2019年，全球汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入深度變革的關(guān)鍵時(shí)期。汽車技術(shù)、市場(chǎng)、政策正在發(fā)生前所未有的變化，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在這個(gè)大背景下，2020年1月10日中國電動(dòng)汽車百人會(huì)召開了以“把握形勢(shì) 聚焦轉(zhuǎn)型 引領(lǐng)創(chuàng)新”為主題的年度大型論壇。此次論壇將討論全球及中國汽車產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)發(fā)生的重大變革，轉(zhuǎn)型方向與路徑，中國有關(guān)汽車的政策走勢(shì)以及市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)階段的新能源汽車技術(shù)路線、產(chǎn)業(yè)重組的機(jī)遇與競(jìng)爭(zhēng)合作模式、電動(dòng)汽車安全、核心技術(shù)突破、燃料電池汽車發(fā)展、自動(dòng)駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)制創(chuàng)新等相關(guān)內(nèi)容。

  會(huì)議上西班牙奧維耶多大學(xué)教授、“Gijon智慧城市”主席Pablo Arboleya發(fā)表了演講，以下為演講實(shí)錄：

西班牙奧維耶多大學(xué)教授、“Gijon智慧城市”主席 Pablo Arboleya

  謝謝大家。我要感謝本次論壇的主辦方對(duì)我的邀請(qǐng)，我也非常高興能夠有機(jī)會(huì)跟大家來介紹一些話題，今天我要介紹的話題主要就是如何能夠在DC Traction網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)用在鐵路當(dāng)中，并且不斷提升其效率方面的一些替代性的做法。

  在這里我會(huì)跟大家分享一下我們?cè)贒C Traction網(wǎng)絡(luò)上面，直流和交流的網(wǎng)絡(luò)上面，我們有哪些可以做的。同時(shí)我們之前同大眾集團(tuán)也在從車輛的內(nèi)部去使用系統(tǒng)，我們來看一下這方面一些最新的研究。大家看到這里就是我們的DC Traction網(wǎng)絡(luò)，是直流的牽引網(wǎng)絡(luò)，我們?cè)谶@里會(huì)去使用一個(gè)不同的電器元件，其中就涉及到二級(jí)管的整流器，很容易去控制，但是很大的問題就是不是可逆的，只能是單向的實(shí)現(xiàn)這種電流，而不能實(shí)現(xiàn)反向的電流。在DC網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中如果出現(xiàn)一些問題的話，你就沒有辦法不關(guān)停電路的情況下進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。我們沒有辦法把電池包去應(yīng)用在鐵軌的系統(tǒng)當(dāng)中，我在這里就想用一個(gè)非常簡(jiǎn)單的案例來給大家分享一下，這里主要的系統(tǒng)有兩條線路的一個(gè)不可逆的二級(jí)管變電站這樣一個(gè)系統(tǒng)。

  我們來看這兩輛車是固定的，我們希望來研究一下如果我們加入到了一些變量的話，這兩輛汽車的運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢。我們來看一下整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的變化情況，這其中是涉及到一個(gè)數(shù)學(xué)模式，數(shù)學(xué)方法，大家來看，通過這樣一個(gè)模式，能完成牽引方式的預(yù)測(cè)，但是這個(gè)比較復(fù)雜，所以不給大家做介紹了。這里面涉及到牽引的方式和制動(dòng)方式，我們看到V1和V2發(fā)生變化，V1會(huì)增加到V2，從550增加到600，但是如果低于V2的話，這就意味著整個(gè)控制系統(tǒng)需要來進(jìn)行變動(dòng)。因?yàn)殡妷旱乃饺绻偷脑挘赡軟]有辦法來確保足夠的電流還有電壓的供應(yīng)，從而能夠保證整個(gè)控制系統(tǒng)的安全。再一個(gè)，如果降低到V1以下，這個(gè)時(shí)候電力供應(yīng)完全切斷了，整個(gè)系統(tǒng)無法進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

  看一下制動(dòng)的情況，情況就不太一樣了，在這個(gè)時(shí)候我們需要來看一下V3和V4之間的區(qū)別，V3和V4之間的差距，當(dāng)V3位于850，V4位于900的時(shí)候，這個(gè)是常規(guī)的DC的方案，這兩輛車都在加速，在這樣的情況下，大概的千瓦數(shù)是377千瓦，后來經(jīng)過了一定的變動(dòng)，這個(gè)千瓦數(shù)增加到了388千瓦，這就意味著現(xiàn)在增長(zhǎng)的水平大概是20%、19%左右峰值功率的變化。不過這不是最重要的因素，最重要的因素是這個(gè)系統(tǒng)沒有辦法支持20%的電力供應(yīng)的變化。

  如何解釋這個(gè)變化呢?這里展示的就是電力的消耗，兩輛車的電力消耗還有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的情況，這是我給大家展示的第一個(gè)DC的方案。下面我們來看，如果其中一輛車加速，另外一輛車制動(dòng)，這時(shí)候是怎么樣的呢?涉及到功率情況，也會(huì)發(fā)生變化，但是因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候具有電力的輸入，所以我們發(fā)現(xiàn)只有S3線是在處于運(yùn)行的過程當(dāng)中。這個(gè)時(shí)候大概很小一部分的電力供應(yīng)能夠真正的輸入其中，如果這兩輛車同時(shí)制動(dòng)會(huì)發(fā)生什么情況呢?我們需要同時(shí)進(jìn)行電力的輸入，這就意味著這些電力需要在同樣一個(gè)時(shí)間需要進(jìn)行載負(fù)，這樣的情況出現(xiàn)的頻率有多高呢?兩個(gè)都在加速或者兩個(gè)都在制動(dòng)，我們看一下這張圖表，展示的就是這個(gè)情況。藍(lán)色的代表第二輛車，紅色代表第一輛車，這樣的情況，如果值是負(fù)值的話就是制動(dòng)，正值就是加速，這能展示三種不同的情況。如果大家需要對(duì)像北京的地鐵或者巴黎或者是倫敦的地鐵來進(jìn)行建模，大家需要明確一點(diǎn)，就是地鐵的數(shù)量，線路的數(shù)量非常多，不可能兩輛車出現(xiàn)這樣的情況，我們需要協(xié)調(diào)大量的車輛。

  下面我們來看，假如我們引入到了可逆變站，這種解決方案會(huì)發(fā)生什么樣的情況呢?我們看到能夠通過電力變壓器還有二級(jí)管整流器，它能夠達(dá)到這樣一個(gè)額定功率。還有空載還有電壓的情況，另外還有電力變壓器整體的電壓情況，以及變頻器的額定功率的情況，這個(gè)時(shí)候我們可能就需要把電力供應(yīng)從DC的系統(tǒng)來引回到電網(wǎng)當(dāng)中。

  下面我們?cè)谶@個(gè)情況下看看第二個(gè)案例的情況，這個(gè)情況有一輛車現(xiàn)在正在制動(dòng)，這個(gè)時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)效率是原有效率的85%，可能會(huì)有小幅的變化。在這個(gè)方案當(dāng)中我們發(fā)現(xiàn)效率出現(xiàn)了明顯的變化，現(xiàn)在能夠達(dá)到90%的效率。

  下面給大家介紹一個(gè)替代的方案，以便進(jìn)行效率的提高。為什么這個(gè)方案沒有辦法進(jìn)行批量化的使用?因?yàn)檫@樣的技術(shù)在現(xiàn)在還未能夠真正實(shí)現(xiàn)成熟。不過我們需要明確的是，它的確能夠很有效的提高效率，但是它的問題可能會(huì)導(dǎo)致電池它的性能會(huì)出現(xiàn)明顯的在短時(shí)間內(nèi)的降低，所以可能會(huì)導(dǎo)致電池的退化，因此這個(gè)問題會(huì)成為一個(gè)重要的阻礙。如果在未來我們看到整個(gè)電壓的情況過高，可能系統(tǒng)或者電池就無法再負(fù)，這個(gè)時(shí)候因?yàn)槲覀兪切枰柚姵貋磉M(jìn)行電力的供應(yīng)，因此就需要考慮到電池的承受能力。

  再來看一下，這是整個(gè)數(shù)學(xué)的模型，大家需要明確一點(diǎn)，這只是一個(gè)基本的情況。我們沒有考慮到其他很多變量進(jìn)來，在這種情況下，假如我們把電池的因素加入進(jìn)來，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的效率情況會(huì)提升90%。在之前的案例當(dāng)中，我們甚至都沒有辦法來提供20%的能源供應(yīng)，現(xiàn)在我們看到整個(gè)效率情況已經(jīng)得到了充分的提高。而且現(xiàn)在供電的情況已經(jīng)達(dá)到了196千瓦，整體它的性能都有了巨大的提升。我們來看一輛車正在加速，另外一輛車在制動(dòng)的情況，我們依然能夠?qū)崿F(xiàn)效率的提高，大概能夠達(dá)到85%，如果我們引入到電池，可能會(huì)有什么樣的情況呢?大概能夠?qū)崿F(xiàn)93%。除此之外，我們看到整個(gè)系統(tǒng)它的效率會(huì)出現(xiàn)比較明顯的提高，而且實(shí)現(xiàn)比較高的可控制性，整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更高效能的運(yùn)轉(zhuǎn)。

  我們看一下，假如我們引入到這樣一個(gè)機(jī)載的系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?我們把它可以安裝到車輛當(dāng)中，這樣每個(gè)電池就能夠支撐許多輛車輛。比如說我們看到在電流當(dāng)中，他們都能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電池，電量的供應(yīng)，除此之外，我們可能就會(huì)把這樣一個(gè)負(fù)載從電池引入到整個(gè)系統(tǒng)。下面我們會(huì)把數(shù)學(xué)模型的部分全部忽略掉，給大家看一下基本的情況，大家看到現(xiàn)在的效率是78%，電力的供應(yīng)達(dá)到20%，能夠達(dá)到209千瓦。在這種情況下，我們是把整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載到了車輛的內(nèi)部，在這種情況下，效率提升達(dá)到了93%。整個(gè)系統(tǒng)包括火車系統(tǒng)它的電池能夠?yàn)檎麄€(gè)車輛提供全部的電力需求，這個(gè)情況是一輛汽車在加速，一輛汽車在制動(dòng)的情況下，這個(gè)時(shí)候會(huì)達(dá)到85%，大概的千瓦數(shù)是585千瓦。再次強(qiáng)調(diào)，在電池的內(nèi)部當(dāng)中，事實(shí)上效率會(huì)有明顯的上升，從85%增長(zhǎng)到98%。

  我們這些研究是比較學(xué)術(shù)化的研究，但是我想它應(yīng)該比較好理解。沒有辦法給大家詳細(xì)的展示，只能給大家展示結(jié)構(gòu)圖。其實(shí)不同的情況我們都需要進(jìn)行不同的演示，進(jìn)行不同的分析。比如我們需要考慮平時(shí)工作時(shí)還有周末的情況，還有其他的天氣情況等等，這些都需要考慮進(jìn)來。

  下面給大家展示的是我們更多的研究案例，這個(gè)是在西班牙南部的一個(gè)研究案例，偏技術(shù)的內(nèi)容不多說了。下面我想給大家講一講我們一些研究的成果，以及我們所使用的這些參數(shù)。在之前的例子當(dāng)中，我給大家提到了有關(guān)的參數(shù)，在這樣的情況下，在動(dòng)車組當(dāng)中，我們的存儲(chǔ)量每輛汽車都是具有一定的電量存儲(chǔ)能力的，但是在實(shí)際生活當(dāng)中，我們很難做到這樣的情況。在實(shí)際生活當(dāng)中，可能最佳的情況也就是通過定性技術(shù)的利用，我們需要考慮到底有多少的逆變器，到底多少車輛需要這樣的系統(tǒng)引入，這些都是要根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)的不同情況來進(jìn)行實(shí)際考慮的。它的時(shí)間差值可能會(huì)從30分鐘到其他的時(shí)間不等，這些問題我們都需要進(jìn)行特別的考慮。比如這張圖表為大家所展示的就是我們的8小時(shí)間隔的模擬，它事實(shí)上是不同的流量，大家看到有兩條線的展示。在這種情況下，可能需要大概250千瓦時(shí)電力的供應(yīng)。但是在不同的時(shí)間段，它的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，這是我們的目標(biāo)值，這個(gè)目標(biāo)值是很難真正實(shí)現(xiàn)的。不過我們也希望在未來能夠不斷的去靠近這個(gè)目標(biāo)值，這也能夠作為一個(gè)測(cè)試的指標(biāo)。我剛剛說了，這是一個(gè)理想值，對(duì)于這個(gè)理想值來說，其實(shí)所有的車輛需求的電量以及所供應(yīng)的電量是很難真正達(dá)到這個(gè)程度的，這只是一個(gè)目標(biāo)值。只要能夠無限逼近這個(gè)目標(biāo)值，其實(shí)就已經(jīng)非常不錯(cuò)了。這也是需要我們?cè)诩夹g(shù)上作出很大的改進(jìn)，才有可能實(shí)現(xiàn)。

  最后給大家展示的是另外一種場(chǎng)景下的演示，這個(gè)情況展示的是交通流量高和交通流量低情況下不同的數(shù)據(jù)。大家看大概時(shí)間間隔是15分鐘一輛車，對(duì)于流量高的時(shí)候，大概是20分鐘，所以我用不同的數(shù)值來進(jìn)行展示123，這些數(shù)值展示不同的車輛。2展示的是可逆變的，后面展示的是累計(jì)式的車輛，這些只是非常簡(jiǎn)化的流程。大家還是需要考慮到實(shí)際情況當(dāng)中商業(yè)公司可能會(huì)有他們不同的方案，他們可能會(huì)考慮到不同的技術(shù)情況，所以最終的模擬情況可能會(huì)達(dá)到上千。我只是給大家介紹了8個(gè)最基本的在實(shí)際生活當(dāng)中真的能夠看到的這些例子，我們往往需要去作出數(shù)千次的模擬，才能把所有的情況都窮舉完。在這里我們看到X軸有我們的時(shí)間，在縱軸是位置，紅線是代表有多少次出現(xiàn)所有站都會(huì)被封閉的情況，沒有紅線的地方就是指沒有站出現(xiàn)被攔截，通過這些不同的情境來去模擬，目前我們所使用的這些技術(shù)組成是否能夠發(fā)揮他們的作用，同時(shí)從整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的角度來說，是否這些設(shè)施能夠去充分滿足其設(shè)計(jì)目標(biāo)。

  在這里我們看到像電容量的角度來說，我們給出的不同的要求，在這里分別列舉出來了，比如對(duì)一號(hào)線來說是3.62，對(duì)二號(hào)線是3.62，但是對(duì)H1是8.65，對(duì)H2是8.65。很多時(shí)候我們需要去考慮到所有的這些不同的情境，在不同的規(guī)模以及不同的車輛數(shù)量等等這些基礎(chǔ)之上，比如我們只看L1和H1在圖像當(dāng)中，我們就可以去比較比如在不同的情況下，車輛的銜接會(huì)是什么樣的情況。從交通流量更高的時(shí)候，車輛的銜接情況會(huì)更好。有時(shí)候從制造商的角度來說，如果我在系統(tǒng)當(dāng)中有更多的列車，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)擁堵的情況，有時(shí)候是對(duì)的，但是有些情況并不是如此的。因?yàn)橛行┣闆r下，增加更多的車輛數(shù)量會(huì)有效的幫助我們提升車輛之間的交接和協(xié)同，車輛的距離也會(huì)彼此更近，并且溝通效應(yīng)更好的時(shí)候，這就意味著可能會(huì)出現(xiàn)一種反而是整體的運(yùn)輸效果更好，擁堵情況更低的這種可能性。正如我所介紹的這些內(nèi)容，是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做的大量的模擬工作當(dāng)中的一些，我們對(duì)任何網(wǎng)絡(luò)體系都可以開展，不管是針對(duì)高鐵也好，還是對(duì)直流電還是對(duì)交流電也好，都可以開展此類的模擬。我們考慮到從一輛汽車的角度來說，一輛汽車可能擁有上千的用戶，我們通過模擬能力，可以把它延展到服務(wù)汽車產(chǎn)業(yè)。

  謝謝大家!