高速公路服务区“光-储-充”绿色数字化智慧微网关键技术研究及一体化工程示范项目

　　一、项目总体介绍

　　当前我国高速公路已经进入高质量发展阶段，在国家“双碳”政策引领下，围绕节能减排要求，聚焦新能源应用，发展“低碳化、智慧化”高速公路是我国交通运输体系建设的必然趋势。

　　北京市首发工贸有限责任公司(以下简称“首发工贸公司”)是北京市首都公路发展集团有限公司下属全资子公司。主营业务为高速公路衍生服务，产业覆盖能源批发零售、新能源开发与服务、服务区运营服务、资产经营管理、路客商业经营等领域，经营和服务网点遍及首发集团管辖全部高速公路和城市道路沿线。首发工贸公司积极响应国家政策号召，近年来加快投资建设绿色低碳交通基础设施，因地制宜推进服务区、高速公路沿线等区域合理布局建设光伏、充电桩、储能、加氢站等新能源设施。

　　首发工贸公司所管辖的韩村河服务区位于G5 京昆高速房山段，占地60000平方米，为双侧服务区，服务区内现有36个快充车位。高速主路服务区段路基高约5米、长度600 米，适宜边坡光伏实验段建设。服务区建筑为南北朝向，便于光伏设备安装。若将光伏发电优先白天供给服务区经营及充电桩荷侧使用，多余的电能存储至储能电池，可确保服务区的电力供应稳定，更可提高服务区分布式光伏发电消纳比例。综上，韩村河服务区的综合条件及应用场景非常适合打造零碳、近零碳示范项目，因此首发工贸公司在2024年启动本项目建设。

　　高速公路服务区“光-储-充”绿色数字化智慧微网关键技术研究及一体化工程示范项目(以下简称“光-储-充”项目或本项目)，通过合理布局新能源设施，构建绿色智慧化新型电力系统。本项目是首发工贸公司持续推进绿色交通发展，充分盘活交通领域闲置资源的典型案例，对降低交通运营成本、实现经济效益提升、助力构建绿色低碳交通提供强有力的支撑，是首发工贸公司推进绿色低碳交通基础建设，助力“碳达峰、碳中和”行动方案在高速公路绿色低碳化、智慧化的重要尝试，也是北京市高速公路“双碳”应用场景的标杆试点。该项目为高速公路行业绿色低碳转型提供了可复制、可推广的创新解决方案，具有重要里程碑意义和示范引领作用。

　　二、主要做法

　　本项目充分利用韩村河服务区场地空间，以“绿色双碳”为主题，通过构建“源-网-荷-储”及能源管理平台全链条技术体系，打造了北京市首座清洁能源自洽运营的近零碳智慧服务区。

　　具体做法包括：

　　1.源侧：以近零碳为目标，充分利用服务区屋顶、边坡、车棚、声屏障等立体空间，建设1.15MW分布式光伏，实现多种形式与场景的光伏新能源资源的开发与利用。发电量可全面覆盖服务区基本用能及充电用能需求，服务区经营管理范围内无化石能源使用，实现一次碳排放“归零”。其中声屏障光伏及边坡光伏是首次在北京市高速公路场景实现落地应用，通过“试验验证-标准输出”两步走，从技术及经济两个维度验证场景建设可行性。声屏障光伏在高速公路匝道处建设了20米(6.5kW)试验段，边坡光伏建设了300余米(403 kW)试验段。为了解决边坡稳定性及运营安全问题，在设计阶段通过仿真模拟计算边坡载荷，在运营阶段，部署了9个边坡点位的图像位移监测仪及传感器，实时监测各传感器靶标的横向和纵向位移变化，设定风险阈值，并在孪生系统进行滑坡风险预警提示，同时从光伏边坡景观配置、固坡、绿色数字化智慧灌溉、光伏自洁、生态固碳等多维度提升项目经济效益及生态效益。

　　2.网侧：在设计阶段，寻求系统主动离网运行，减少对电网依赖。构建以光伏、储能及柔性互联系统为基础的智慧微网系统，使服务区几乎无网侧受电，实现服务区间接碳排放“近零”。其中，柔性互联系统作为关键系统之一，可实现双侧服务区电力调度，在满足服务区自身用能需求的基础上，高可靠性地满足节假日及早晚高峰潮汐车流用能需求，大幅提高服务区运营保障能力。

　　3.荷侧：在充分实现服务区基础用能需求响应的前提下，还在服务区南北两侧各建一座600kW液冷超充站，共计32个充电车位，为新能源车主提供“一秒一公里”超级充电极致体验，有效缓解新能源车主“里程焦虑”。

　　4.储能： 综合考虑服务区峰值用能需求，配置了1505 kWh储能(其中南区860kWh，北区645kWh)，光伏发电优先白天供给服务区荷侧使用，多余的电能存储至储能电池，确保服务区的电力供应稳定，提高服务区分布式光伏发电消纳比例。另外，可利用储能平衡用电负荷，在用电低谷时充电，在用电高峰时放电，起到削峰填谷的作用，使服务区的用电负荷更加平稳，同时提高综合收益水平。该项目采用华为首工商业智能风液储能系统，强大的电池管理系统(BMS)及储能变频控制器(PCS)系统能力可有效支撑长时离网需求。

　　5.平台部分：自主研发的数字孪生智慧能碳管理系统，具备服务区能源监测、能源调度、运营管理及统计分析四大主要功能模块。同时，延伸性开发了碳排放监测与管理平台，为“碳”资产化管理奠定基础。

　　6.科研部分：充分利用本项目提供的场景，开展相关课题研究工作。包括开展车流-能流协同调度、充电负荷预测、无碳源添加污水处理技术等研究，布局及挖掘相关知识产权，完成相关标准编制，包括高速公路边坡光伏电站设计、建设，“光-储-充”技术指南，光伏声屏障设计等团体标准。同步申请发明、使用新型等专利，构建核心技术护城河。

　　三、取得成效

　　(一)工程建设部分

　　截止至2024年12月底完成项目主体工程建设，包括建成分布式光伏总容量1.15兆瓦，涵盖屋顶光伏、边坡光伏、光伏车棚及声屏障光伏等多种形式，实现了对服务区闲置空间资源的最大化利用。其中，边坡光伏试验段总长度达300米、装机403千瓦，声屏障光伏试验段20米、装机6.5千瓦，均为北京市高速公路场景中首次落地应用，具备重要的技术突破和示范意义。并且已完成智慧灌溉系统、边坡光伏自洁系统建设，正在进行系统调试及绿化植被数据收集。

　　在储能系统方面，项目成功配置总容量1505kWh的储能设备，南区860kWh、北区645kWh，选用华为智能风液冷储能系统，具备高效热管理和智能调控能力，可有效实现电能的时空平移，显著提升系统离网运行能力和清洁能源消纳率。

　　超充设施方面，双侧服务区各建成一座600千瓦液冷超充站，共提供32个充电车位，超充技术处于国内领先水平，极大提升了充电服务体验与效率。

　　数字孪生智慧能碳管理平台已完成各个功能模块开发，可实现对服务区精细化监测与智能调度，并延伸接入了碳排放监测与管理模块，为碳资产量化与管理提供了可靠的数据基础。平台通过多源数据融合和算法支持，具备能源预测、负荷调控、故障诊断和风险预警等多类功能，显著提升能源系统的自动化、智慧化运营水平。

　　该项目可为交通领域低碳转型提供可复制、可推广的“首发方案”，形成良好的示范效应。另外，服务区也可实现服务区能源的清洁化、高效化和智慧化管理，显著降低碳排放和运营成本，提升服务品质与社会效益，具备行业推广价值。为交通领域低碳转型提供了可复制、可推广的“首发方案”。

　　(二)科研部分

　　截止目前，已授权软著3项; 主编团标1项(已完成大纲评审);发表论文3篇;编制完成《近零碳高速公路服务区建设技术研究与示范》研究报告(初版);预测服务区未来5-10年充电用能需求，提供总充电功率配置时序建议;搭建服务区月度、日级、小时级充电负荷预测模型与程序软件;《高速公路服务区“光储充”微网建设指导手册》;已申请发明专利4项，实用新型专利2项。

　　(三)媒体宣传

　　吸引关注，中央广播电视总台、北京广播电视台对此项目专门进行了采访报道。