電動汽車能否成為主流？ Can electric vehicles go mainstream?

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歐洲即將大規模採用電動巴士。eBus 電池充電策略和充電硬體的最佳類型，仍然存在很多不確定性，主要與成本和營運靈活性有關。

在中國成功佈署電動巴士 (eBus) 後，如今已營運超過 300,000 輛電動巴士，電動巴士在歐洲的大規模採用已接近尾聲。歐洲城市最初專注於試點專案，現在正在進行商業推廣。儘管如此，圍繞 eBus 電池充電策略和最佳充電硬體類型仍存在很多不確定性，主要與成本和營運靈活性有關。

與柴油替代品相比，電動巴士的主要優勢，在於廢氣排放和空氣品質方面的環境效益，以及較低的總擁有成本 (TCO)。較低的 TCO 是由於與柴油相比，電力運行的每公里成本較低 —— 儘管目前電池成本仍導致整體購置價格較高。由於這些好處，各國政府正在製定加速採用的目標，例如荷蘭要求到 2025 年 100% 銷售零排放汽車 (ZEV) 公共交通巴士，然後到 2030 年實現 100% ZEV 車隊，取代所有化石燃料汽車。

在區域層面，城市、地區、製造商和交通組織贊同，加速推出清潔公車的共同目標，通過簽署歐洲清潔巴士佈署倡議正式確定。除了純電動公車外，燃料電池公車在使用綠色氫燃料時也被認為是清潔的，但本文不會討論這種解決方案。

由於電動巴士的續航里程通常比柴油巴士短，因此市政當局、交通營運商和製造商仍面臨的一個關鍵問題，是何時何地充電。本文比較了兩種主要的充電策略：僅夜間充電（車廠充電）和全天充電（機會充電）。

受電弓和插件方案有望成為充電關鍵技術

eBus 充電有兩種常用的策略：夜間充電（僅車廠充電）和夜間加日間充電（機會充電）。由於技術和實際要求，包括電池的平衡需求，純機會充電尚不適用於電動巴士。通常，用於夜間充電的充電器（通常為 30-50kW）被稱為「車廠充電器」，而增壓器（150+kW）被稱為「機會充電器」。然而，當使用機會收費策略時，也需要在倉庫收費過夜。

電動巴士的物理充電有三種主要技術選擇（插入式、受電弓和感應式），最佳選擇很大程度上取決於所採用的充電策略類型。Depot-only 策略主要是插件，因為它是最簡單的選項，需要最少的額外設備。然而，對於機會充電，受電弓（eBus 通過電線連接到電源，類似於有軌電車系統）是最常見的。感應，非接觸式電磁場為 eBus 充電，目前比其他兩種選擇更昂貴（包括採購、效率和維護成本）並且更難操作。

受電弓充電目前還沒有標準化的技術解決方案，但有兩種流行的選擇：受電弓向上和受電弓向下（見圖表 2）。一些參與者目前支持一種解決方案（例如，VOLVO 和 ABB 的受電弓下降），而另一些則採用這兩種技術。由於這兩個系統都有自己的優勢，它們可以並且將潛在地共存。

合併或拆分公共汽車和硬體招標的注意事項。

目前充電基礎設施沒有既定標準，因此公共汽車和充電點的招標，通常結合起來以確保相容性。一旦定義了標準，就可以拆分投標，這將增加系統的靈活性 —— 允許更多的競爭，從而降低定價。拆分投標的另一個優勢是充電硬體的使用壽命比公車長，因此單獨投標時成本效益會提高。已經將特許經營期延長至 12-15 年的 PTA 部分解決了這一問題。目前，PTO 選擇 eBus 品牌和收費點，這可能會造成鎖定，因為特許權持有人在合同更新時，總是處於最佳位置。同時，單一職責確保了系統的最佳運行和更明確的職責。

機會與站點收費的成本分析顯示不同的贏家取決於每日距離

為了分析充電策略的成本效益，需要考慮不同類型和距離的 eBus 路線，反映不同的需求和技術可行性。我們選擇了四種類型的路線進行分析，包括約 150 公里/天的短距離，以及中等距離的城市和中等距離的鄉村路線，兩者均為 300 公里/天，但各自的路線長度約為 12從頭到尾30公里。第四類是450公里/天左右的長途航線。

區分兩種充電策略的主要成本是電池成本和充電器成本。電價也可能因一天中的時間和購買量而異，但這取決於當地的市場狀況。由於技術進步和規模經濟的增加，電池和充電器的成本都在下降，並且預計將繼續下降。其他參數，如車輛和公共汽車司機的底盤成本，與這種充電策略的比較無關（與柴油替代品的比較不同）。

我們的成本分析表明，對於短途路線，站點收費更經濟，而對於較長路線，平衡轉向機會收費（見圖表 3）。

對於短途路線，我們估計車廠充電比機會充電便宜 5-10%，因為電池相對較小，50 千瓦的充電器就足夠了。在此分析中，巴士司機的成本（佔總 TCO 的三分之二）被排除在外。因此，完整的成本差異相對較小。對於更長的路線，機會充電可節省 10-20%，因為它可以在站點使用更小的電池和成本更低的充電器。為了給續航里程超過 300 公里的電池充電，一個簡單的 50 千瓦充電器與機會充電相結合就足夠了，而僅車廠充電則需要一個更昂貴的 150 千瓦充電器。機會充電的最佳速度（例如，150 或 450 kW）取決於每日總行駛距離和途中停車時間。

上述結論是基於對「平均」路線的分析，但當地的具體情況，如天氣、地形和充電器的使用情況，可能會改變結果。寒冷的冬天或炎熱的夏天，以及路線上的海拔升高，會顯著增加電力消耗，因此需要更大的電池並推高相關成本，從而加強機會充電的理由。

更高的充電器利用率也可以降低成本，因此如果在一條路線上安排多輛電動巴士，它會降低每輛巴士充電點的成本。相反，這使得更安靜的路線的機會充電成本更高，從而使天平有利於車廠充電。

收費策略不會只根據成本來選擇

雖然 PTO 非常注重成本，但有幾個原因會導致它們偏離最具成本效益的選擇。最重要的是，重量限制和規劃考慮等當地因素可能會限制收費選項。電池重量（以及充電樁充電）可能會受到舊橋和類似障礙物的限制，需要有機會充電以減輕重量。另一方面，城市規劃可能意味著有限的機會充電空間，將電動巴士限制為僅在車站充電，儘管成本較高。

此外，早期充電策略將取決於 eBus 供應和標準化。例如，在接下來的三年裡，像中國比亞迪這樣的先行者可能會繼續主導 eBus 市場，而目前不支持機會充電的公車。

最後，一些 PTO 更喜歡靈活地在不同路線上營運電動巴士，因此他們不太可能根據個別路線優化其收費策略。這意味著即使是短途路線，也可以使用機會收費，特別是如果所使用的充電點無論如何都要安裝在較長的路線上。

結論和影響

我們的分析顯示，在較長的路線（>150 公里/天）上，進行機會收費具有明顯的 TCO 優勢，而較短的路線可以透過僅使用站點收費來最經濟地運行。預計這一趨勢將保持不變，因為主要成本驅動因素 —— 電池成本和充電硬體 —— 也有類似的成本下降預測。但是，營運商仍然可以出於非 TCO 原因（例如受限的運營靈活性）選擇不太經濟的解決方案。

因此，我們預計這兩種解決方案的混合將佔上風。將策略轉化為充電樁和機會充電樁的市場，充電樁的數量將明顯增加，主要原因是對於機會充電策略，仍然需要一夜之間充電樁。此外，機會充電器通常在多個 eBuse 之間共享，從而導致較低的安裝率和機會充電器的購買量減少。

雖然尋求最佳充電策略與 PTO 和 PTA 最相關，但也對其他利益相關者產生影響，從 OEM 和政府到公用事業和石油公司。所有相關人員都需要問自己一些問題，以確保他們能夠為 eBus 的推出做好準備（參見圖 4）。