拉薩市太陽能供電賦能共享電單車發展的可行性研究

摘 要：環境問題日益嚴峻，開發和應用清潔能源刻不容緩。拉薩地區太陽能資源豐富，為供電共享電單車提供了條件。本研究旨在探討太陽能供電共享電單車的可行性，此研究有望結合拉薩太陽能資源優勢與共享電單車需求。通過太陽能供電，共享電單車能顯著減少碳排放，還能長期降低運營成本。這些優勢有助于拉薩市構建綠色出行體系，還可為其他城市提供可持續交通發展的范例。

關鍵詞：太陽能 光伏發電 共享經濟

1 緒論

當今世界，能源問題是全球關注的焦點。隨著環境問題的嚴峻和傳統能源的逐漸枯竭，開發和利用清潔能源變得迫切。

太陽能作為一種清潔能源，其開發和利用不僅能夠滿足拉薩當地的需求，還有助于減少對傳統化石能源的依賴，對環境保護有積極意義。

與此同時，為解決“最后一公里”問題，共享單車、共享電單車正在迅速興起。其中，共享電單車以其便捷、環保的特點，成為城市居民短距離出行的重要選擇。然而，隨著共享電單車的增加，其面臨的能源需求挑戰也日益凸顯。傳統充電方式依賴電網供電，不僅增加了能源供應的壓力，且在能源來源上也不夠清潔和可持續。

在這樣的背景下，探索利用拉薩豐富的太陽能資源為共享電單車供電具有重要意義。不僅能解決共享電單車的能源需求問題，實現其能源供應的清潔化和可持續化，還能進一步推動太陽能資源的開發和利用，為我國的能源轉型和環境保護做出積極貢獻。

此研究將立足拉薩資源稟賦與共享電單車發展，分析以太陽能供電共享電單車的優勢，為全面評估拉薩太陽能應用于共享電單車發展的可行性，探索太陽能在共享電單車能源供應體系中的角色和作用，推動共享電單車在拉薩的低碳發展，減少對傳統能源的依賴及對其他地區發展此模式提供借鑒。

2 研究和發展現狀

2.1 共享電單車研究現狀

微觀層面，現有研究主要針對共享電單車運營模式的不足，提出優化。于園鑫等[1]綜合考慮再平衡問題和換電問題，提出聯合優化的整數規劃模型。但其考慮背景仍是人工更換共享電單車，成本和過程中產生的碳排放量較高，本研究提出的方案可以降低這部分的成本和碳排放量；柳鍵等[2]通過構建博弈模型分析政府、用戶對共享電單車運營商投放策略的影響，認為共享電單車在缺乏政策引導情況下容易出現亂象，導致政府出臺限制共享電單車發展的規章，短期內遏制其發展，但可以有效調節系統的演化方向。拉薩市整頓共享電單車的決策吻合了此模型，已形成較規范的監管，全市設立停車點超1000個，為本研究提出的分布式太陽能充電樁方案奠定基礎。

宏觀層面，現有研究關注共享電單車對環境和其他出行方式產生的影響。朱震等[3]構建了共享電單車生命周期溫室氣體排放評估模型，得出共享電單車生命周期中生產和廢棄處理階段碳排放量較大，需要通過長期運行實現此兩階段的碳中和。本研究提出了另一實現碳中和的途徑，即通過光伏發電進一步提高減碳量。FelipeFalgas Pol等認為共享電單車引入帶來的模式減少了，但會導致溫室氣體排放增加，除非車輛設計得到改進并得到政策支持。本研究對車輛生態設計提出了改進建議，將進一步減少共享電單車排放的溫室氣體。Michael McQueen等認為電單車降低了汽車出行份額，幫助減少了二氧化碳排放，有助于城市和地區實現氣候目標。Bieliński Tomasz等使用雙重障礙估計法對共享電單車系統進行評估，認為共享電動車不能完全代替汽車。本研究對共享電單車的生態設計提出了改進建議，進一步提升共享電單車的競爭力，降低汽車出行份額，為環境保護作出更多貢獻。

2.2 拉薩太陽能資源與共享電單車發展現狀

拉薩地區多年平均年太陽總輻射量為7473.3 MJ/m2，屬于太陽能資源最豐富區：太陽能穩定程度高，且直接輻射占主導，有利于進行太陽能資源的開發利用[4]。

《拉薩市國民經濟和社會發展“十四五”規劃和二〇三五年遠景目標綱要》指出，要提高非化石能源占能源消費總量比例，為拉薩市太陽能資源開發利用提供支持。由于政策利好等原因，拉薩掀起了一股光伏發電投資熱。

拉薩地處高原，內地盛行的共享自行車并不適應于此，為滿足出行需要，共享電單車迅速推廣開來。

拉薩市共享電單車使用時長、使用次數呈上升趨勢，共享電單車行業向好發展。

截至2024年11月，拉薩市運營的共享電單車公司在市區投放的共享電單車為30000輛[5]。

拉薩目前共享電單車的充電模式是由工作人員將滿電共享電單車運往停車點，更替停車點的電單車，電量不足的將被回收充電。這種模式人力成本高，效率低，且卡車運輸的過程將產生一定的碳排放，并不環保。

3 太陽能供電共享電單車的方案及可行性分析

3.1 分布式太陽能充電樁

3.1.1 概念

分布式太陽能充電樁是一種結合了光伏發電和充電功能的設備。通過安裝的太陽能電池板，將太陽能轉化為電能，為電單車提供充電服務。這種系統能為電單車提供綠色、可持續的能源，還能減少對傳統電網的依賴，降低碳排放。

3.1.2 可行性分析

（1）技術可行性

一輛共享電單車電池容量在2Wh左右，在普通的路況環境下，可以行駛約80公里。拉薩市共享電單車日均使用次數為4.475次/輛，平均單次騎行距離為2.6km，每車每日耗電量約0.4度電。

根據《光伏發電站設計規范》GB50797-2012，光伏發電上網電量：

=××K

式中，為水平面太陽能總輻照量，kW·h/m2；A為組件安裝面積，m2；為組件轉換效率。

目前，市面上常見的單晶硅550W光伏組件，尺寸約2.58平方米，商業產品轉化率在24％到26％之間，根據拉薩市日均太陽輻射量，一塊光伏組件一天可發電約3.8度，足以供應9輛共享電單車一日耗電量，技術具有可行性。

（2）經濟可行性

經濟可行性主要體現在長期能源成本節約和潛在投資回報。雖初始投資成本高，但隨著太陽能電池板和儲能系統成本的下降，以及政府對可再生能源項目的補貼和稅收優惠，分布式太陽能充電樁的投資回報率逐步提高。此外，可通過向電單車用戶提供充電服務，獲得額外收入。

目前市場上并沒有大規模推廣分布式太陽能電單車充電樁，但太陽能電動汽車充電站已推廣并取得一定成效，提供了一定參考。根據《2024電動汽車充換電百大優秀場站案例集》提供的案例，以萊電上海機器人產業園光儲充檢站為例，截至2023年12月底，該站月均營收近60萬，預計兩年可收回投資成本。以金壇體育館站為例，該站全年產生直接經濟效益20萬元。通過光伏發電提供充電服務盈利能力較強，投資回報率高。

（3）環境可行性

環境可行性主要體現在其對環境的積極影響上。通過使用太陽能，能夠減少對化石燃料的依賴，從而降低溫室氣體排放，改善空氣質量。

電力消費產生的碳排放

C=E×F

式中，C為碳排放量，kg e；E為電能消耗，kW·h；F為碳排放因子，kg e/kW·h。

根據《中國區域電網二氧化碳排放因子研究（2023）》，2023年各省平均電網排放因子約 0.608 kg/kWh，使用分布式太陽能充電樁每日能為拉薩市減少碳排放量約7296kg。

3.2 安裝有太陽能板的共享電單車

3.2.1 概念

太陽能共享電單車是一種結合了太陽能技術和共享經濟模式的新型交通工具。這種電單車利用太陽能電池板為車輛提供動力，同時通過共享平臺實現車輛的租賃和使用。

3.2.2 可行性分析

（1）技術可行性

目前市面上已有技術成熟的太陽能電單車，能夠把太陽能轉化為電能，從而為車輛供電。極大地削減了電單車的使用成本，且極環保。結構性能出眾，可以及時補充電量，還能維護并延長蓄電池的使用壽命。在同類產品里，屬于功率最大、價格最低、性能最佳的太陽能充電器。其使用壽命能達到25年，在提升電單車運行性能、降低使用成本方面，有高應用價值。

太陽能電單車目前沒在共享領域大規模推廣，但光伏板已實現共享單車領域全覆蓋，可為太陽能共享電單車提供借鑒。共享單車由于無線開鎖、衛星定位等功能，對電力有一定要求。以美格科技研發的光伏板為例，其面板可承壓5公斤。光伏板采用特殊封裝，具備防水防塵功能還使廣告貼紙不容易附著，易于清理。電池連接方式讓光伏板在部分被遮擋情況下，可以正常發電。低成本和強功能讓其占領了七成以上市場份額，因環境差異和光伏板面積限制，目前僅共享單車大規模應用光伏發電。拉薩屬于太陽能資源豐富區，因獨特高原環境，推行共享電單車，可將這種技術應用于共享電單車，降低成本，提高服務質量。

（2）經濟可行性

從經濟角度來看，太陽能電單車初期投入成本高。從長遠來看，太陽能電單車運行成本低。且太陽能電單車有較強續航能力，能為消費者提供較好服務。隨著技術進步和生產規模擴大，太陽能電池板成本會逐漸降低，使太陽能電單車更具競爭力。

不少消費者表示，騎行時出現因車輛電量低導致速度下降甚至無法繼續使用的情況，消費體驗不佳。拉薩市共享電單車日間騎行占比86.6％且呈上升趨勢。在拉薩的光照環境下，應用太陽能共享電單車可帶來更好的騎行體驗，提升競爭力，帶來高經濟效益。

（3）環境可行性

太陽能電單車是一種環保交通工具。以太陽能為能源，不產生有害氣體和溫室氣體，對環境沒有污染。此外，太陽能電單車還可以減少化石燃料依賴，降低能源消耗和資源浪費。

4 可能出現的問題及解決對策

4.1 可能出現的問題

4.1.1 經濟層面問題

（1）太陽能供電設施的建設初期投資成本較高。

（2）太陽能電單車造價偏高，市場競爭缺乏優勢。

（3）投資回報周期長，可能影響投資積極性。

4.1.2 政策層面問題

相關政策不完善。

4.2 應對問題的策略與措施

4.2.1 經濟應對策略

（1）政府出臺補貼政策，降低太陽能供電設施的建設和運營成本。

（2）探索多元化融資渠道，緩解資金壓力。

（3）開展成本-效益分析，優化項目建設和運營方案，提高經濟效益。

4.2.2 政策應對策略

完善相關政策，完善運營等方面的監管要求和標準。

5 太陽能供電賦能共享電單車的優勢

5.1 環境優勢

太陽能作為清潔能源，具有顯著的環境優勢。在全球面臨嚴峻氣候變化挑戰的背景下，減碳已成為各行業發展的重要目標。傳統能源在發電過程中會釋放大量溫室氣體。而采用太陽能供電的共享電單車，能量來源是太陽輻射。發電過程幾乎不產生碳排放，對改善空氣質量和應對全球變暖有積極意義。一輛電單車使用傳統市電充電，市電來自火力發電，假設其每年行駛里程為100公里，在理想的完全燃燒條件下，將產生2kg二氧化碳。但若采用太陽能充電，就將避免這部分碳排放，在大規模運營共享電單車場景下，對環境的改善效果將十分可觀。

5.2 經濟優勢

從經濟角度看，太陽能為共享電單車運營帶來了長期成本優勢。共享電單車運營成本包含多方面，電力成本占據相當比例，在拉薩的運營模式下，充電成本還包括大量人力成本。傳統充電模式下，共享電單車依賴于市電充電，隨著運營規模擴大和使用時長增加，充電成本會不斷累積。然而，太陽能供電的應用可以有效降低此成本。雖然初始投資較高，但從長期運營的角度來看，太陽能是免費的能源，一旦太陽能發電投入使用，其后續發電成本極低。

除降低成本外，太陽能共享電單車本身更具競爭優勢。其一，太陽能可有效增加電單車續航，為中長途騎行的用戶帶來更為連續的體驗；其二，太陽能板安裝于電單車上方，可為用戶遮擋拉薩過于強烈的陽光或可能落下的雨水，為用戶帶來更好的使用體驗。

5.3 技術與創新優勢

5.3.1 技術融合創新

太陽能技術與電單車技術的融合是共享電單車運營中的一個重要創新點，促使兩種技術相互促進、共同發展。一方面，太陽能技術為電單車提供了新的能源供給方式，另一方面，電單車的發展需求推動著太陽能技術朝著更高效、更適應移動充電需求的方向發展。

5.3.2 運營模式創新的能源基礎

太陽能為運營模式創新提供了能源基礎。拉薩市目前的充電模式使共享電單車集中充電，一定程度上限制了車輛的靈活性和便捷性。而太陽能的分布式特性使共享電單車可在更多地點實現充電，無需人員集中搬運。這種充電模式可以提高車輛使用效率，減少人力成本，為共享電單車的運營模式創新開辟了新的途徑。

6 結語

太陽能可大幅減少碳排放，有助于應對氣候變化；經濟上，長期能顯著降低運營中的充電成本，提升企業競爭力；技術與創新層面，推動太陽能與電單車技術的融合創新，促使太陽能電池板發展進步，為共享電單車運營模式創新提供能源基礎，提高車輛使用效率降低基礎設施成本。

參考文獻：

[1]于園鑫，楊毅，周耀明.共享電單車系統的再平衡與換電聯合優化[J].工業工程與管理，2024，29（03）：22-29.

[2]柳鍵，張晉莉.共享電單車投放策略的演化分析[J].江西師范大學學報（自然科學版），2023，47（05）：506-512.

[3]朱震，盧春天.基于生命周期的中國共享電單車溫室氣體減排研究[J].干旱區資源與環境，2023，37（02）：26-33.

[4]楊富程，孫周，韓二紅.拉薩地區太陽能資源變化特征分析及評估[J].可再生能源，2014，32（12）：1791-1796.

[5]旦增平措.拉薩市電動自行車：治理困境和規范路徑[J].時代汽車，2024（22）：176-178+182.