电气化高速公路的探索与发展

1、电气化高速公路的探索与发展摘 要 目前 95%的新能源汽车均为电池供电，而电气 化高速公路系统可解决电池续航能力差的问题，使新能源汽 车能够获得源源不断的电动力，其在我国必然会受到政府的 支持且有很大的发展空间。本文就此系统的发展背景与历程 进行论述，并介绍了此系统与其未来发展前景。关键词 电气化 高速公路 发展1 宏观背景分析1.1 我国对新能源汽车的政策分析 在国务院发布的中国的能源政策白皮书中提到我国 目前石油对外依存度达到 57%，且机动车氮氧化物排放量已 经占到排放总量的 40%以上。大气污染严重，石油资源极度 匮乏，解决能源短缺、环境污染等问题刻不容缓。时下我国 已成为世界第一大碳

2、排放国、第二大能源消费国和第三大石 油进口国。为了解决我国环境污染与能源消耗的不合理现状， 2017 年 1-10 月国家累计出台 32 项新能源汽车相关政策， 其 核心观念是能源结构调整与节能减排。1.2 我国存在电力过剩情况 中国电网电力备用容量分析报告显示，我国平均备用容 量约为 28%，而标准规划备用容量仅为 15%。与全国平均电力备用容量相比，我国主要区域电网区域的电力备用容量存 在显著差异：东北地区的电力备用容量高达60%，紧接着是西北地区的 49%，南部电网区域是 35%，北部是 24%，东部 是 16%，中部是 15%。并且我国的电力产能过剩还在加剧。 因此，我们应该想方设法将

3、电力能源投入汽车的能源消耗中， 用其替换掉传统的石油，即能达到电力能源充分利用的目的， 还能达到节能减排的效果。2 公路电气化的发展历程汽车电气化主要分为四阶段： 蒸汽机汽车 -电动汽车阶段 （1881 年 -1885 年）、蒸汽机汽车 -电动汽车 -燃油汽车独霸阶 段（ 1885年-1925年）、燃油汽车独霸阶段 （1925年-1960年）、 电动汽车再次复兴 -其他新能源技术涌现 -影响燃油汽车阶段 （1960 年 -今）。而以下是电车系统的发展历程。 1879 年，在柏林世博会 上，西门子和哈尔斯合展长达 550m 的电气化铁路，这是人 类史上第一次用电力来牵引列车的做法。 1881 年

4、 5 月，德国 在柏林近郊的利西特菲尔德修建的长达 2.15km 的电气化铁 路正式投入运行。 1908 年，无轨电车首现维也纳，欧洲许多 城市随后掀起无轨电车热潮。在我国，第一条无轨电车系统 在 1914 年 11 月 15 日首次在上海现身，随后北京、广州、 青岛等城市相继投入使用。 1979 年郑州首现无轨电车。 2012年，西门子公司提出电气化公路的概念。 2014 年，西门子宣布在美国架设电力混合驱动卡车电气化接触网的系统，并开 始进行相应实验。 2015 年，西门子与斯堪尼亚宣布，在斯德 哥尔摩背部约两公里长的 E16 公路上架设起电气化接触网系 统。 2017 年，西门子公司宣布

5、与黑森林州合作，在德国A5的联邦公路架设总长约 10 公里的接触网系统。与此同时， 我国的无轨电车也有一定的发展，在 2017 年保定市已经投 资 5.9 亿元用于两条双源无轨电车的开发建设。3 电气化高速公路系统 电气化高速公路系统是一套集接触网、电力汽车、高速 公路于一体的智能交通运输系统。其通过接触网为在供电高 速区行驶的货运汽车提供电力，当货运汽车驶出供电区时则 启动混合动力引擎，切换到蓄电池电力驱动。置身于该电气 化高速公路系统下的新能源汽车较普通货运汽车而言，不仅 具有低耗减排的优点，同时摆脱了电池续航能力差和充电不 便的问题。而与无轨电车相比，则更具灵活性，可完成取电 断电、变道

6、超车等一系列操作。为了实现智能识别、 自动取电、 安全超车等一体化操作， 需在新能源汽车上方安装智能受电弓组件。当汽车驶入供电 区时，受电弓可自动识别高速公路上架设的接触网，并把信 号传输给数据处理模块，在获得用户授权后，数据处理模块 即对受电弓下达指令并完成 ?| 网操作。同时，该系统使用 PID 闭环控制技术实时调整受电弓的位置，以确保线弓在误差允 许范围内的正确匹配。当汽车驶出供电段时，受电弓则会自 动断开与接触网的连接，收回并安放于车顶上。在设有接触网的高速公路路段，电力汽车可通过受电弓 触网而获得电力驱动汽车行驶。当汽车驶离时，受电弓自动 收回并安放于车顶上，同时切换为蓄电池电力续航

7、。如若再 次驶入供电路段，汽车将关闭蓄能电池动力源，电力通过接 触网源源不断地输入蓄电池，开启电网集电行驶模式。该动 力方式利用蓄电池的充放电原理克服了充电等待和充电桩 设施不完善的缺陷，同时为低碳出行提供了技术支持。4 电气化高速公路系统发展前景预测随着有关政策的相继出台，电气化高速公路系统作为新 能源汽车发展的新型交通方式较大程度地得到国家政策扶 持，将会带动我国高速公路基础建设、汽车行业、新能源、 电力设施建设等一系列产业的发展与提升。与此同时，建设 电气化高速公路系统不仅仅对促进我国节能减排、改善能源 结构、优化资源配置贡献巨大，而且这是一项惠民工程。此 外，建设发展电气化公路系统也会提供更多就业岗位，使我 国就业率得到提升，降低对传统能源的对外依存度，同时带 动我国新兴经济的发展。随着进一步实验测试及完善，相关