随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的发展已成为各国政府和企业的共同目标。中国作为全球最大的能源消费国，面临着巨大的能源需求和环境保护压力。因此，发展可再生能源、优化能源结构已成为中国的重要战略方向。

在此背景下，高速公路行业作为中国的重要基础设施，每年消耗大量的能源。传统的高速公路供电系统主要依赖于化石能源，不仅能耗高，而且排放大量的污染物，对环境造成严重破坏。

为了解决这一问题，中国政府提出了“绿色交通”的发展理念，鼓励高速公路行业采用新能源技术，减少对传统能源的依赖，降低碳排放，实现可持续发展。

因此，本项目应运而生，旨在将风光互补发电系统应用于高速公路供电领域，通过利用风能和太阳能等可再生能源，为高速公路提供稳定、可靠的电力供应，同时降低能源消耗和环境污染，为中国的绿色交通发展做出贡献。

项目名称：高速公路新能源自供电系统项目

项目地址：陕西省

项目概况：

该项目旨在实施高速公路新能源自供电系统，覆盖高速公路、服务区、国道、省道以及农村道路，利用新能源行业新型技术应用、物联网技术、大数据监控模型和分布式数据采集，打造综合管理巡检控制平台。项目的主要目标是解决高速公路道路照明系统、信号灯设备、指示牌、隧道通风系统、视频监控系统、交通管理系统、高速服务区新能源车充电设备和防火检测设备的自供电及运行状态检测问题。

技术方案介绍：

1.风力发电机

能量转换的原理：风力发电的原理是将风能转化为电能，经历了多个步骤的能量转换过程。首先，风轮通过吸收风能将其转化为机械能。接下来，发电机将机械能转换为电能。小型风力发电机多采用永磁材料制成，具有高效率和较小体积输出的电能形式通常为三相交流电。

2.太阳能电池板

太阳能电池板利用半导体材料的光生伏打效应，将太阳能直接转换为电能。它通过光线照射到太阳能电池板表面的半导体PN结，激发电子并产生电压，实现光伏发电。

3.蓄电池

蓄电池组的作用：蓄电池组是风光互补发电系统的储能元件。它可以在风力和太阳光充足时存储多余的电能，并在风力和太阳光不足时向负载供电，保证用电设备的连续稳定工作。蓄电池组在系统中起到调节能量和平衡负载的重要作用。

系统充放电控制器的作用：系统充放电控制器是蓄电池组的另一个重要部件，它在整个系统中担任系统管理和组织核心的角色。它包括风力发电控制和太阳能发电控制两部分。

风光互补发电系统综合系统搭建：

1.通信系统

通信系统是本项目中综合监控系统的核心组成部分，其主要功能是为高速公路沿线的风光互补发电设备的管理及监控提供必要的数据和控制指令传输通道。这一系统确保了远程监控中心可以实时获取各设备的运行状态和环境参数。

2.数据传输方式

考虑到风光互补发电系统的实际应用场景，本文设计了两种数据传输方式，以确保数据的可靠性和实时性。

有线传输：对于高速公路沿线的设备，我们采用有线传输方式，如光纤或以太网，来实现稳定、高速的数据传输。这种方式适用于设备相对固定且环境条件较好的场景。

无线传输：对于一些移动性较高或环境条件较为恶劣的设备，我们采用无线传输方式，如4G/5G网络或LoRa技术，来实现数据的远程传输。

3.数据上传方式

综合监控系统可以选择两种方式将检测到的数据信息上传到监控中心：

实时上传：系统将实时采集的数据通过有线或无线方式实时上传到监控中心，使监控人员可以实时了解设备的运行状态和环境参数。

定时上传：系统按照设定的时间间隔定时将数据上传到监控中心，这种方式适用于对实时性要求不高的场景。

4.数据传输协议

为了确保数据传输的稳定性和可靠性，综合监控系统采用适当的通信协议和数据格式进行数据传输。此外，系统还支持多种常见的通信协议，如Modbus、MQTT等，以方便与其他系统的集成和数据共享。

主流产品介绍：

1.高速公路系统

由以下几部分组成路运一体化平台(硬件部分)、路运一体化综合管理平台(路段级软件)、高分可视化子系统、事件检测子系统、雷达事件检测系统闭路电视监视子系统、视频云联网、气象检测子系统等。

2.道路气象监测系统（RWIS）

道路气象监测系统是高速公路新能源自供电系统的重要组成部分，主要用于测量、记录和传输多种类型的道路天气信息。该系统由数据采集单元、路面状况传感器、能见度仪、天气现象仪、常规气象传感器等组成。这些传感器可以测量空气温湿度、风速风向、雨量、气压等参数，同时还支持选配网络相机、净全辐射表、地表红外温度传感器等扩展设备。

3.充电桩：

1)平衡控制策略

在功率充足时，双向变流器处于充电模式，将多余电能储存在电池中。

在功率不足时，q~~xS升压放电模式保持电压稳定和系统功率平衡。

2)直流负载和交流负载

出9/出9转换器和交直流转换器的连接方式和作用。

控制负载的运行模式以保持电压稳定和系统功率平衡。

3)结论

风光互补充电桩系统的设计和控制策略能保证电压稳定和系统功率平衡。

提高可再生能源的利用效率和电能储存的可靠性。

盈利来源分析：

1.能源销售与租赁：通过销售或租赁风光互补发电系统的电力，为高速公路沿线的设施和服务区提供稳定的电力供应。

2.运营和维护费：为高速公路系统提供长期的运营和维护服务，确保系统稳定运行。

3.增值服务费：提供如远程监控、数据分析、系统优化等增值服务，根据服务的种类和数量收取相应的费用。

4.广告合作费：与相关企业合作，在高速公路沿线或服务区设置广告牌或数字广告屏，收取广告合作费用。

5.数据销售与合作：将收集到的气象、环境等数据销售给相关企业和研究机构，或与第三方合作进行数据分析和利用。

风光互补发电系统效益分析

1.直接经济效益：

发电量与电费节约：根据提供的数据，风光互补发电系统每年发电约25.5万wh。以普通电网的电价和该系统的成本进行比较，每年可以节省大量的电费。

设备与维护费用：风光互补发电系统的设备费用和维护费用相较于传统电网要低得多。由于该系统使用的是自然能源，其运营成本也相对较低。

2.间接经济效益：

促进地方经济发展：随着清洁能源的使用，可以减少对传统能源的依赖，从而促进地方经济的可持续发展。

提高就业机会：随着新能源行业的迅速发展，该系统的使用可以创造更多的就业机会，为社会带来间接的经济效益。

项目进展情况

完成系统设计与规划：已经完成了整个高速公路新能源自供电系统的设计与规划工作，确保了系统的完整性和功能性；

产品、系统均已设计完成，商业模式进入验证阶段；

等待引资合作到位，即可推进项目。

1.环保节能：项目采用新能源技术，利用风能和太阳能进行发电，减少对传统能源的依赖，降低对环境的影响，实现绿色能源利用。

2.自供电系统：通过建设高速公路新能源自供电系统，可以实现对道路照明、信号灯设备、隧道通风系统等设备的自供电，提高能源利用效率。

3.智能监控：项目采用物联网技术和大数据监控模型，实现对能源系统运行状态的实时监测和管理，提高设备运行的可靠性和安全性。

4.团队优势：均为本科及以上学历，其中本科及以上学历人员占比达80%以上，其中硕士2人，博士1人。技术人员均为多年从事硬件、软件产品设计开发的中高级工程师。