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      在線充電技術完善并獲得認可 智能電網與配套設施逐步實現智能化

      2021-09-28 16:15:27來源:中國汽車報

      編前:經過29個月的試驗論證,《歐盟智慧城市無軌電車2.0》項目手冊出爐,由歐盟5個成員國、9個合作伙伴、2家公交運營企業、2家產業合作伙伴及4家研究機構通過實際測試、論證而編制的項目手冊證明:現代無軌電車及與之配套的多用途充電基礎設施,將是公共交通實現電動化的創新解決方案。

      不難看出,中國與歐洲在現代無軌電車技術水和發展方向問題上的態度迥異。在國內,上海市無軌電車發展再次走到“十字路口”(拆減路線);北京市悄無聲息地拆除了中心城區大部分架空線網;而在歐洲城市,無軌電車正迎來復興。

      本刊計劃以“重新認識現代無軌電車”為題開展系列報道,向城市管理者、公共交通運營商、相關企業介紹目前歐洲在現代無軌電車方面的發展動向及行業現狀。

      全球公共交通電動化的趨勢愈發顯著,市場競爭與碳達峰、碳中和目標的提出,更使公共交通領域涌現出多種技術路線以實現電動化的目標。歐盟于2018年4月啟動了《歐盟智慧城市無軌電車2.0》項目,通過一系列的系統論證與示范運營,以尋求公共交通電動化發展的創新方案。

      在過去的130余年中,無軌電車曾在全球300多座城市運行。在歐洲,它曾因技術老舊、靈活差,被柴油動力客車以及其他動力形式的車型所取代。而在最10余年間,由于動力電池、集電系統、架空線網等技術的快速發展,無軌電車在歐洲再次煥發生機,成為歐洲智慧城市實現公共交通電動化的高效解決方案。

      在線充電技術完善并獲得認可

      在《歐盟智慧城市無軌電車2.0》項目中,在線充電技術(IMC)可以看作是這一項目的核心。論證結果表明:配裝有一定數量動力電池的現代無軌電車與智能化、網絡化的供電配套設施將是城市公共交通實現電動化、電氣化的可持續解決方案。

      具體來看,這一項目對現代無軌電車的描述如下:具備自動捕捉、自動脫線功能的零排放現代無軌電車、多用途的充電設施與可再生能源有機結合的智能電網系統。

      其實,在線充電技術在國內并非新鮮事物。10年來,國內如北京、上海、武漢等地均有在線充電式無軌電車投入運營,并且北京、上海及浙江金華市在國內采用了750伏直流供電線網。即便如此,擁有在線充電技術的無軌電車在國內依舊處境尷尬,究其原因,與車輛能否獲得國家和地方政府的新能源汽車補貼不無關系。

      在歐洲,在線充電技術被認為是現代無軌電車的必備屬。在線充電無軌電車擁有如下優點:靈活好(行進中充電,對架空線網依賴小,30%~40%的行駛區域無需線網供電)、車輛整備質量輕(無需配裝更多動力電池)、適用于大容量客車(除12米級標準城市客車外,更適用于鉸接客車或雙鉸接客車)。

      此外,項目手冊還提及,當在線充電無軌電車系統形成網絡化后,在架空線網、配電設施的前期投資有望更快得到回報。

      智能電網與配套設施逐步實現智能化

      當然,實現公共交通電動化的可持續發展不能僅僅依靠現代無軌電車,與之配套的電網和配套設施的技術演進同樣重要。

      項目手冊中將智能化演進分為三步:首先,通過采用在線充電技術,獲得更好的靈活。以《歐盟智慧城市無軌電車2.0》聯盟參與城市——德國埃伯斯瓦爾德為例,該市擁有兩條運營數十年的無軌電車線路,通過規劃,該市910路與現存無軌電車供電線網有6.5公里重合,在其運營的29.6公里線路上,可有13公里線路區間使用無軌電車線網進行充電。又如,德國柏林公交運營商BVG,該公司計劃在2030年前,實現公共交通車隊全部電動化運營,目前BVG計劃在斯潘道地區的干線安裝部分無軌電車架空線網。在“盡可能必要,盡可能可行”的原則下,安裝部分無軌電車架空線意味著在充電設施和電池間的經濟最優化。

      根據BVG公司的計劃,在線充電無軌電車在相關線路的50%~65%路段使用架空線充電,剩余運營區間利用動力電池運行。BVG方面稱,由于允許在行駛過程中充電,該模式對于運營時刻表不存在不利影響,并且不需額外配備車輛,運營車輛也不需要在兩端終點站或車場耗時充電、補電,將架空線與電池結合意味著更長的續駛里程,他們還計劃將24米雙鉸接無軌電車用于大客流線路。

      其次,將無軌電車網絡變為智能、節能的供電網絡。另一座參與城市荷蘭阿納姆市計劃將太陽能、風能等可再生能源與無軌電車供電線網進行整合。通過建設必要的儲能裝置,將光伏發電、風力發電與無軌電車的供電網絡融為一體。

      再次,無軌電車供電系統變為多用途、多功能的“充電走廊”。將無軌電車供電網絡變為多用途供電網絡已在歐洲多座城市進行試驗,這一舉措將可再生能源、無軌電車反向饋電、儲能裝置綜合利用,隨著電力-電池-無軌電車之間的邊界逐漸消失,這一理念目前在英國倫敦、捷克布拉格、荷蘭阿納姆等地進行測試,測試目的是使供電線網可為無軌電車、輕軌、電動乘用車提供電力。

      可持續發展是公共交通電動化的核心

      正如北京公交集團一位技術人員所說,國內在線充電式無軌電車的發展其實是走在歐洲前面的,但或許是因為電動汽車補貼的緣故,年來國內在現代無軌電車的技術發展上略顯乏力。

      全國公共交通學科首席科學傳播專家王健認為,公共交通電動化的本質是要走可持續發展之路。中國的新能源汽車在政策和補貼支持下,雖然取得了顯著進步,但國內公共交通電動化的進程,卻在一定程度上邁入了不可持續發展的階段。

      他認為,《歐盟智慧城市無軌電車2.0》項目已充分證明,采用適當的電池容量來支持無軌電車脫線運行是可持續的公共交通電動化解決方案,其核心要素是在線充電及充電基礎設施的共享和多用途?,F代無軌電車適當配置動力電池進行在線充電,這種智能和可持續的公共交通系統才是中國政府和城市實現零排放應當首選的解決方案。

      此外,有不少業內專家也認為,在當前電池固有特(重量與容量等技術)仍沒有革命突破之前,在線充電式無軌電車是公共交通領域的最優選擇,社會各界應予以大力支持,推動全國在線充電式無軌電車的應用普及。

      上文提到,現代無軌電車的定義無論是在中國還是歐洲,目前都是存在爭議的。當然在實際應用過程中,國內與歐洲的城市管理者、運營企業都進行了相應變通。隨著新能源汽車補貼的逐步退坡,擺在政策制定者、公共交通行業面前的問題,是如何將電動化的公共交通拉回正軌,使其真正符合可持續發展。

      王健表示,國內業界存在著對電動汽車的狹隘定義(所謂的純電動汽車),偏離了車輛電驅化的本質(電機驅動車輛),特別是在補貼政策的誘導下駛進了“彎道”。而針對現代無軌電車而言,不少政策制定者、城市規劃師和交通領域工程師對這類車型缺乏足夠認知,很多觀點仍固化在30年前對傳統無軌電車的老舊認知上。

      “這一點與歐洲相比有很大區別。”王健告訴記者,在歐洲始終有幾家企業進行無軌電車相關技術的研發,但在國內受制于市場規模和政策因素,我們在無軌電車的技術更新上還存在嚴重不足。

      此外,國內無軌電車在驅動技術的認知方面亦仍與國際水存在較大差距。輪轂電機、輪邊電機驅動橋等驅動形式在歐洲的無軌電車中早已投入使用,但在國內一些商用車企業和客運企業中,仍然對這一類驅動形式的安全問題存在疑慮。

      由此可見,在多方面原因的疊加影響下,無軌電車想要實現快速發展依舊是困難重重。不過,既然歐洲的現代無軌電車在實際應用中具備較好的減排效果、符合電動化趨勢,那么便應得到足夠的重視。

      對此,專注于公共交通歷史及技術研究的宋文超也表示,“現代無軌電車已實現升級換代,無論是技術水還是使用效果都有了突飛猛進地提升,目前國際上眾多城市,特別是被聯合國列為世界文化遺產街區的城市中,均有無軌電車運行,這些城市在架空線規劃、路桿設計方面,都有我們值得借鑒之處。國內在架空線網整治、路桿多功能合一的改造過程中,需要切實做到精細化管理,少些‘一刀切’的做法。毋庸置疑,節約能源和減少污染源需要樹立全民意識,需要全民參與,更需要堅持可持續發展的原則。”

      以達成“雙碳”目標的角度審視公共交通電動化可持續發展的問題,的確需要采用理、審慎的態度。單就車輛形式而言,目前電池電動客車與現代無軌電車的區別正逐漸縮小,所以應以長遠眼光來看待車輛技術發展。如果片面追求補貼,拋棄現代無軌電車,拆除現有系統,而非優化升級,很可能會失去可持續發展的良機。(吳戈)

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