構(gòu)建新型公路交通能源的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新技術(shù)框架

文/圖 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院

該項目圍繞公路交通能源融合發(fā)展戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)開展了系統(tǒng)研究，取得了涵蓋行業(yè)發(fā)展政策，公路與太陽能資源創(chuàng)新應(yīng)用模式，常規(guī)能源供給、傳輸、多元負(fù)載按需用能控制，能源微網(wǎng)智慧管控、低成本能源在線監(jiān)測，直流電源智能調(diào)節(jié)，電能質(zhì)量優(yōu)化，ETC門架能源供給，充換電站電池組與車輛匹配優(yōu)化，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等成套技術(shù)成果；基于“源-荷-儲-存”協(xié)同運(yùn)行與控制，首次構(gòu)建了新型公路交通能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)框架。

成果：在政策發(fā)布、節(jié)約能源等方面效果顯著

首先，項目研究成果支撐《交通運(yùn)輸部關(guān)于推動交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》（交規(guī)劃發(fā)〔2020〕75號）中關(guān)于“新能源新材料行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展”內(nèi)容，支撐《綠色交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》關(guān)于“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)行業(yè)升級轉(zhuǎn)型”“提升新能源清潔能源應(yīng)用水平”“協(xié)同推進(jìn)5G+能源應(yīng)用示范項目”的有關(guān)內(nèi)容，為行業(yè)政策的發(fā)布和制定奠定基礎(chǔ)。

其次，項目研發(fā)的產(chǎn)品——大功率分布式供電系統(tǒng)及ETC門架系統(tǒng)一體化智能機(jī)柜已經(jīng)轉(zhuǎn)化為工程級產(chǎn)品。目前已在廣東虎門二橋、吉林鶴大高速公路、遼寧沈山高速公路、新疆小烏高速公路、青海扎倒高速公路、云南麻昭高速公路、京港澳高速公路河北段等全國25個省市、4000多公里高速公路、上百座隧道的實際工程中推廣應(yīng)用，并支撐了全國取消省界收費(fèi)站工程中吉林、山東、湖北、甘肅、重慶等多個省市近千個ETC門架系統(tǒng)的穩(wěn)定和高質(zhì)量運(yùn)行，有效解決了公路沿線引電難、配電難、供電質(zhì)量差、長距離、隧道群及特長隧道等大功率需求長期困擾行業(yè)的技術(shù)問題，累計節(jié)約工程造價近億元，每年節(jié)能量達(dá)萬余噸標(biāo)煤。

同時，項目研究成果在四川省成都市郫都區(qū)電動汽車充電樁規(guī)劃項目和四川自瀘高速公路電氣化改造項目中，進(jìn)行了基于下一目的地導(dǎo)向的高速公路電動汽車充電引導(dǎo)技術(shù)成果應(yīng)用。得到高速公路網(wǎng)車流量的統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)后，結(jié)合電動汽車?yán)贸潆娨龑?dǎo)系統(tǒng)后的充電決策，綜合考慮路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、出租車需求分布，以及設(shè)備利用均衡率，再結(jié)合Floyd最短路徑算法和排隊論M/G/k模型，以用戶到最終目的地的距離、時間成本最小，充電站設(shè)備利用率分布均衡為目標(biāo)，建立電動汽車充電引導(dǎo)策略。

預(yù)期：符合公路建設(shè)和轉(zhuǎn)型發(fā)展對能源融合的需求

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+交通運(yùn)輸”的大力發(fā)展，信息化、智能化建設(shè)將覆蓋全部綜合交通系統(tǒng)，除搭建了能源供給網(wǎng)絡(luò)外，后期勢必在能源管理、能源監(jiān)測、能源凈化、能源質(zhì)量等方面進(jìn)一步呈現(xiàn)帶動作用明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

項目研究成果著眼未來前瞻性技術(shù)需求，形成了公路交通能源融合發(fā)展政策、技術(shù)、產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)等成套成果，符合我國當(dāng)前公路建設(shè)特征和轉(zhuǎn)型發(fā)展對能源融合的需求。成果應(yīng)用推廣價值高，應(yīng)用前景廣闊。

效益：多方面展現(xiàn)社會及經(jīng)濟(jì)效益

在社會效益方面，項目形成的公路交通設(shè)施網(wǎng)與太陽能光伏資源融合技術(shù)成果和行業(yè)政策建議，有效推動公路交通與太陽能清潔能源融合開發(fā)深度和廣度；集中式LED燈直流電源智能調(diào)節(jié)控制技術(shù)，提高了設(shè)備使用壽命，同時降低了因隧道LED燈驅(qū)動電源損壞，需阻斷局部車道交通，且使用高車維修對交通安全的影響；開發(fā)的ETC自由流門架專用智能供配電機(jī)柜，確保了2019年交通運(yùn)輸部全國高速公路省界主線收費(fèi)站撤站工作圓滿完成。

在間接經(jīng)濟(jì)效益方面，項目研究開發(fā)的多電力模塊無主均流并聯(lián)及能源微網(wǎng)管控技術(shù)，攻克了國際上單相供電單機(jī)容量難以超過100千伏安的世界技術(shù)難題，實現(xiàn)了1兆伏安級的突破，建設(shè)成本較傳統(tǒng)供電方案可節(jié)省約15%；基于多元負(fù)載用能按需分配理論模型開發(fā)的多源負(fù)載接入按需供電智能控制系統(tǒng)，顯著降低供配電系統(tǒng)空載率和運(yùn)行能耗，節(jié)能量可達(dá)到10%以上；大功率超快速動態(tài)自愈電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)可大幅抑制電力諧波、電網(wǎng)沖擊與閃變，優(yōu)化能源供給質(zhì)量，避免供配電系統(tǒng)、用電負(fù)載與電網(wǎng)間的相互干擾，負(fù)載故障率降低50%以上，顯著節(jié)約后期設(shè)備維護(hù)維修次數(shù)；通過實時電價引導(dǎo)電動汽車有序充電，實現(xiàn)了運(yùn)營商收益的最大化，并通過實時調(diào)度降低了用戶電費(fèi)，可降低綜合用電費(fèi)用約每年每千瓦時0.8元，按照我國電動汽車保有量500萬輛，每輛電池平均電量70千瓦時，則每年可節(jié)約2.8億元。

項目曾獲科技獎勵情況

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項目形成政策建議報告

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項目形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

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