公交客车清洁能源技术在生态城市建设中的应用

目前，在大力发展公共交通的交通模式下，公交更需要广泛运用清洁能源技术[10]。清洁能源汽车主要包括低排放的燃油汽车、燃气汽车和电动汽车这3个类别。燃油汽车主要是常规汽油、柴油汽车；燃气汽车主要有压缩天然气（CNG）汽车、液化天然气（LNG）汽车、液化石油气（LPG）汽车；电动汽车主要是混合动力（Hybrid）汽车、纯电动（BEV）汽车、燃料电池（Fuel Cell）汽车和超级电容（Super Capacitor）汽车。汽车的替代燃料包括二甲醚（DME）、生物燃料（乙醇汽油、生物柴油）、生物质/煤/天然气合成燃油、甲醇汽油等。其中，适用于公交客车的新能源或新动力主要有压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）、二甲醚和混合动力、燃料电池和超级电容等。

（一）压缩天然气及液化天然气客车

压缩天然气（CNG）是较为常用的车用替代燃料，也是一种较好的过渡动力选择。中国有着丰富的天然气资源，车用天然气技术比较成熟，经济性好且低排放；同时相关配套设施，如气站建设也在一些地方初具规模。在天然气资源丰富的西部地区，如成都、重庆、乌鲁木齐等地已得到普遍应用。

液化天然气（LNG）以液态储存，具有比压缩天然气（CNG）高得多的能量密度，便于储存和运输，作为车用燃料续驶里程长并能进一步改善汽车的排放。深圳首批15辆LNG（清洁能源）公交大巴正式投入运营之后，深圳先后有300辆LNG公交大巴陆续投放运营。据统计，在试运营期间，LNG公交车平均百公里气耗为38立方米，与同类型国Ⅲ柴油客车比较，百千米节省折合柴油12.5升。按照每天行驶300千米、每月26天、每年12个月计算，每年可节省折合柴油11655升，约7.3万元，同比柴油客车节能30%。LNG不仅可以供LNG汽车使用，也可以通过对现有CNG加气站的部分改造，以LCNG的形式供CNG汽车使用。目前中国已在湖南、广东、天津、山东和福建等地建成或正在建设大型LNG接收站，上海LNG存储基地建设也进入启动阶段。近期的年接收、储存和中转能力为250亿立方米。

（二）混合动力客车

混合动力（Hybrid）客车采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过优化控制策略，实现在不同工况下各种动力源的优化组合，使车辆的尾气排放更低，而工作效率更高，是符合节能环保要求的一种选择，还可以为电动车和燃料电池车的发展奠定基础。

上海经过“十五”期间的研制，在混合动力客车方面也已经有了一定进展，对串联、并联和混联技术都进行了有益的探索，完成了“申新动1号”混合动力城市公交车概念样车等多种样车的研制。东风电动车公司向武汉市公交集团交付了首批30辆混合动力公交车，进入了商业化示范运营阶段。

（三）燃料电池客车

氢是宇宙中含量最丰富的元素，也是理想的能源载体。燃料电池客车（Fuel Cell）以氢为燃料，排出的是水，是一种零排放的交通工具，符合未来城市公交车的发展趋势。欧洲在早期就已经有9个城市开始的燃料电池公交客车的示范运行，并投入27辆燃料电池公交车，累计行驶里程100多万千米，“十五”期间中国燃料电池汽车技术取得重大进展；但燃料电池汽车尤其是燃料电池发动机，尚存在许多技术难关。尽管实现燃料电池汽车产业化发展将有助于促进国家能源安全和环境污染问题的解决，但目前国际上燃料电池关键部件、整体技术路线还处于不断调整的阶段，目前尚未达到产业化的程度。此外，大幅度降低燃料电池成本和大幅度提高燃料电池寿命是亟待解决的关键问题。(www.xing528.com)

（四）超级电容客车

超级电容（Super Capacitor）客车是为了解决传统电车供电线路对城市环境的视觉污染问题，同时保留电车零排放的优点而研制的一种以先进的储能装置——超级电容器为动力电源的新型节能环保型汽车。

超级电容公交客车充分利用了超级电容器的独特性能，在保留无轨电车优点的同时，克服了无轨电车机动性差、架空线景观污染的缺点，利用进站时乘客上下车的时间完成对超级电容器的快速充电，具有充/放电功率大、充电速度快、寿命长、无尾气排放、机动性好、噪声低、运行成本低和安全可靠性好等优点，为城市交通提供了一种清洁环保的交通工具。

超级电容汽车的定位就是发展城市公交车。超级电容公交车是以无轨电车技术改造为目标而开发的，可以充分利用现有无轨电车供电资源，在供电建设方面投入小。

（五）二甲醚客车

二甲醚（Dimethyl ether），简称DME，是新型二次能源中的一种无毒含氧燃料，可以从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取，有稳定可靠的原料来源，并能实现高效清洁燃烧。可以利用煤炭中大量的高硫劣质煤，符合中国“缺油少气富煤”的资源特点。同时，其燃烧特性与柴油相似，由于能在发动机汽缸内与空气充分混合并完全燃烧，排气无黑烟，排放控制的难度较低。在推广应用方面，由于二甲醚的饱和蒸汽压力略低于LPG，可以沿用LPG的基础设施；同时燃用二甲醚的汽车动力性经济性与柴油车相似，维护技术也基本相同，容易被公交车用户接受。

由于二甲醚燃料的卓越性能，近年来欧洲和日、韩等国家十分看好二甲醚燃料汽车的市场前景和环保效益，纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。在注重环保的欧洲，20世纪90年代初，丹麦一公司首次将二甲醚用于柴油机；瑞典VOLVO公司也十分注重二甲醚技术的应用，随后，VOLVO推出世界上第一辆二甲醚大客车，当VOLVO完成第二代二甲醚发动机研制后，在2006年VOLVO启动第三代二甲醚发动机研制。

国家有关部门对二甲醚技术高度重视，发展二甲醚车已列入国家中长期科技发展规划。国内在二甲醚发动机的研究上，与国际几乎同步。在纯二甲醚、二甲醚与柴油掺烧等方面均开展了大量的研究工作。为推进二甲醚汽车技术的产业化，在“十五”项目的基础上，上海启动了“二甲醚发动机产业技术研究”的市重点产业技术产学研联合攻关项目，并于2007年通过了验收。国内大规模生产二甲醚的能力正在逐步形成。整车目标市场包括定点运营车辆系统、城市公交/环卫，定点运营集卡、燃料生产企业运输车辆等。