民航特种车辆电动化实施体会及建议

□ 湖南省机场管理集团 常希娟 王海生/文

从2014年民航局将“油改电”列为民航行业节能减排重点工作，到2015年内地6家机场开始“油改电”试点，民航成为全国率先推进车辆电动化的行业；从2018年实施“打赢蓝天保卫战”，电动化向全行业推广实施，到2020年四型机场全面实施，车辆电动化被纳入“绿色机场”主要任务，再到《“十四五”民用航空发展规划》将碳达峰、碳中和纳入民航高质量发展整体布局，提出巩固深化打赢蓝天保卫战成果，深入推进机场纯电动车辆设备应用。由此可见，从个别试点到全面推广，从蓝天保卫战到四型机场建设，从“油改电”到纯电动车辆设备深入推进，民航行业实施车辆设备电动化的决心是坚定的，政策是加持的。

民航车辆设备电动化目前已持续建设8年，成效显著，全国机场车辆电动化水平不断提升，机场噪音、碳排放持续降低，机场周边环境不断优化。但实施推进过程中也遇到一些问题和困惑需要得到解决，以便于更广泛、更深入、更扎实、更持续推进民航特种车辆电动化进程。

民航特种车辆电动化面临的问题和困惑

（一）制造水平有待提高

2021年全国新能源车保有量784万辆，占总量的2.6%，比上年增长59.25%，保有量连续六年居世界首位。新能源汽车产业发展已由政策驱动转为市场驱动。

民航特种新能源车增长趋势较快，2021年底场内电动车辆占比已达到约20%，但相较整个车辆市场总量有限，生产厂家不多，市场竞争不充分，呈现出“专用性、品种多、总量少、价格高、范围窄”的特点，行业内部与社会资本相对封闭，新兴的特种车辆厂家并不多。

目前生产民航电动车辆的大多为原生产燃油车辆厂家，在整体实力、研发创新水平、整车功能性开发、设计能力上与比亚迪、小鹏等电动化大型车企还有相当差距，民航特种车辆电动化的发展之路还很漫长。

电动车辆需要整车功能性全新设计，才能充分发挥电动化优势，不是简单理解为，靠电机和电池取代发动机和油箱就是车辆电动化。部分厂家盲目跟风生产，真正沉下心来搞研发、搞创新的并不多。虽然当前一些民航特种车辆制造企业已意识到这一问题，在研发上投入了更多的资金、人力和资源，但民航特种车辆“多品种、小批量”的特点让企业担心投入产出比，其专业性、精细化、智能化程度还不够，完全电动化正向设计的车型还不多，不能很好地满足民航特种作业的需求和发展。

（二）技术路线尚未明晰

关键技术的选取，找到机场真正实用、好用的技术路径，是民航特种车辆电动化的重要环节。电动化汽车飞速发展的这几年，大量资金、研究倾向于乘用车，简单将乘用车的标准、做法直接照搬，用在民航特种车上并不适宜。而由于研发周期长、资金风险并存，出于抢占市场的目的，“拿来主义”较为流行。

机坪车辆实施电动化的优势在于：区域有限、边界清晰、可就近充电，有利于克服电动车续航能力有限的缺点。但是在实施过程中却片面追求过高的续航里程和更快速的充电，看似对标前沿技术，实质背离了初衷，造成了电池、充电桩、电力负荷增容等高额投资，导致成本增高，经济性差，企业主观意愿降低、积极性不高、信心不强，迟滞了电动化深入有效推广。

（三）安全管理需要加强

随着电动化的加速推进，电动特种车数量会大幅攀升，需高度关注电池、技术缺陷、管理培训、操作技能等问题可能引发的安全事件。

乘用车辆事故一般只涉及其本身，但机场特种车辆是保障车辆，牵引车需要和飞机直接物理联结，客梯车需放置固定支架不能迅速和飞机脱离，一旦发生事故会祸及飞机。生产厂家需要专业的系统安全测试，如电动车在与飞机联结时起火如何处置？应急策略是什么？具体程序是什么？机场消防部门是否针对不同类型电池建立灭火预案，这些问题需要引起高度重视。

（四）前期成果需要总结

电动化前期，“油改电”试点和“蓝天保卫战”接续非常紧密，行业吸取经验时间比较仓促。试点机场位于不同的区局，针对我国地域广大、自然条件截然不同的情况，试点出不同实施路径和效果，包括实施过程的经验和教训，目前还需要提炼总结，形成系统的、具备可操作性的行业指导意见和实施指南。

长沙机场“油改电”工作经验与实施路径

长沙机场作为“油改电”试点和蓝天保卫战示范机场，积累了一些经验，探索了在南方区域相对成熟可行的实施路径。

（一）“技术先行、以车定桩”，以搭建“市场化公共充电服务平台”为目标做好规划

规划统筹供配电、关键技术、电池经济性、负荷容量、充电点、安全保障等问题，按照“无补贴运行”进行效益分析，确保可持续发展。规划分为电力、车辆、充电桩及监控系统、维护站四部分，按照“就近充电”的原则，根据车辆运行规律和需求，在停机位附近安装充电桩，实现站坪内公共运行区域全覆盖，就近充电，减少车辆无效空跑。

（二）车辆购置坚持“按需采购、严格标准”

针对部分车辆未经充分运行和工厂验证，在设计生产、工艺质量、IP防护等级等方面存在不足，甚至关键配置存在问题。车辆试运行过程中，长沙机场要求车企整改从操作细节到安全设计缺陷等200多个问题，整改后某车型保障能力从20架次增加至40架次，可满足适用需求。让标准落实落地，电动车辆的适用性、安全性、可靠性才会真正得到保障。

（三）运行管理坚持“标准统一、全面智能”

长沙机场将全部车桩充电接口统一为国标接口；包括铅酸在内的所有电池加装管理系统（BMS），按照电池性能参数发送充电需求，充电设备按指令充电，实现了充受电通信协议的统一，提高了电池稳定性和使用寿命，同时对充受电安全防护以及连接控制时序等车桩交互标准进行了统一。

在业内领先实现电动车辆国家标准的全面落地，搭载不同动力电池的车辆可在同一款充电设备（相同电压区间）上兼容充电，充电桩选型极大简化，仅需直流高、低压两种充电桩，即可满足所有电动车辆的充电需求。

车辆按照国标安装车载终端，将车辆运行和充电信息实时上传平台，在业内率先实现了车、电池和充电桩“三位一体”的可视化、动态化统一平台监控，智能物联网、大数据信息与车辆管理的融合创新，彻底改变了原有运行管理模式，为机坪“电动化、无人化、智能化”打下坚实的基础。

（四）产学研结合开发智能电源分配器

在业内率先开展了充电桩和地面设备共用供电设施的研究，开发出电源智能分配器，通过两年的运行，成功实现在优先保障APU替代设备用电需求的前提下，实时将多余电量动态分配给充电桩使用，两者共享配电容量，大幅降低供电改造成本，降低机坪施工难度。智能电源分配器高度契合四型机场建设方向，有效解决了机场配电改造的难题，提升车辆电动化推广速度。

（五）成立新能源特种设备维修保养中心，服务保障“市场化、专业化”

2019年投运的长沙机场新能源设备维修保养中心是国内较早的民航电动车维保站。通过运行状态监测、数据统计分析，可持续发现问题，督促厂家完善改进，提高车辆质量和性能，同时为驻场单位提供电动车维保服务。通过做好电动车、电池的维保，降低运行成本，实现可持续运行。站坪内公共充电服务网络实现刷卡认证、充电检测、数据监控、计量缴费、数据分析和人机交互，与监控管理平台实时互联。驻单位符合国标的电动车，均可使用场内充电设施，实现市场化运营。

民航特种车辆电动化建议

（一）重视动力电池安全性

虽然目前我国车用电池得到了广泛应用，但受碍于目前实验理论及生产工艺方面的瓶颈，电池自发热失控的概率不能完全消除，导致用户无法通过自身的质量管理杜绝电池自发热失控带来的安全隐患。

工业电池是一个国家科技和基础产业水平的体现，随着我国产业综合能力的不断提升，安全性会不断提高，但值得关注的是，如何在民航业阻断不可预估的风险，民航作为对安全要求极高的行业，需要消除所有潜在安全风险。对于锂电池这类受目前材料科学、工艺制造限制，安全概率性不完全可控的隐患，应该予以足够的重视。

（二）将电池安全管理系统纳入车辆电动化强制规范

锂电池自带可燃物、助燃物和点火源，热失控释放的能量相当于TNT能量密度的10%，产生爆燃并排出大量有毒气体，采用水、泡沫、干粉、二氧化碳等不能有效扑灭，需用大量水进行降温和连续冷却，才能停止其化学反应。

民航特种车辆的使用场景，首先要使产生危险的车辆远离飞机和航站楼。锂电池从单体电池温度异常到爆燃只有几分钟，及时撤离车辆必须依靠电池管理系统，系统应包括BMS、车载和平台（均具报警通讯功能），对电池单体、模组的电压、电流、温升等关键参数实时监测，发现异常立即同步通知到现场司机、运行和消防部门，在电池热失控初期进行有效处置。

对于确保安全最关键的实时监控和前期预警，民航应在电池（单体）安全性、电池安全管理系统和监控、预警等方面提出行业标准和规范，同时机场运行和消防部门制定切实可行的应急策略、处置程序、电动车辆（不同区域及状态）灭火预案，作为电动车辆安全使用的必备前提和要求。

（三）根据民航行业实际需求选择动力电池类型

目前，车用动力电池主要有以下几种，其分类及优缺点见表1：

表1：车用动力电池分类

随着科研和制造水平的发展，每种类型电池都有较大的发展空间，目前市场上相同类别的电池差别也很大，不同类型的民航电动车辆应用场景不同，对性能的要求不同，对于电池的选择要以安全、实用、经济为标准。

1.机场特种车使用情况与乘用车不同，不需要很强的加速性能和输出功率；在边界有限的内场区域，不要求很大的续航里程；电动车晚上可固定慢充，低成本的慢充可以满足绝大部分使用需求。大容量和快充使得电池、充电桩、电力负荷等成本抬高，提高了使用门槛。

2.2019年民航特种车辆安全运营研讨会探讨了电动特种车辆与安全的矛盾，建议尊重民航特种车辆特性，根据车辆特点选择不同电池类型：行驶速度低，行驶距离短，牵引力要求大的靠机设备，对安全性要求很高，可使用铅酸电池；不靠机作业的车辆采用锂电池，在充分评估车辆成熟度、电池安全性的情况下，逐步推进锂电池应用。

3.升降平台车、行李传送车和客梯车，除了行驶需要动力电池驱动，作业操作非常适宜插电作业，只要停机位处设置电源即可，插电作业可极大降低整车成本，达到效益最大化。

4.工信部近期提出支持钠离子电池加速创新成果转化，全球首条规模化量产线预计将于今年在我国投产，明年即可进入商用市场，钠离子电池非常适合民航特种车辆的使用场景，可提前结合行业实际进行产业对接。

（四）加强对成熟经验的学习借鉴

我国香港机场于2012年启动车辆电动化实施方案，经过多年的发展，积累了成熟经验。2019年电动车辆达720台，并承诺2030年前增至3000辆，提供1320个充电点。电动化不单是设备的增加，同时有一整套管理和运行模式，这是目前行业最迫切需要学习的经验。建议学习香港和试点单位的经验，深入开展购、用、管、运、废全链条过程管理，凸显电动化领域后发优势，避免设施、资金等不必要的试验性投入和损失。

（五）更加关注节能减排评估实效

制定行业节能减排政策和评估时，更关注电动车真实的使用率（频次），同时评估电动车的安全性能、环保性和经济效益，要注重每一台电动车是否真正发挥作用。

1.建议充电桩按照月均等效利用小时数进行测评（月均等效利用小时数＝充电桩月均充电量/总额定输出功率）。

2.电动特种车使用率（频次）测评，建议按照为航班提供服务的电动特种车的保障和使用比例进行测评。

3.监控平台要测评具体监控项目，要看平台是否实时监控电池（单体和模组）、车辆、充电桩的关键参数，是否真正起到安全监控报警、智能管控的作用。

要从“量的关注”逐步过渡到“质的测评”，更加重视车辆设备电动化实际产生的综合效益和节能减排的真实效果。

（六）加大民航特种车辆科研投入

1.民航业内目前缺乏针对民航电动车辆研究的科研机构，建议成立民航电动车辆研究检测机构，通过真实的测试，为车辆安全和质量把关。

2.民航电动车辆在全国占比很小，工信部没有出台相关标准和规范，民航应该根据行业自身实际，制定真正符合机场电动车辆的行业标准和规范。

3.在民航院校设立民航特种车专业，加强人才培养和储备。

（七）分期实现电动特种车辆信息化、智能化路径

近期，机坪电动车辆为A-CDM系统自动提供机场航班保障关键时间节点数据，通过标准化协议实现数据采集传输和共享；中期，进行电动车无人自动驾驶、自动靠接、自动充电等智能技术的研究应用；远期，将无人电动车完全纳入A-CDM系统，根据航班信息系统自动调配车辆资源进行航班保障，逐步实现少人、无人机坪，降低机场地面服务运营总成本，提升机场整体运行效率。