电气化高速公路系统在我国的前景展望

韩雪 田卉 刁萌萌 张倩 赵震

摘 要：发展电气化高速公路系统对于我国可持续发展战略的实施，建设环境友好型社会具有重要意义。电气化高速公路系统是指由布设了储电站、变电站、供电线等供电系统和设置了管理中心、维修站等基础设施的高速公路与通过接触网集电的电力汽车组成的公路交通运输系统。电气化高速公路系统在我国的实施不仅可以推动我国能源结构的改革，而且对我国当前面临的经济转型也具有一定的推动作用。同时它还是世界上公认的绿色交通方式，利用电能驱动汽车行驶，不会产生污染性气体，让电能得到了有效利用。

关键词：电气化；高速公路；前景展望

随着我国经济实力的提高，科技、军事、政治等各个方面也获得了极大地发展。这些年来，我国的高速公路发展尤为迅速。2016年12月26日，全国交通运输工作会议在交通运输部党校召开。会议指出，2016年我国新增高速公路6000多公里，总里程突破13万公里。截至2014年底，我国高速公路总里程超过11万公里，位居世界第一。2015年我国新增高速公路119万公里，总里程达到1235万公里。至此我国已经成为世界上名副其实的高速公路大国。我国高速公路横贯东西，纵穿南北，由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，在中国大陆范围内组成了一张高速公路大网。

我国的电力资源非常充足，有数据显示，2014年全国6000千瓦及以上电厂发电设备累计平均利用小时为4286小时，2015年全国6000千瓦及以上电厂发电设备累计平均利用小时为3969小时，2016 年全国6000千瓦及以上电厂发电设备累计平均利用小时为 3785 小时。由此可以看出，我国的电厂发电设备平均利用小时数正在逐年下降。我国电力产能过剩对于我国国民经济的增长和能源结构的改革具有不利影响，而发展电气化高速公路系统可以使我国的电力得到有效利用，对能源结构的改革具有促进作用。

1 电气化高速公路系统发展背景

1.1 我国石油能源现状

石油能源进口制约着我国的经济发展和战略崛起。自1993年中国成为石油进口国起，中国石油对外依存度便逐年上升。1993年，我国石油对外依存度仅为6.7%，之后这一指标便以每年一倍的速度向上增长，2004年已经攀升至48%。根据国际能源安全标准，石油对外依存度大于50%，將严重影响到石油安全。而据《2011中国国土资源公报》显示，我国石油对外依存度为56.7%，这意味着我国进入了石油“危险”期。IEA预测中国在2020 年GDP与2000年相比翻两番的情况下，石油需求缺口可能是2.5亿吨-3亿吨。根据国际能源署《2017石油市场报告》预计，2016—2022年我国石油需求将净增180万桶/日，年增长率为2.4%。而中国石油产量在2022年将为380万桶/日，相比于2016年减少了20万桶/日。由此可见，我国石油对外依存度逐年提高。其中，我国对石油的依赖程度主要取决于汽车、摩托车等燃油机动车。

1.2 新能源汽车发展现状

新能源汽车作为战略新兴产业，政府部门期待可以通过加快中国汽车产业转型升级解决我国的大气污染和能源短缺问题，培育新的经济增长点，增强国际新能源产业竞争优势。中汽协发布最新数据显示，2017年8月份，我国新能源汽车产销分别完成7.2万辆和6.8万辆，同比增长67.3%和76.3%。这说明，在走出今年年初补贴退坡、准入目录重审的逆境后，我国新能源汽车产销量将重回“快车道”。产销量快速增长的背后，离不开新能源汽车技术的提升。目前，我国电动乘用车的整体技术水平与国外公司产品的差距不断缩小。部分产品性能指标已与国外先进产品不相上下。我国从2013年在大中型客车和微小电动轿车领域开始起步，现在已经步入正常的主流轿车。目前全球新能源汽车发展已经达成了共识。从长期来看，包括纯电动、燃料电池技术在内的汽车技术将是新能源汽车的主要研究方向。短期内，油电混合、插电式混合动力将是重要的过渡路线。全球新能源汽车的发展还面临着一些共同的难题，例如关键技术的突破、汽车工业的转型、基础设施的建设和消费者的接受程度等。我国在新能源汽车行业的发展处于领先阶段，目前已经建立结构完整、自主可控的新能源汽车产业体系。从区域上看，已形成珠三角、长三角、京津冀和中原四大动力电池产业聚集区。

1.3 电气化高速公路的研究成果

电气化高速公路设想最初由西门子公司提出，旨在减少碳排放量和化石燃料的消耗，解决大气污染问题。西门子公司于2014年正式宣布将在美国洛杉矶和长滩附近的一段约3.2km的高速公路延长段上架设接触网并进行相应实验。之后西门子公司又提出重型运输车基于电力接触网运行的概念，并在柏林北部一条专门建造的测试道路上测试了其技术可行性。根据其设计思路，卡车上装有智能受电弓和混合动力系统，电力汽车最高时速为90公里/小时，当卡车在电气化公路上行驶时，可通过受电弓与接触网连接，使用电力。在普通路段行驶时，卡车也可自动切换至混合动力引擎。2016年6月，装备有受电弓的卡车首次在公路上行驶。2017年8月，西门子公司宣布与德国黑森林州合作，将在A5联邦公路上铺设10公里的空中接触网货运线路，建设德国首个电气化公路eHighway。

2 电气化高速公路技术分析

在我国，对于电气化高速公路系统的研究还很少，目前只是停留在理论研究阶段。然而我国的无轨电车很久之前就已经在各大城市推广开来。无轨电车发展至今已经拥有相当成熟的技术，它的显著的特点就是节能、环保。随着新能源汽车的出现，无轨电车逐渐被取代，但是无轨电车在环境保护方面显示出的巨大优越性让它在今天依旧是人类出行的方式之一。电气化高速公路系统的构建模式与无轨电车相似，技术原理也存在许多共同之处。因此我国实施电气化高速公路系统可以无轨电车作为参考，以新能源动力技术为依托，打造横穿我国东西部、纵贯南北的电气化高速公路系统。

电气化高速公路系统主要由接触网、电力汽车、电气化高速公路组成。接触网主要包括接触网悬挂装置、支撑装置、定位装置。在道路一旁的电线杆上端架设横跨，将承拉线固定在横跨上，横跨下面设置上下定位索，将供电线与承拉线成水平方向固定。两接触线间设置隔离线，保持接触网的稳定，进而保证电力汽车变道时不易发生脱轨现象。

电力汽车采用混合动力系统，在安装有接触网的高速公路上行驶时，电力汽车通过汽车顶部安装的受电弓自动接入供电线获得电力驱动行驶，同时电力汽车自动充电。当遭遇突发事故需要变道行驶时，电力汽车自动与供电线脱离。电力汽车启动电池发电，保证电力汽车的正常行驶。电力汽车最高时速可达90km/h，当受电弓超过90km/h时，受电弓自动脱离供电线。

电气化高速公路是专为电力汽车改造的高速公路系统。高速公路设置有管理中心、维修站等基础设施，负责维护电力汽车的安全。当电力汽车发生事故时，电气化高速公路可以通过管理中心做出快速反应，由距离事故地点最近的维修站点派出维护人员对电力汽车排查，清除故障。

3 经济分析

当前我国面临着经济转型时期，经济发展进入新常态。党的十九大报告对未来我国经济发展提出了新的要求。十九大指出，我国社会主义主要矛盾已经转化成为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。我国经济发展与环境保护的不平衡拉低了人民的生活质量水平。发展新能源汽车是解决我国环境资源发展不平衡的途径之一。

（1）政府出资。我国是社会主义国家，实行的是中国特色社会主义经济，运用制定的相关政策、法规、计划等对国民经济有目的的调节和干预保证经济的正常发展。随着国内环境的变化，传统汽车行业发展面临着诸多问题，汽车尾气的排放严重危害了大气环境。近几年新能源汽车越来越受到国家重视，在我国获得了极大的发展。新能源汽车采用燃气、电力等作为动力，从根源上解决了污染气体排放的问题。我国向来重视新能源汽车的发展，“十五”期间出台大量关于新能源汽车的相关政策，制定《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》，对购买新能源汽车的家庭免征新能源汽车购置税。截至2017年10月，我国共有40多个省市出台了相关补贴政策，极大地促进了新能源汽車的购买力。在国家和地方政府的大力支持下，我国的新能源汽车获得了长足的发展。2011年我国新能源汽车产量仅为0.8万辆，仅占全国汽车产量的千分之一。2014年可以说是我国新能源汽车的转折点，2014年我国新能源汽车产量从2013年的1.8万辆猛增至2014年7.8万辆，新能源汽车年产量同比增长300%。之后的几年间新能源汽车年产量均以高于50%的速度增长。2017年我国新能源汽车产量为79.4万辆，销量达77.7万辆，年产销量连续三年位居世界首位。

（2）企业融资。过去十年间，我国的主板和中小板市场取得了长足的进步，随着我国经济结构的调整逐渐成为市场经济的主线之一。企业融资在更加规范的平台上进行，操作透明化使更多的中小企业融资也更加容易。电气化高速公路系统作为一项具有巨大开发价值的民生项目，无疑将会引来更多企业投资。

（3）银行贷款。银行是中小企业主要的融资渠道，政府鼓励银行重视科技型中小企业的融资需求，为中小企业提供相对应的信贷业务、金融衍生品，探索营收账款抵押的方法，将知识产权、商标纳入质押范畴，丰富银行的放贷类型，鼓励中小企业贷款投资高新技术产业，为我国的高新技术产业市场注入活力。在新能源汽车行业，银行可以降低融资门槛，这无疑给创新型企业提供了融资机会，极大地促进电气化高速公路系统的建设与发展。

4 前景展望

随着时代的进步，科技也在进步。科技的发展，必将带动新能源的兴起。我国一直以来坚持可持续发展战略，鼓励新能源汽车产业的发展。据2012年国务院出台的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》显示，我国2020年，纯电动汽车和插电式合动力汽车生产能力达200万辆，累计产销超过500万辆。近观这几年新能源汽车行业的发展，大量高新科技和资金涌入新能源汽车市场，推动了相关行业的崛起，对中国经济转型起了一定的促进作用。

新能源汽车的盛行使电气化高速公路系统成为探索我国环境资源保护的一种新方法。电气化高速公路系统是世界上公认的绿色交通方式。驱动电力汽车行驶的电能来源广泛，节能环保，利用水能、太阳能、核能发电提供电力，驱动汽车行驶，不会产生污染气体，对环境起到了保护作用。随着不可再生资源的日益减少，电气化高速公路系统的实施为节约不可再生资源提供了一种新思路、新方案。过去人们总是将汽车与公路分开来，认为汽车与公路是两个独立的单元，而无轨电车的出现则彻底改变了人们的观念。如今电气化高速公路系统的出现正在悄悄改变人们对传统货运行业的看法。

参考文献

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