写在前面
当前全球公共交通正在向新能源转向，之前我们分享了芬兰赫尔辛基、印度加尔各答推进兴能源发展之路的故事，今天来分享智利圣地亚哥和我国深圳电动公交成长的故事。
智利圣地亚哥的新能源公交车部署经验
智利圣地亚哥是南美最大都之一，拥有700万人（占智利人口的40％以上）和南美最高的摩天大楼。自2019年初以来，圣地亚哥拥有除中国以外最大的新能源巴士车队。该城市如何成为采用新能源公共交通的全球领导者？我们可以从圣地亚哥学到什么经验，智利的公共交通的未来会是什么样？我们试图在本案例研究中回答这些问题和其他问题。
一、通过调节和改进的车辆技术来解决运输排放
智利圣地亚哥与所谓的新兴经济体中的其他大城市没有什么不同。20世纪下半叶经济增长带来了城市扩张以及私人车辆数量指数级增长，随之而来的是交通拥堵和空气污染加剧。
到1990年代初，这座城市已成为整个拉丁美洲污染最严重城市之一。为此，智利开始监测空气质量，调节交通运输领域的排放，并将圣地亚哥的公共交通运营商纳入公共交通部门统一管理之中。从那时起，智利在采用车辆排放标准方面在该地区发挥了先锋作用，这体现在其城市公交的组成上（见图1）。2018年，圣地亚哥成为拉丁美洲第一个在其公共交通系统中采用欧VI排放标准的城市，这为随后新能源公交的部署奠定了基础。到2020年3月，圣地亚哥已经部署了近600辆EVI公交车和400辆电动公交车，这个城市的目标是到2035年实现完全电气化。
图1.圣地亚哥城市公交车排放控制技术的发展
表1.2012-2018年跨圣地亚哥的排放量（吨）
二、智利圣地亚哥公交车部署
2007年，经过了雄心勃勃的交通改革之后，圣地亚哥启动了重组后的公共交通系统（简称RED）。如今，RED由六家私营运营商运营的380条线路组成，6,756辆公共汽车，日运送690,954名乘客，网络长度超过2,946公里（更多统计信息，请参见表2）。该系统曾受到批评，但是当局坚持改革中，改革措施包括将车队供应与运营分开，业务部门更小，合同更短以及制定电动公交车运营的激励措施等。
表2.2012-2018年跨圣地亚哥的网络统计数据
尽管如此，2017年11月，圣地亚哥的私人巴士运营商之一Metbus与意大利公用事业公司Enel以及比亚迪合作，将两辆12米的比亚迪电动巴士带到圣地亚哥。两条巴士在516号路线上由五名训练有素的驾驶员运行了一年，覆盖了105,981公里，运送了350,000多名乘客，可用率为99.23％。基于0.10美元/千瓦时的价格和1.006千瓦时/公里的能耗计算出电动巴士的运营成本为0.10美元/公里，而能耗为0.5升/公里的柴油客车的运行成本为每公里0.86美元。
为此，Metbus与比亚迪、EnelX合作，在2019年增加100辆电动客车来扩大业务。EnelX负责金融代理和能源提供，将公共汽车租赁给Metbus10年；Metbus负责公交车的运行，提供基本维护，而比亚迪负责更重要的维护操作，包括电池组和电动传动系统。对于后者，Metbus与比亚迪商定了0.09美元/km的固定维护费。
此外，这些公交车还被用于创建拉丁美洲的第一个电动走廊，走廊包含40个公交车站，提供免费wifi上网，USB充电器，公交车到站时间板，太阳能电池板，LED照明，轮椅通道，在某些车站还设有专属付款区。该合作关系硕果累累，Metbus已将其车队增加至285辆比亚迪客车，并计划在2020年期间再增加150辆此类公共汽车。
2020年3月，致力于为零排放出行提供融资的投资平台NEoTGreenMobility资助了25辆金龙电动12m公交车，用于Redbus的运营。在撰写本文时，智利共有11辆经过类型认证的电动客车（见表3）。
表3.批准用于RED的电动客车型号
三、经验教训
过去几年中，圣地亚哥街道上的电动公交车数量明显增长，取得了积极成果。初步统计，Metbus的100辆电动客车，行驶3,658,388公里，减少了2,561.1吨的CO2。以此推算，目前的411辆电池电动客车的排放量减少了近20,630吨CO2，与2018年相比，二氧化碳排放量减少了5％。同时公共交通用户对电动公交车持乐观态度，并给它们打出6.3分（满分7分）；高于欧洲VI公交车（获得5.8分）和整个公共交通系统（获得4.3分）。基于运营商提供的频率和可用性指标，电动公交车的运行可靠性与传统公交车相比或更高。
电动公交车部署的经济影响仍不清楚。但是，运营商释放的运营成本与传统公交车相比大幅降低。此外，电动巴士将继续大规模纳入车队，预计到2020年底增加到800辆以上。
总体而言，圣地亚哥和南美其他城市一样，在过去几年中一直在努力更新其运输车队。鉴于目前经济和社会压力，大幅增加电动公交车数量的经济可行性还不清楚。新参与者和商业模式的到来为这些技术增加了新的动力。基础设施挑战仍然存在，智利圣地亚哥以外的大多数城市目标是到2040年使全部车队实现电气化。
中国深圳的新能源公交车发展之路
深圳拥有世界上最大的全电动公交车和出租车车队，而其公共交通主要由公交车、地铁和出租车提供，其各自份额如图1所示。由于地铁系统的快速发展，公交客流量从2013年的22亿下降至2018年的16亿，乘客量年均下降8％。这种趋势在公交车队完全电气化后得到了扭转，在2017年，乘客量增加了2.4％。深圳公交引入了更灵活的路线来连接社区和地铁站，并通过移动应用程序订购的按需服务。
图1 深圳过境运输出行构成
一、技术实施
截至2017年底，深圳所有城市公交车约1.7万辆。深圳巴士集团拥有6,053辆电动客车，4,964辆大型和1,089辆中型的客车组成。大型公交车平均运行八年，而中型公交车运行五年，年平均行驶距离66,000公里。从2009年至2017年，整个公交车队实现了电气化：在2009-2011年处于示范阶段， 2012-2015年的试运行阶段， 2016-2017年大规模电气化。
图2 深圳巴士集团的电气化的三个阶段
公交车的采购来自三大制造商：比亚迪（79.1％），南京金龙（17.0％）和五洲龙（3.9％)
图3 深圳巴士集团电动客车型号
深圳坚持采用统一带有大电池的电动公交，以实现其运营所需的每日里程。电动客车主要由比亚迪的K8客车（占车队的66％，如图3所示）主导，该客车长10.5米，理论上的续航里程为250公里，具有2小时的直流快速充电（或4-5小时交流慢充 图4）。这些公交车的平均每日运行距离为190公里，并且大多数路线只需要在晚上进行充电。
图4 主导车型比亚迪K8
深圳巴士集团使用的不同总线型号的规格
截至2019年6月，深圳公交集团在104个车站拥有1707个充电终端。充电设施由九家运营商建设和管理，大多数充电端配备了150kw（50％）和180kw（19％）直流快速充电器。充电终端的数量，充电插头和充电终端的功率是根据充电站的位置、服务的公交车数量、空间要求和其他因素决定，每五辆公交车有一个充电器，目标充电器与公交车的比例为1：4。
在2016年，深圳巴士集团试行了“网络充电概念”，其紧凑型设计是一个充电桩带有多个充电插头/充电器，因此最多可同时为四辆总线充电（见图5）。例如，如果同时为4条总线充电，则每条总线接收1/4的功率输出，从而将每条总线的平均充电时间从2小时增加到6小时。尽管充电时间较长，但这种安排的优点在于，它大大减少了夜间移动公交车的需要，从而节省了人工成本，其后引入了更灵活的充电概念，充电端调整每个充电器的功率输出以使效率最大化。
图5 带有四个充电器的充电端子
政府强制要求完全转向清洁能源客车，并得到国家和地方政府的补贴，通过大幅降低前期成本，支持深圳客车车队的快速全面电气化。2015年，国家对十米以上的客车给予每辆客车50万元的补贴，这项补贴得到了深圳市政府的配合，在2016年及之前购买本地电动公交车，补贴直接支付给公交车制造商。在没有补贴的情况下，电动公交车的总成本为202万元，比柴油公交车（167万元）的总价值高21％。经过政府补贴，电动客车成本为107万元人民币，比柴油客车总成本低36％。
图6 在有和没有补贴的情况下， 8年使用寿命中，柴油和电动公交车总成本
深圳巴士集团不拥有运营充电基础设施，但向建造充电基础设施（包括充电终端，变压器和其他与充电相关的设施）的充电服务提供商支付充电服务费，并提供充电服务（包括雇用技术人员进行日常充电和维护））。
从充电服务提供商的角度来看，这种业务模式是可行的，因为在包括政府补贴的情况下，公交充电站的投资甚至可以在五到六年内达到收支平衡。深圳市政府采取了一项战略（称为“深圳蓝图”），为充电站建设提供补贴。对于直流快速充电，每台充电器可获得600元/kW的补贴，电价超过40千瓦的交流充电设施获得300元/千瓦的补贴，而额定功率低于40千瓦的交流充电设施获得200元/千瓦的补贴。土地可利用性是建设充电基础设施的瓶颈，从2016年到2017年，地方政府为所有土地使用申请和收费基础设施建设的审批提供了简化快速的流程。
图7 2019年充电站成本构成的现值
图8 交收费的年度和累计成本与收入
二、机构执行
巩固汽车制造商、充电服务提供商和公共汽车运营商之间的共同责任，并将风险（和成本）进行合理分配（如图9所示），对于深圳巴士集团电气化的成功至关重要。
图9 利益相关者图
主要的公众利益相关者是深圳市节能与新能源汽车示范推广领导小组（SNEVLG），该小组促进了市政部门之间的合作。主要的私人利益相关者是公交车制造商。制造商不仅提供了8年的产品保修，涵盖深圳公交车的使用寿命，还提供了维修支持以及对操作人员的培训。这不仅减轻了运营商对技术不确定性，并降低了维护成本，而且还激励制造商不断创新和提高e-bus性能。
为了降低整个车队更新的前期成本，深圳巴士集团引入了金融租赁模型，该模型使用金融租赁公司来购买和拥有车辆并将其租赁给深圳巴士集团，为期八年。租赁期结束后，电池被送回制造商以进行回收和处置，而车身则被送去报废和金属回收。由于租赁期等于公交车的总寿命，因此这种安排将高成本的采购变成了更易于管理的年度租金/租赁付款。
三、正面和负面影响
在早期阶段，电动公交车仅在特定的路线上使用，这些公交路线的运行距离较短，这使得公交车灵活性降低。
对当地空气污染和温室气体排放的影响。如表2和表3所示，深圳公交集团运营的客车排放量的对比分析表明，公交电动化后，本地空气污染物和温室气体排放量均显著减少，每年平均减少194,000吨二氧化碳。
图10 一辆柴油和一辆电动客车每100公里的温室气体排放量
图11 柴油和电动客车的百公里排放量比较（g）
从2016年到2018年，电动巴士的迅速推出要求购置土地建设充电站，这对于像深圳这样人口稠密的大城市来说是个挑战。由于充电站的电力消耗增加了新的用电需求，因此公用事业公司必须安装变压器和电线以允许该区域的容量增加。
深圳巴士集团的记录显示，使用新公交车会带来更轻松的驾驶体验，并且车辆故障率要低得多。针对维护和维修车间的团队制定了阶梯式员工转型计划（包括培训，调任，奖励，人才归因和薪酬）。
电动公交车的生命周期成本高于柴油公交车。虽然制定了维护和维修标准和程序以最大程度减少服务中断并确保安全和环境合规，但电动巴士的整体维修成本较低。而难以获得具有完全所有权的土地以进行充电基础设施的建设和持续运营是另一个挑战，因为这意味着更高的成本和延误。尽管深圳租赁集团通过租赁收费设施将土地风险（所有权，安置权，土地使用变更和租赁纠纷）转移给收费服务提供商，但充电站的土地可用性已成为瓶颈。
深圳是一个快速发展的城市，地铁系统不断扩展。随着地铁网络的扩展，许多公交路线正在转变为支线路线，这样可以缩短当前的行驶距离。但是，其他城市可能需要更长距离的公交路线网络，以满足其运营需求。同时，从总购买成本的角度来看，较长的行驶距离可降低电动公交的成本压力，这是因为相对购买成本相比，其运营成本更低，柴油公交车，每公里的运营成本较高，而公交车运营商、公交车制造商、金融机构之间的伙伴关系大大减轻了技术不确定性并分散了成本负担。通过与政府机构的紧密合作，深圳巴士集团得以站在政策发展的最前沿，并游说寻求有利的支持。
