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        電動公交車的發展前景

        2020/8/7 12:48:43? 點擊:
             

            雖然我國bai新能源汽車的推動是從公共服務du領域開始的,但我們一直跟zhi著美國、日本等汽車發達dao國家的路線,把焦點都匯聚在乘用車是混合、燃料電池還是純電動上,忽視了我國主要城市交通工具——公交車的電動化,其實也就是忽視了發展新能源汽車的本意。據國家科技部統計,截至2011年3月,示范城市中應用電動大巴629輛,僅占公共服務領域新能源汽車的7%。雖然,我們看到城市公交電動化還面臨諸多難題,需要政府、汽車產業和相關產業的上下游企業協同創新。但是,我們不能象國外一樣只顧乘用車,應該重視甚至高度重視公交車的電動化。 1、世界能源和環境日益惡化,我國形勢更加嚴峻,特別是城市大氣污染尤為嚴重。因汽車尾氣排放造成的空氣污染,已成為困擾北京、上海、廣州等大城市的嚴重問題。中國環境監測總站吳國平研究員等對我國廣州、武漢、蘭州、重慶4個城市的大氣PM2.5 污染水平進行了監測,結果表明這些城市的PM2. 5水平普遍超過了美國新標準的2到8倍。大量研究表明,電動車相比常規燃油汽車在能效和減排方面有明顯優勢。國務院發展研究中心對純電動車和傳統汽油車的能源消耗和二氧化碳排放進行了比較,其中純電動車按照“煤-電-電動機”的能源應用路徑,而傳統汽油車按照“石油-汽油-內燃發動機”的路徑進行測算。結果表明,即使在電能來源僅考慮煤電的最差情況,純電動車單位行駛里程所消耗的一次能源(折成熱值)只有傳統汽油汽車的0.7倍??紤]我國電源結構優化以及能源利用效率提高的趨勢,按照2015年我國煤電比例76%,電動車所排放的二氧化碳約為傳統汽油汽車的74%。2、發展電動公交,中國具有比較優勢相比于乘用車,電動公交車的節油和減排效果更加明顯,據有關統計,我國每輛公交車日行駛里程約220-280公里,消耗燃油約90-120升,相當于30輛私家車的油耗和排放。此外,電動車采用電動機代替發動機,幾乎無噪聲,而且無級變速,駕駛操作更加簡單。隨著改革開放的進程,大批農民進城,城鎮化加速,汽車進入家庭,城市交通供需矛盾日益尖銳?,F在,我國幾乎所有城市都存在不同程度的交通堵塞。政府高度重視公共交通的發展,2005年國務院辦公廳轉發了建設部等部門《關于優先發展城市公共交通意見》,發展城市公交已成為具有中國特色的城市發展和交通發展的重要舉措。放眼世界,沒有哪一個國家如此重視電動公交車的發展,因為沒有哪一個國家像中國一樣對公交車有如此巨大的需求。正因如此,國內燃油公交車的研發能力和生產技術反而不落后于國外,有著較強的比較優勢。進而,開發純電動公交車,有著特有的優勢和條件。相比于乘用車,公交車的空間寬敞、布局規范,電動化相對容易、方便。在運營方面,也有著非常鮮明的特點:定線定點-線路和站點固定;單程行駛歷程固定而且不長;專人駕駛;出車收車時間固定且密集。發展電動公交車,既可以鞏固已有的領先優勢,同時更好地培育電池、電控、電機、充換電技術,為電動乘用車提供經驗,帶動和促進產業鏈,有效帶動我國電動車產業發展。應該看到,隨著國外電動車應用發展,電動公交大巴必將引起重視,并付諸實施,日本、澳大利亞、美國和法國等國家都已開始啟動。在電動乘用車“彎道超車”遭遇挑戰時,我們不能白白把自己的優勢地位拱手讓出,必須加快發展電動公交車。如果盲目照搬乘用車的發展路徑,采用混合動力,即傳統技術加電動技術,顯然是揚短避長,把簡單問題復雜化。 1、電動車電能供給方式分析電動車以電能替代了燃油,從根本上改變了傳統汽車的動力驅動方式,雖然使用功能一樣,但是從技術上已經根本不同。換個角度,從電力服務看,它是一種用電設備,是一種新型的用電需求。為電動車提供電能供給,主要有交流充電、直流充電和電池更換等三種方式。交流充電:由交流充電樁提供220V交流電能,車載充電機完成交直流變換,充電功率一般不大于5千瓦,充電時間通常為5~8個小時,主要用于電動乘用車。直流充電:由非車載充電機完成交直流變換,充電功率較大,從幾十千瓦到上百千瓦。主要用于電動公交車的整車充電,充電時間較長,至少要3小時左右。電池快速更換:用事先充滿電的電池組更換車輛上的電池組,國內設備基本可在5-10分鐘完成電池更換,實現了電動車電能快速補給?!?、電動公交車充換電比較目前,公認電池是制約電動車發展的瓶頸。選擇充電還是換電,人們一般都是基于對純電動乘用車的認識,從電池自身角度、從車的角度、汽車行業角度解讀。從電池性能分析。目前,國內外電動車基本采用鋰離子電池,鋰電池具有安全可靠、工作電壓高、無記憶效應等優點,但其能量密度仍較低,造成電動車單次充電續駛里程較短,更重要的是電池成組循環壽命低。目前國內電池成組后的比能量基本在70Wh/kg,循環壽命1000次以上。另外,單體電池使用過程中的環境差異,會加大單體電池間的性能差異,導致性能較差的電池加劇惡化,使電池組的循環壽命相對單體電池大大縮短。如果在公交車行駛間隙采用快速充電,為公交車提供電能補給,將造成電池負極極化,容量嚴重衰減,從而引起壽命急劇衰減。因此造成電動車電池部分的使用成本上升,降低電動車經濟性。2、從充電方式分析第一,目前電池組比能量約70 Wh/kg,以青島公交車為例,每日平均行駛里程約220公里,如果采用充電方式,為了每天充一次電滿足行駛里程要求,就要至少裝載220千瓦時、約3100公斤的電池。為了少裝電池,減輕車體重量,就會出現一些示范項目中兩輛車當一輛車用的現象,也就是兩輛車一天輪班跑。第二,即使不考慮電池壽命,采用快速充電,按照目前一般公交車裝載140千瓦時電池測算,按照3C充電,充電功率將達到420千瓦。交流側(380V)電流達到600A,導線線徑需達到240平方毫米。直流側(537V)電流將達到800A,充電連接器正副極分別需要2根直徑18毫米的觸頭,為保證連接器觸頭可靠的電氣連接和滿足溫升的要求,結構設計要有非常大的保持力,連接器插拔力將會達到500N以上,這時就要架裝助力裝置,結果會大大增加連接器的體積和重量,使充電操作非常困難。第三,如果選擇換電方式,可以采用分箱充電0.3C充電,充電電流僅為80A,有效降低交流側的導線線徑和直流觸頭;有效提高電池組內電池均衡。換電方式還便于電池使用過程中的維護,及早發現電池差異,對電池組進行均衡處理,甚至更換性能差異較大的電池,有效延長電池組的壽命。同時,當動力電池無法在電動車上應用時,電池性能僅下降了30%-40%左右,還有巨大的利用空間,可在變電站直流電源、儲能電站等方面對電池進行梯次利用。另外,還可以根據行車路線,做到電機、電池重量與車輛運行最佳匹配,比如按照兩個來回70公里,電池僅六七百公斤。這樣,節省電池,降低車的重量,提高運行維護效率和效益。因此,通過換電方式,延長動力電池利益鏈,有效減少電動車使用動力電池的成本,提高電動車經濟性。從電網安全分析。公交車采用充電方式,將造成高電壓、大電流的直流充電機大規模集中接入電網,給配電網帶來較大負荷沖擊,造成配電網的嚴重過載。同時充電機負荷為非線性負載,會對電網產生嚴重諧波污染,北京奧運充電站實測數據表明,充電機造成電流諧波畸變率高達30~40%,如果不加治理,將嚴重影響電網和用戶的穩定運行及電能質量。因此,電動車充換電方式的選擇和充電設施建設要與我國電網發展現狀相結合,只有保證電網可靠運行,才能保證電動車的電能供給。綜上,充電與換電方式的選擇不能單純從車輛方面考慮,需要從公交應用需求、設備技術可行性、電網安全、電動車整體經濟性等各方面系統的看問題,選擇合理的電能供給方式。 在我國作為最初探索換電方式實現于2005年,可能也是世界上第一個快換設施在蘭州建立,服務于2臺公交車,安全行駛5萬公里。2008年北京奧運會期間投入50輛純電動公交車,配套建設一個電池更換站,國內第一次采用電池更換方式為電動商用車服務,取得了一定的運行經驗。2010年上海世博會期間投入120輛純電動公交車,配套建設一個電池更換站,國內第一次大規模采用電池更換方式為電動商用車服務,并實現高負荷運行,取得了豐富的運行經驗。曾經為世博會立下汗馬功勞的節能環保公交車下月將出現在市區。中國館1、2、3線班車和1213路線路撤下來的120輛新能源純電動車配備至上海市區公交線路,其中80輛將投入到23路和939路,這2條線路率先成為滬上實現全部純電動車運營的公交線路。剩下的車輛將在今年5月份前,全部投放到36路公交線上,以替代部分運營車輛。 2010年廣州亞運會,20輛快換方式電動公交車,直接進入商業化運營。2006年初,國家電網公司就做出推動電動車發展的戰略部署。幾年來,公司創造性、系統性地開展了卓有成效的工作,在標準體系創新、設備技術創新、運營模式創新和智能服務網絡建設與規劃創新等方面,引領電動車充換電服務的發展方向。智能充換電服務網絡示范工程青島薛家島充換儲放一體化站,是集公交車充換電、乘用車電池集中充電、儲能應用于一體的電動車充換電站,于今年7月11日正式投運。公交車充換電站為青島市公交線路上運行的電動公交車提供換電服務,可滿足280輛電動公交車的換電需求;集中充電站可為1440箱乘用車電池實現集中充電,為黃島區電動乘用車提供集中充電和電池配送服務;示范電站可實現5.6萬kWh電能儲存,已實現1.1萬kWh電能儲放功能;是目前世界上功能最全、規模最大、服務能力最強的電動車充換電站。研究和實踐表明,無論是從整車、電池、電機電控,還是從公交車運營管理、充換電服務,闖出一條符合中國國情、具有中國特色的城市公交車電動化之路是可行的、必然的,也是一定會成功的。

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