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本文综述机场电气化现状，探讨电动及混合动力飞机发展对机场充电设施需求，分析插电式充电、电池更换等技术的优劣，讨论太阳能、风能等可再生能源及储能系统（电池、氢能）在机场的应用潜力，指出未来需优化基础设施配置。
1. 引言
交通运输领域正推进能源转型以减少排放，航空业是温室气体排放的主要贡献者之一。电动飞机成为行业关注焦点，但其发展依赖能源系统创新，如轻量化电机和电池系统。目前电池比能量限制了飞机航程，未来电池技术有望推动短程客运飞行。机场需升级能源系统以适应电动车辆及飞机充电需求，不同充电方式对电力需求影响各异，同时需引入可再生能源和储能系统。本综述聚焦航空电气化，分析充电策略、基础设施及能源系统影响。
2. 电动飞机分类
电动飞机分为三类：
- 全电动飞机：仅使用电能驱动，多数以电池为储能装置，也可采用其他能量存储技术。
- 混合动力飞机：使用两种及以上能源，其中一种为电池，分为并联、串联及混合配置。并联式同时使用电动机和内燃机驱动同一推进器；串联式由电动机驱动推进器，电池和内燃机为电动机供电。
- 涡轮电动飞机：电动机电源来自内燃机和发电机，分为全涡轮电动和部分涡轮电动。全涡轮电动将内燃机能量全部转化为电能；部分涡轮电动则将部分能量通过机械方式传递给推进器。
3. 电动飞机型号与充电策略
当前多数电动飞机仍处于研发阶段，尚未商用。充电主要在地面进行，包括插电式充电、电池更换和移动充电。
- 插电式充电：技术成熟，应用广泛，但充电时间长，可能导致电网负荷波动，需高功率充电以缩短周转时间，存在电池热管理等挑战。
- 电池更换：时间效率高，可保持周转时间不变，能为电网提供支持，但需更多电池和充电器，成本高且需标准化。
- 移动充电：适用于偏远充电场景，可减少电缆损耗，但增加机场运营复杂性。
4. 充电级别
现有电动飞机充电器功率多低于 1MW，标准正在制定中。充电级别按功率分为千瓦级和兆瓦级。千瓦级适用于小型飞机和电池更换场景；兆瓦级对大型飞机至关重要，但存在电池退化和热管理问题，需优化充电设备布局。
5. 未来机场发展
机场分为空侧和陆侧：
- 空侧：承担飞机充电任务，充电需求取决于停留时间，需温度调节系统和电动服务车辆，可再生能源可布局于跑道和滑行道周边。
- 陆侧：主要受电动汽车充电影响，可安装更多可再生能源设施。
6. 未来电动飞机燃料
- 氢能：可通过燃料电池或燃烧提供动力，液氢存储需低温环境，生产依赖电解技术，需大量电能，未来可能用于中长程飞行。
- 可持续航空燃料（SAF）：基于有机或无机化合物，性质与传统燃料相似，分为生物喷气燃料和基于 CO?的燃料，但生产受限于生物质供应， unlikely to be produced at airports.
7. 机场电力生产
机场电力主要来自国家电网，也可通过可再生能源自产：
- 太阳能：潜力大，需注意眩光、电磁干扰等风险，全球多个机场已实施光伏项目。
- 风能：受塔高和雷达干扰限制，多布局于机场外。
- 其他能源：地热能和生物质能受地理和资源限制。
8. 机场储能
- 电池：响应快、效率高，常与太阳能结合，可提高自耗率、降低峰值负荷，已有机场应用案例。
- 氢能存储：存储容量大，可作为燃料或转化为电能，效率较低，需与氢动力飞机发展结合。
9. 讨论与结果
插电式充电初期成本低但电网波动大，电池更换需标准化，移动充电增加复杂性。可再生能源结合储能是理想方案，太阳能最具潜力，风能可补充。电池储能技术成熟，氢能需待氢飞机普及。不同发展阶段需不同电气化策略，早期侧重电池和太阳能，后期引入氢能。未来需研究充电方法、能源组合及试点项目。
10. 结论
电动飞机充电对机场电力系统提出挑战，插电式充电波动大，电池更换和移动充电各有优劣。可再生能源与储能结合是关键，电池适合早期应用，氢能具未来潜力。需进一步研究充电技术、能源配置及实际应用案例，推动机场电气化和航空业可持续发展。
