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交通電氣化驅(qū)動城市綠色交通,創(chuàng)新打造智能互動體系

電子工程師 ? 來源:網(wǎng)絡整理 ? 作者:工程師黃明星 ? 2018-06-10 14:45 ? 次閱讀

中共中央、國務院印發(fā)通知設立國家級雄安新區(qū),雄安新區(qū)是千年大計、國家大事,規(guī)劃建設重點任務之一是“構建快捷高效交通網(wǎng),打造綠色交通體系”。交通電氣化是實現(xiàn)交通綠色化的關鍵,因此應該以智能電力驅(qū)動雄安綠色交通。

其實,不獨是雄安,對于所有面向未來的城市來講,交通電氣化都是繞不過去的話題。

長久以來,由于動力電池等移動儲能供電的研究進展緩慢,導致汽車等交通工具仍以直接燃燒化石能源為主要動力來源,使得交通行業(yè)成為僅次于能源行業(yè)的第二大碳排放行業(yè)。從能源視角來看,1971~2013年,電能在非交通領域終端能源消費占比從12.1%提升到27.9%,但是在交通領域終端能源消費占比僅從1%提升到1.2%。反過來,石油在非交通領域終端能源消費占比從28.8%下降到12.5%,但是在交通領域僅從93.4%下降到92.6%。這一“此消彼漲”的趨勢,表明大幅提高交通領域電氣化比例,是降低全球化石能源消耗水平和碳排放水平,確保人類可持續(xù)發(fā)展的下一個主要戰(zhàn)場。

近年來,在動力鋰離子電池技術突破的“內(nèi)生動力”,以及國內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型升級和搶占汽車產(chǎn)業(yè)制高點的“外在壓力”的雙輪驅(qū)動下,國內(nèi)外電動汽車與充電基礎設施市場規(guī)模快速增長,產(chǎn)品競爭力顯著提升,已經(jīng)積累了較為豐富的實際運行經(jīng)驗,全面推廣交通領域電氣化發(fā)展恰逢其時。

綠色目標:100%電氣化交通

未來城市交通將由多元化多層次的城市軌道交通(地鐵、輕軌等)、公共交通(公交車、出租車等)、貨運交通、個人交通等交織構成,向外銜接城際高鐵交通,形成立體高效的交通體系。

優(yōu)先發(fā)展軌道交通和公共交通電氣化。軌道交通和公共交通的單位運量能耗低、運量大。在國際發(fā)達城市,城市軌道交通客運量占城市公共交通客運總量比例可達80%,適宜優(yōu)先發(fā)展。目前,我國高鐵和地鐵基本全部實現(xiàn)電力牽引,公交車和出租車已取得全面電氣化的運營實踐經(jīng)驗。

重點發(fā)展貨運交通和個人交通電氣化。貨運物流車、環(huán)衛(wèi)車、通信車等專用領域用車占用道路資源多,排放水平高;私家車大規(guī)模增長也是城市交通擁堵,污染嚴重的主要原因,推動這兩個領域的電氣化發(fā)展是實現(xiàn)綠色交通的重點。目前電動貨運車已取得運營實踐經(jīng)驗,電動私家車初期可考慮純電動汽車與插電式混合動力汽車共同發(fā)展,遠期具備全部采用純電動汽車的條件。

硬件基礎:全面布局綠色交通基礎設施

一是布局多類型充電設施,滿足多樣化充電需求。不同停駛特性交通工具的充電需求不同。電動公交車行駛路線與運行班次相對固定,適合配備專用充電設施。電動出租車則具有更大的隨機性和靈活性,主要依靠公共快充站充電。貨運物流車在夜間非作業(yè)時段和白天運輸配送作業(yè)時將分別主要利用專用充電和公共快充設施。對于私家車,除了使用住宅和辦公場所的專用充電樁外,長途行駛時會通過公共快充設施臨時快速補電,在商業(yè)場所、文體場所、旅游景區(qū)等也會通過“消費+充電”、“停車+充電”等方式使用公共慢充設施。考慮多樣化的充電需求特性,應優(yōu)化配置公共、專用、快充、慢充設施,實現(xiàn)“快慢互濟”、“公專互補”。

二是打造“無處不在”的公共快充網(wǎng)絡覆蓋全區(qū)域快充需求。除了在專用充電樁充電滿足基本充電需求外,電動汽車用戶在行駛途中不可避免有快速臨時充電的需求,建立數(shù)量充足、分布合理、覆蓋全面的公共快充樁網(wǎng)絡是滿足用戶應急充電的必要措施。根據(jù)未來城市的整體城市發(fā)展格局、產(chǎn)業(yè)布局、道路基礎設施、交通流量時空分布等,科學研判公共充電需求的分布與密度特征。在此基礎上,系統(tǒng)劃分未來城市的多級網(wǎng)格化充電片區(qū),合理配備各級片區(qū)內(nèi)公共快充站址數(shù)量與充電樁的配置模式,重點滿足交通樞紐、重要城鎮(zhèn)核心區(qū)、商務辦公居民區(qū)等車流量大、應急充電需求旺盛區(qū)域,構建服務半徑最小、服務能力最強、服務效益最高的“三最”網(wǎng)絡。

三是創(chuàng)新發(fā)展新型充電技術,發(fā)揮示范引領作用。更快的充電速度與更便捷的充電方式是用戶對充電服務的要求與期望,也是實現(xiàn)100%交通電氣化發(fā)展的核心驅(qū)動力。一方面,開展350千瓦及以上電動乘用車超大功率充電技術示范工程建設運營,開展電纜與動力電池高性能液冷技術、超大功率充電連接組件技術、寬電壓范圍與高轉(zhuǎn)換效率充電模塊技術、高電壓平臺電動汽車技術等一系列先進充電技術的示范應用,實現(xiàn)電動汽車充電時間的大幅度縮減。另一方面,推進靜態(tài)無線充電試點示范,突破創(chuàng)新動態(tài)無線充電技術,達到無需停車即可充電的效果,大幅提升電動汽車用戶的充電體驗。

體系模式:創(chuàng)新打造智能互動體系

一是構建“源-網(wǎng)-樁-車”雙向通信與控制體系。可再生能源發(fā)電功率取決于自然資源情況,具有隨機性和峰谷特性;電網(wǎng)調(diào)度隨著電力電子技術的發(fā)展,具有更好的靈活性和柔性;充電樁功率隨著信息與控制技術的發(fā)展,具有更強的可控性和智能性;電動汽車充放電取決于用戶的需求與決策,具有一定的隨機性和可引導性。構建“源-網(wǎng)-樁-車”實時高效的雙向通信與準確快速的控制系統(tǒng),實現(xiàn)新能源發(fā)電出力狀態(tài)、電網(wǎng)運行狀態(tài)、充電樁輸出功率狀態(tài)、電動汽車行駛以及電池狀態(tài)等海量實時數(shù)據(jù)的深度融合,分階段推進“本地優(yōu)化”和“全網(wǎng)優(yōu)化”的智能充(放)電模式,可以有效促進新能源消納、保障電網(wǎng)安全高效運行、引導負荷削峰填谷,確保“新能源汽車”消納“新能源電”。

二是全面實施電動汽車充電智能動態(tài)定價體系。改變以政府指導價為主的“電費+服務費”充電定價模式,利用價格引導驅(qū)動電動汽車用戶實踐綠色交通。一方面,全面執(zhí)行分時動態(tài)充電電價政策。根據(jù)電網(wǎng)負荷峰谷波動情況,制定分時電價,引導電動汽車在電網(wǎng)負荷低谷充電;結(jié)合新能源發(fā)電出力波動情況,制定消納新能源富裕電力的動態(tài)電價,引導電動汽車多消納新能源電力。另一方面,全面實行市場化充電服務費定價機制。根據(jù)電動汽車充電需求的時空分布特征,制定動態(tài)價格,利用價格杠桿優(yōu)化用戶的充電行為;針對不同類型、不同服務能力的充電設施制定差異化的服務價格,發(fā)揮市場在調(diào)節(jié)充電設施資源中的決定性作用。此外,探索電動汽車向電網(wǎng)放電及提供輔助服務的市場化定價機制。

軟件平臺:構建覆蓋電動汽車全業(yè)務的車聯(lián)網(wǎng)平臺

一是創(chuàng)新實踐車聯(lián)網(wǎng)平臺的智能技術。車聯(lián)網(wǎng)平臺聚合電動汽車用戶、電動汽車、充電樁、服務提供商等參與主體,聯(lián)通硬件基礎設施,是綠色交通體系模式實踐的載體,需要與時俱進的智能技術的支持。采用微服務技術,抽象各業(yè)務功能通用需求形成可共享的微服務塊,平臺通過調(diào)用已有的微服務,快速構建面向各業(yè)務線的應用功能,快速響應市場需求和業(yè)務變化。發(fā)展“平臺-車”高速雙向智能通信技術,保證車與平臺之間頻繁及時可靠的信息交互。建立高精度地理信息體統(tǒng),利用大數(shù)據(jù)技術分析海量實時交通和電動汽車狀態(tài)信息,對全網(wǎng)范圍內(nèi)充電樁充電功率進行智能分配調(diào)度。

二是構建覆蓋全業(yè)務需求的服務體系。充電需求是電氣化交通的核心需求,信息平臺應從公共充電、專用充電、充電社區(qū)、電網(wǎng)互動等多方面為充電需求提供便捷智能的服務。在充電服務基礎上,圍繞電動汽車全業(yè)務需求服務的車輛購置與租賃、車輛維修與保障、車輛使用與運營、車輛后處理等環(huán)節(jié)開展用車增值服務,采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的方式整合多方資源,實現(xiàn)電動汽車及充電網(wǎng)絡相關各方資源有效對接與高度共享。

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