構建新型公路交通能源的互聯網創新技術框架

文/圖 交通運輸部公路科學研究院

該項目圍繞公路交通能源融合發展戰略與關鍵技術開展了系統研究，取得了涵蓋行業發展政策，公路與太陽能資源創新應用模式，常規能源供給、傳輸、多元負載按需用能控制，能源微網智慧管控、低成本能源在線監測，直流電源智能調節，電能質量優化，ETC門架能源供給，充換電站電池組與車輛匹配優化，以及行業標準等成套技術成果；基于“源-荷-儲-存”協同運行與控制，首次構建了新型公路交通能源互聯網創新應用技術框架。

成果：在政策發布、節約能源等方面效果顯著

首先，項目研究成果支撐《交通運輸部關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》（交規劃發〔2020〕75號）中關于“新能源新材料行業的應用發展”內容，支撐《綠色交通“十四五”發展規劃》關于“優化能源結構，促進行業升級轉型”“提升新能源清潔能源應用水平”“協同推進5G+能源應用示范項目”的有關內容，為行業政策的發布和制定奠定基礎。

其次，項目研發的產品——大功率分布式供電系統及ETC門架系統一體化智能機柜已經轉化為工程級產品。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用，并支撐了全國取消省界收費站工程中吉林、山東、湖北、甘肅、重慶等多個省市近千個ETC門架系統的穩定和高質量運行，有效解決了公路沿線引電難、配電難、供電質量差、長距離、隧道群及特長隧道等大功率需求長期困擾行業的技術問題，累計節約工程造價近億元，每年節能量達萬余噸標煤。

同時，項目研究成果在四川省成都市郫都區電動汽車充電樁規劃項目和四川自瀘高速公路電氣化改造項目中，進行了基于下一目的地導向的高速公路電動汽車充電引導技術成果應用。得到高速公路網車流量的統計分布數據后，結合電動汽車利用充電引導系統后的充電決策，綜合考慮路網結構、出租車需求分布，以及設備利用均衡率，再結合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，充電站設備利用率分布均衡為目標，建立電動汽車充電引導策略。

預期：符合公路建設和轉型發展對能源融合的需求

隨著“互聯網+交通運輸”的大力發展，信息化、智能化建設將覆蓋全部綜合交通系統，除搭建了能源供給網絡外，后期勢必在能源管理、能源監測、能源凈化、能源質量等方面進一步呈現帶動作用明顯的技術優勢。

項目研究成果著眼未來前瞻性技術需求，形成了公路交通能源融合發展政策、技術、產品和標準等成套成果，符合我國當前公路建設特征和轉型發展對能源融合的需求。成果應用推廣價值高，應用前景廣闊。

效益：多方面展現社會及經濟效益

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

在間接經濟效益方面，項目研究開發的多電力模塊無主均流并聯及能源微網管控技術，攻克了國際上單相供電單機容量難以超過100千伏安的世界技術難題，實現了1兆伏安級的突破，建設成本較傳統供電方案可節省約15%；基于多元負載用能按需分配理論模型開發的多源負載接入按需供電智能控制系統，顯著降低供配電系統空載率和運行能耗，節能量可達到10%以上；大功率超快速動態自愈電能質量優化技術可大幅抑制電力諧波、電網沖擊與閃變，優化能源供給質量，避免供配電系統、用電負載與電網間的相互干擾，負載故障率降低50%以上，顯著節約后期設備維護維修次數；通過實時電價引導電動汽車有序充電，實現了運營商收益的最大化，并通過實時調度降低了用戶電費，可降低綜合用電費用約每年每千瓦時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，則每年可節約2.8億元。

項目曾獲科技獎勵情況

項目曾獲科技獎勵情況

項目形成政策建議報告

項目形成政策建議報告

項目形成行業標準

項目形成行業標準

項目相關軟著

項目相關軟著

項目相關專利

項目相關專利