高速公路能源互联网构建：基于路域光伏的源网荷储协同调控系统

安科瑞电气股份有限公司

摘要

在 “双碳” 战略深入推进、交通领域绿色低碳转型加速的背景下，如何将高耗能的交通基础设施转化为绿色能源的重要载体，成为行业探索的关键方向。高速公路作为国家重要交通网络，其沿线广阔的路域空间（如边坡、服务区、隧道等）为分布式光伏等新能源应用提供了天然场景。随着新能源技术升级与智慧能源管理体系的发展，交通与能源的深度融合（“交能融合”）成为推动交通产业绿色化、智能化的重要路径。在此趋势下，山东高速集团率先布局，从 2021 年建设全国首个规模化高速公路边坡光伏项目起步，逐步探索出覆盖多场景的路域光伏解决方案，推动高速公路从传统能源消费者向绿色能源产销者转型。

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近年来，山东高速集团以 “双碳” 战略为引领，深耕交能融合创新实践，构建起覆盖高速公路全场景的绿色能源体系。从全国首个规模化边坡光伏项目落地，到如今路域光伏年均发电约 7.8 亿千瓦时、年减排二氧化碳约 69 万吨，其发电量占全国路域光伏总容量的 70%，成为行业标杆。通过创新光伏与高速公路一体化设计、搭建多尺度区域微电网，山东高速将光伏应用从服务区屋顶拓展至边坡、隧道、声屏障等全场景，并依托智慧能源管控系统实现 “自发自用优先” 的能源调配。从液冷超充充电桩的便利服务到虚拟电厂试点的探索，山东高速正以技术升级推动角色转型，为现代交通产业绿色化发展提供 “山东方案”。然而，随着规模扩大与场景复杂化，现有能源管理系统在精准调度、多能协同等方面的短板逐渐显现，亟需更智慧化的系统支撑深度转型。

1.能融合深化中的能源管理需求：从基础调度到智慧协同

随着路域光伏规模化布局与 “光储充换” 一体化设施的加密，山东高速的能源管理场景已从单一光伏应用升级为多源协同、产销联动的复杂系统，对能源管理的精准性、灵活性提出了更高要求。这种需求升级既是技术迭代的必然结果，也是实现 “电尽其用” 目标的核心支撑。

在基础调度层面，现有系统已实现 “自发自用优先” 的初步目标，但面对多元化场景仍显不足。以济菏高速公路为例，其涵盖收费站、边坡、隧道等 12 类光伏应用场景，用电负荷涉及充电桩、地源热泵、照明等 20 余种设备，不同场景的发电特性与用电需求存在显著差异：边坡光伏受天气影响波动大，服务区充电桩则呈现早晚高峰的脉冲式负荷。现有管控系统虽能完成光伏与市政电网的基础调配，但在极端天气下的负荷预测准确率仅为 75%，储能 “充电宝” 的充放电策略缺乏动态优化，导致约 8% 的光伏发电量因调度不及时而浪费。梁山东收费站的实践显示，当多场景用电负荷叠加时，系统响应延迟可达 2 分钟，存在能源供需失衡的潜在风险。

在规模化协同层面，虚拟电厂试点暴露出现有系统的协同能力短板。山东高速在济青高速中线的 14 兆瓦时虚拟电厂试点中，需整合龙泉收费站屋顶光伏、枢纽立交边坡光伏与填土边坡储能设备的资源，但现有系统仅能实现单点数据采集，缺乏全域能源数据的实时聚合分析能力。在参与电力市场交易时，因无法精准预测各节点的发电潜力与用电缺口，报价策略保守，导致绿电交易溢价率较行业平均水平低 5 个百分点。这种 “分散管理、协同不足” 的现状，制约了路域光伏从 “规模发电” 向 “效益发电” 的转型。

更核心的需求在于全生命周期的能效优化。路域光伏设施分布分散，边坡、隧道等场景的运维难度大，现有系统缺乏对光伏组件健康状态的实时监测，组件故障平均发现时间长达 3 天，影响发电效率。同时，随着 3.0 版本光伏组件的全面应用，其与储能设备、充电桩的技术适配性要求更高，传统 “经验型” 调度已无法满足多设备协同的精度需求。数据显示，通过智慧化策略优化，路域光伏的综合发电效率可再提升 10%，运维成本降低 15%，这正是推动能源管理系统升级的直接动力。

从行业趋势看，能源管理正从 “被动响应” 向 “主动预测” 转型。当新能源发电全面入市交易后，电价波动、负荷波动与发电波动的三重不确定性交织，要求系统具备 “预测 - 优化 - 交易 - 反馈” 的闭环能力。山东高速计划未来三年将路域光伏规模扩大至年均发电 15 亿千瓦时，虚拟电厂调节容量提升至 500 兆瓦时，这种跨越式发展亟需一套能覆盖 “发电预测 - 负荷调度 - 市场交易 - 运维管理” 全链条的智慧能源管理系统，实现从 “基础调度” 到 “智慧协同” 的质变。

2.安科瑞分布式光伏+储能+充电桩协同优化解决方案

2.1安科瑞智慧能源管理平台

AcrelEMS 智慧能源管理平台是针对企业微电网的能效管理平台，对企业微电网分布式电源、市政电源、储能系统、充电设施以及各类交直流负荷的运行状态实时监视、智能预测、动态调配，优化策略，诊断告警，可调度源荷有序互动、能源全景分析，满足企业微电网能效管理数字化、安全分析智能化、调整控制动态化、全景分析可视化的需求，完成不同策略下光储充资源之间的灵活互动与经济运行，为用户降低能源成本，提高微电网运行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平台可以接受虚拟电厂的调度指令和需求响应，是虚拟电厂平台的企业级子系统。

2.2平台结构

系统覆盖企业微电网“源-网-荷-储-充”各环节，通过智能网关采集测控装置、光伏、储能、充电桩、常规负荷数据，根据负荷变化和电网调度进行优化控制，促进新能源消纳的同时降低对电网的至大需量，使之运行安全。

2.3平台功能

2.3.1.能源数字化展示

通过展示大屏实时显示市电、光伏、风电、储能、充电桩以及其它负荷数据，快速了解能源运行情况。

2.3.2协调控制策略

通过优化控制储能和可控负载提升实现新能源消纳、需量控制、峰谷套利；平滑系统出力，并显示优化前和优化后能源曲线对比等。

2.3.3.智能预测

结合气象数据，历史数据对光伏、风力发电功率和负荷功率进行预测，并与实际功率进行对比分析，通过储能系统和负荷控制实现优化调度，降低需量和用电成本。

2.3.4.优化调度

采集企业电、水、天然气、冷/热量等各种能源介质消耗量，进行同环比比较，显示能源流向，能耗对标，并折算标煤或碳排放等。基于能耗最优、成本最低和碳排放最少的经济优化调度；考虑电网供电力平滑与电压稳定的安全运行调度策略；需求侧响应电网互动策略。

2.3.5能源规划

基于负荷信息、设备信息、市场信息、地理信息等内容进行优化配置，提供经济最优的容量配置方案。

2.3.6.智能运维

设备档案管理，重要设备包括变压器、空调主机等设备信息，配置二维码；运维流程管理，任务管理、巡检记录、缺陷记录、消警记录、抢修记录、通知工单；设备维护，提醒用户及时查看或更换相应设备，并提示维修或更换建议；专家报告，系统定期为用户生成能耗分析报告，提供专家建议。

3.设备选型

4.结语

山东高速的交能融合实践，以年均 7.8 亿千瓦时发电量、69 万吨碳减排量，为交通基础设施绿色转型提供了鲜活样本，实现了从能源消费者到产销者的跨越。但多场景调度精度不足、规模化协同乏力等问题，凸显了能源管理智慧化的迫切性。安科瑞 EMS3.0 智慧能源管理系统的应用，将通过精准调度与全域协同，进一步释放路域光伏潜力，为虚拟电厂运营和电力市场参与提供支撑。未来，以技术创新为纽带的 “交通 + 能源” 融合路径，不仅将推动高速公路成为绿色能源核心节点，更将为行业绿色低碳转型提供可推广的实践范式，助力 “电尽其用、碳尽其减” 目标落地。

审核编辑 黄宇