杨文银：智慧公路“四网”融合发展战略

本文为交通运输部规划研究院原院长杨文银在2023中国智能交通大会（ITSAC 2023）智慧公路建设与发展论坛上进行主题分享的摘要整理而来，未经本人审核，如有错漏，敬请谅解。

一、研究背景及概念

1、研究背景

“四网融合”系统研究是中国工程院战略咨询研究项目《智慧公路发展战略研究》中的一个课题，研究从宏观性、战略性、长远性战略层面出发，从公路视角界定和研究“四网”融合，以高速公路为研究对象，重点研究高速公路基础设施、通信信息基础设施（侧重信息传输）、能源基础设施及公路交通运行服务的协同布局与融合发展问题。

2、概念

智慧公路至今没有一个统一的定义，项目组初步给出的概念是智慧公路是以安全、高效、创新可持续发展为目标，融合应用大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术和智能装备新材料、新能源等，具有实时感知、泛在互联、融合计算、自主决策、智能协同、服务触达等能力，实现公路建设、运营、养护、服务智慧化的新一代公路系统。从另一个角度看，智慧公路是将新一代信息技术和新能源技术嵌入到公路全流程、各功能中的新形态公路。

智慧公路”四网”融合系统的概念是研究重点，”四网”融合系统是以服务公路用户为根本目的，以数据为融合剂，通过公路基础设施、能源基础设施、信息基础设施物理网络和数字网络的耦合互联，使车辆运行、能源供消、信息交互及衍生服务具有在线协同、业务智能、服务便捷、运行低碳等功能的新型公路基础设施系统。从外延来看，“四网”融合系统由公路基础设施网、通信信息基础设施网、能源基础设施网和以车辆为主要服务对象的公路交通运行服务网构成。

据智慧公路视角下的“四网”融合系统概念示意图（上图所示）来看，服务网、信息网、公路设施网、能源网相互共建共享，最终为车辆服务。

设施层面。应该在公路走廊上合理布设能源基础设施和信息基础设施，基础设施网络要做到共享共建，数据能互联互通，能实现交通运行、能源供销、信息互动、出行服务、调度管控等功能，从粗放到精准，从离线到在线，从局部平衡到全局最优，最终达到降本增效，提升服务的目的。

服务内容。由于“四网”融合和汽车电动化的持续发展，会产生新的模式和业态，包括交通服务、出行服务、衍生服务等，同时服务内容从单一走向综合，需求和供给匹配更加智能、灵活、精准。

流量层面。“四网”融合支撑了“四流”，包括车流、人 （物）流、能源流、数据流，其中最关键的是数据流，它贯穿始终，起到黏合剂和融合剂的作用。

二、用能供需分析预测

智慧公路对能源需求巨大，并提出了多样化、低碳化及便捷化等新要求，研究课题主要是从总量上分析预测2035年智慧高速公路用电需求以及公路沿线光伏发电潜能的数量级，并研判未来电力供消格局。但面临的不确定性非常大，比如需要识别传统高速公路与智慧高速公路用能场景及应用的不同，需要估计不同设备能耗水平的变化，还要考虑重卡换电模式是否成熟和高速公路沿线资源开发利用程度高低等问题。

1、用电需求预测

传统高速公路用能主要以电、石油、燃气为主，智慧高速公路会出现电动汽车通行、汽车自动驾驶、公路运行智能监测管控、智慧养护、新一代出行服务等场景，这些场景都对用电提出了新的要求。此外，智慧高速路侧的感知设备、交通控制诱导设备、通信设备、定位设备等等都需要用电。还有一点特别需要注意，智慧高速数据中心、计算中心配置的计算设备、存储设备、网络设备、电源与冷却系统等设备能耗高、排放大，数据显示单个大型数据中心年能耗达1.2亿~4亿kwh，中小型数据中心年能耗达400万kwh~1.2亿kwh。

设施用电需求。根据几条智慧高速各类设施用电调查统计，年能耗约21万kwh/km，目前智慧高速能耗水平为传统的2倍左右，按照2035年建成22万km智慧高速来看，能耗水平比目前增加50%，预计2035年设施用电需求为690亿kwh，即为传统的3倍左右。

电动汽车用电需求。预计2035年纯电动汽车的保有量在1.2亿~1.3亿辆，预计2035年电动汽车的用电需求将达到676亿~735亿kwh。

设施用电需求和电动车用电需求相加，预计2035年智慧高速用电总需求约1400亿kwh。

2、发电潜能预测

数据显示，2022年服务区可开发的光伏面积约2030万m²，光伏发电潜能约32亿kwh，预计2035年服务区可开发的光伏面积约2408万m²，光伏发电潜能约38亿kwh；2022年边坡的光伏发电潜能约310亿kwh，预计2035年边坡的光伏发电潜能约410kwh，两者相加2035年公路沿线的发电潜能约448亿kwh。

理论上计算后可以看出电力供需差距非常大，相差约952亿kwh，公路沿线的光伏发电最多只能满足公路交通用电需求的四分之一，未来的供电还是以大电网为主。

三、“四网”融合发展

1、发展目标

智慧公路“四网”融合发展会经历三个阶段，第一阶段是在近五年实现基本融合，第二阶段是到2035年做到深度融合，实现“四网”全面感知即时交互、精准管控和智能调度，具备实时需求响应式的融合供给服务能力，第三个阶段是到2050年实现一体化服务，多业态融合的一体化服务将得到充分发展。

2、发展路径

坚持创新驱动、需求引领、市场主导、政府引导、统筹建设、循序推进的原则，将设施、数据、系统、服务等进行融合，尤其是设施融合方面，如果龙门架、管养站址、变电站址等设施能够相互开放，共用共建，那么将会节约巨大成本。

3、战略重点

主要有四个方面，包括能源基础设施融合发展、信息基础设施发展、基础设施运营体系建设、一体化服务网建设等。重点说明能源基础设施融合发展方面，今后将建立安全稳定的智慧公路新型能源供给体系，大力开发公路沿线光伏资源以及建设公路车辆补能网络。

智慧公路新型能源供给体系指的是将逐步形成以电力为主、多能（气燃料、可再生合成燃料石油等）互补的格局，电力供应以大电网为主体，公路沿线分布式光伏微电网为补充。

开发利用公路沿线光伏资源指的是要在服务区、停车区、管理中心、养护中心等建筑物能设尽设光伏设施，充分利用公路沿线边坡等资源建设光伏设施，建设公路光伏“源网荷储”一体化智能微电网和智慧能源管理系统。

公路交通车辆补能网络指的是要加快服务区大功率快充桩建设，按交通量和服务区规模分类建设充（换）电设施，同时结合新能源、清洁能源重卡应用情况，适时部署建设一批换电站、加氢站，另外还要重视电气化公路供配电系统建设。