行驶的问题，集团在传统无轨电车上增加一套蓄电、控制及集电杆自动升降装置，可实现无轨电车脱线运行、在线充电的功能，为保留城市无轨电车走出了一条新路。同时也为现阶段纯电动车的应用提供了一个新的在线充电模式。
