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交通電氣化驅(qū)動(dòng)城市綠色交通,創(chuàng)新打造智能互動(dòng)體系

電子工程師 ? 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:工程師黃明星 ? 2018-06-10 14:45 ? 次閱讀
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中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)通知設(shè)立國(guó)家級(jí)雄安新區(qū),雄安新區(qū)是千年大計(jì)、國(guó)家大事,規(guī)劃建設(shè)重點(diǎn)任務(wù)之一是“構(gòu)建快捷高效交通網(wǎng),打造綠色交通體系”。交通電氣化是實(shí)現(xiàn)交通綠色化的關(guān)鍵,因此應(yīng)該以智能電力驅(qū)動(dòng)雄安綠色交通。

其實(shí),不獨(dú)是雄安,對(duì)于所有面向未來(lái)的城市來(lái)講,交通電氣化都是繞不過(guò)去的話題。

長(zhǎng)久以來(lái),由于動(dòng)力電池等移動(dòng)儲(chǔ)能供電的研究進(jìn)展緩慢,導(dǎo)致汽車等交通工具仍以直接燃燒化石能源為主要?jiǎng)恿?lái)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(lái)看,1971~2013年,電能在非交通領(lǐng)域終端能源消費(fèi)占比從12.1%提升到27.9%,但是在交通領(lǐng)域終端能源消費(fèi)占比僅從1%提升到1.2%。反過(guò)來(lái),石油在非交通領(lǐng)域終端能源消費(fèi)占比從28.8%下降到12.5%,但是在交通領(lǐng)域僅從93.4%下降到92.6%。這一“此消彼漲”的趨勢(shì),表明大幅提高交通領(lǐng)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(gè)主要戰(zhàn)場(chǎng)。

近年來(lái),在動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)突破的“內(nèi)生動(dòng)力”,以及國(guó)內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型升級(jí)和搶占汽車產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的“外在壓力”的雙輪驅(qū)動(dòng)下,國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車與充電基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng),產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力顯著提升,已經(jīng)積累了較為豐富的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),全面推廣交通領(lǐng)域電氣化發(fā)展恰逢其時(shí)。

綠色目標(biāo):100%電氣化交通

未來(lái)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(yùn)交通、個(gè)人交通等交織構(gòu)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(yùn)量能耗低、運(yùn)量大。在國(guó)際發(fā)達(dá)城市,城市軌道交通客運(yùn)量占城市公共交通客運(yùn)總量比例可達(dá)80%,適宜優(yōu)先發(fā)展。目前,我國(guó)高鐵和地鐵基本全部實(shí)現(xiàn)電力牽引,公交車和出租車已取得全面電氣化的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

重點(diǎn)發(fā)展貨運(yùn)交通和個(gè)人交通電氣化。貨運(yùn)物流車、環(huán)衛(wèi)車、通信車等專用領(lǐng)域用車占用道路資源多,排放水平高;私家車大規(guī)模增長(zhǎng)也是城市交通擁堵,污染嚴(yán)重的主要原因,推動(dòng)這兩個(gè)領(lǐng)域的電氣化發(fā)展是實(shí)現(xiàn)綠色交通的重點(diǎn)。目前電動(dòng)貨運(yùn)車已取得運(yùn)營(yíng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),電動(dòng)私家車初期可考慮純電動(dòng)汽車與插電式混合動(dòng)力汽車共同發(fā)展,遠(yuǎn)期具備全部采用純電動(dòng)汽車的條件。

硬件基礎(chǔ):全面布局綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施

一是布局多類型充電設(shè)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(dòng)公交車行駛路線與運(yùn)行班次相對(duì)固定,適合配備專用充電設(shè)施。電動(dòng)出租車則具有更大的隨機(jī)性和靈活性,主要依靠公共快充站充電。貨運(yùn)物流車在夜間非作業(yè)時(shí)段和白天運(yùn)輸配送作業(yè)時(shí)將分別主要利用專用充電和公共快充設(shè)施。對(duì)于私家車,除了使用住宅和辦公場(chǎng)所的專用充電樁外,長(zhǎng)途行駛時(shí)會(huì)通過(guò)公共快充設(shè)施臨時(shí)快速補(bǔ)電,在商業(yè)場(chǎng)所、文體場(chǎng)所、旅游景區(qū)等也會(huì)通過(guò)“消費(fèi)+充電”、“停車+充電”等方式使用公共慢充設(shè)施??紤]多樣化的充電需求特性,應(yīng)優(yōu)化配置公共、專用、快充、慢充設(shè)施,實(shí)現(xiàn)“快慢互濟(jì)”、“公?;パa(bǔ)”。

二是打造“無(wú)處不在”的公共快充網(wǎng)絡(luò)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(dòng)汽車用戶在行駛途中不可避免有快速臨時(shí)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(luò)是滿足用戶應(yīng)急充電的必要措施。根據(jù)未來(lái)城市的整體城市發(fā)展格局、產(chǎn)業(yè)布局、道路基礎(chǔ)設(shè)施、交通流量時(shí)空分布等,科學(xué)研判公共充電需求的分布與密度特征。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)劃分未來(lái)城市的多級(jí)網(wǎng)格化充電片區(qū),合理配備各級(jí)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(diǎn)滿足交通樞紐、重要城鎮(zhèn)核心區(qū)、商務(wù)辦公居民區(qū)等車流量大、應(yīng)急充電需求旺盛區(qū)域,構(gòu)建服務(wù)半徑最小、服務(wù)能力最強(qiáng)、服務(wù)效益最高的“三最”網(wǎng)絡(luò)。

三是創(chuàng)新發(fā)展新型充電技術(shù),發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。更快的充電速度與更便捷的充電方式是用戶對(duì)充電服務(wù)的要求與期望,也是實(shí)現(xiàn)100%交通電氣化發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。一方面,開展350千瓦及以上電動(dòng)乘用車超大功率充電技術(shù)示范工程建設(shè)運(yùn)營(yíng),開展電纜與動(dòng)力電池高性能液冷技術(shù)、超大功率充電連接組件技術(shù)、寬電壓范圍與高轉(zhuǎn)換效率充電模塊技術(shù)、高電壓平臺(tái)電動(dòng)汽車技術(shù)等一系列先進(jìn)充電技術(shù)的示范應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電時(shí)間的大幅度縮減。另一方面,推進(jìn)靜態(tài)無(wú)線充電試點(diǎn)示范,突破創(chuàng)新動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù),達(dá)到無(wú)需停車即可充電的效果,大幅提升電動(dòng)汽車用戶的充電體驗(yàn)。

體系模式:創(chuàng)新打造智能互動(dòng)體系

一是構(gòu)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(jī)性和峰谷特性;電網(wǎng)調(diào)度隨著電力電子技術(shù)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(shù)的發(fā)展,具有更強(qiáng)的可控性和智能性;電動(dòng)汽車充放電取決于用戶的需求與決策,具有一定的隨機(jī)性和可引導(dǎo)性。構(gòu)建“源-網(wǎng)-樁-車”實(shí)時(shí)高效的雙向通信與準(zhǔn)確快速的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電出力狀態(tài)、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁輸出功率狀態(tài)、電動(dòng)汽車行駛以及電池狀態(tài)等海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的深度融合,分階段推進(jìn)“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(jìn)新能源消納、保障電網(wǎng)安全高效運(yùn)行、引導(dǎo)負(fù)荷削峰填谷,確保“新能源汽車”消納“新能源電”。

二是全面實(shí)施電動(dòng)汽車充電智能動(dòng)態(tài)定價(jià)體系。改變以政府指導(dǎo)價(jià)為主的“電費(fèi)+服務(wù)費(fèi)”充電定價(jià)模式,利用價(jià)格引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車用戶實(shí)踐綠色交通。一方面,全面執(zhí)行分時(shí)動(dòng)態(tài)充電電價(jià)政策。根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷峰谷波動(dòng)情況,制定分時(shí)電價(jià),引導(dǎo)電動(dòng)汽車在電網(wǎng)負(fù)荷低谷充電;結(jié)合新能源發(fā)電出力波動(dòng)情況,制定消納新能源富裕電力的動(dòng)態(tài)電價(jià),引導(dǎo)電動(dòng)汽車多消納新能源電力。另一方面,全面實(shí)行市場(chǎng)化充電服務(wù)費(fèi)定價(jià)機(jī)制。根據(jù)電動(dòng)汽車充電需求的時(shí)空分布特征,制定動(dòng)態(tài)價(jià)格,利用價(jià)格杠桿優(yōu)化用戶的充電行為;針對(duì)不同類型、不同服務(wù)能力的充電設(shè)施制定差異化的服務(wù)價(jià)格,發(fā)揮市場(chǎng)在調(diào)節(jié)充電設(shè)施資源中的決定性作用。此外,探索電動(dòng)汽車向電網(wǎng)放電及提供輔助服務(wù)的市場(chǎng)化定價(jià)機(jī)制。

軟件平臺(tái):構(gòu)建覆蓋電動(dòng)汽車全業(yè)務(wù)的車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

一是創(chuàng)新實(shí)踐車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)聚合電動(dòng)汽車用戶、電動(dòng)汽車、充電樁、服務(wù)提供商等參與主體,聯(lián)通硬件基礎(chǔ)設(shè)施,是綠色交通體系模式實(shí)踐的載體,需要與時(shí)俱進(jìn)的智能技術(shù)的支持。采用微服務(wù)技術(shù),抽象各業(yè)務(wù)功能通用需求形成可共享的微服務(wù)塊,平臺(tái)通過(guò)調(diào)用已有的微服務(wù),快速構(gòu)建面向各業(yè)務(wù)線的應(yīng)用功能,快速響應(yīng)市場(chǎng)需求和業(yè)務(wù)變化。發(fā)展“平臺(tái)-車”高速雙向智能通信技術(shù),保證車與平臺(tái)之間頻繁及時(shí)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(shù)分析海量實(shí)時(shí)交通和電動(dòng)汽車狀態(tài)信息,對(duì)全網(wǎng)范圍內(nèi)充電樁充電功率進(jìn)行智能分配調(diào)度。

二是構(gòu)建覆蓋全業(yè)務(wù)需求的服務(wù)體系。充電需求是電氣化交通的核心需求,信息平臺(tái)應(yīng)從公共充電、專用充電、充電社區(qū)、電網(wǎng)互動(dòng)等多方面為充電需求提供便捷智能的服務(wù)。在充電服務(wù)基礎(chǔ)上,圍繞電動(dòng)汽車全業(yè)務(wù)需求服務(wù)的車輛購(gòu)置與租賃、車輛維修與保障、車輛使用與運(yùn)營(yíng)、車輛后處理等環(huán)節(jié)開展用車增值服務(wù),采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的方式整合多方資源,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車及充電網(wǎng)絡(luò)相關(guān)各方資源有效對(duì)接與高度共享。

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