0 引言
交通运输与能源作为国民经济的两大基础性产业，其深度融合（以下简称“交能融合”）不仅是技术创新的必然趋势，更是高质量发展与实现“双碳”目标的关键路径。2019年9月，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》[1]，首次提出“加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展”。2021年2月，中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》[2]，进一步强调“推进交通基础设施网与能源网融合发展”，将交能融合上升至国家战略层面。2025年4月，交通运输部等十部门联合印发《关于推动交通运输与能源融合发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）[3]，这是国家层面首次对交能融合发展作出的系统性部署，标志着该领域从局部探索迈入统筹推进的新阶段。
交能融合作为近年来交通运输与能源领域的前沿热点，具有较强的学科交叉性。然而，现有研究多聚焦于交能融合宏观战略或单一技术应用，缺乏对该领域的整体性把握，难以支撑交能融合发展的前瞻性政策布局和跨行业协同的实践需求。鉴于此，本文将采用文献计量分析方法，从可视化知识图谱视角对交能融合研究主题开展系统性综述，厘清当前研究热点、演进脉络与前沿趋势，以期为后续跨学科理论创新、政策制定与示范工程落地提供综合参考与借鉴。
1 研究方法与数据
CiteSpace作为一种广泛使用的文献计量分析工具，能高效处理大规模数据，揭示学科知识的发展热点及演化趋势[8]。本文采用CiteSpace对交能融合研究领域开展文献计量分析，研究过程主要分为3个阶段：①文献检索和筛选；②将筛选出的文献导入CiteSpace并绘制知识图谱；③基于可视化结果进行数据分析。
文献数据来源于中国知网（China National Knowledge Infrastructure, CNKI）。由于直接以“交能融合”为检索词获取的文献数量有限，本文结合交能融合的核心概念及《指导意见》的相关部署确定文献检索主题，如表1所示。通过CNKI高级检索功能，将时间跨度设定为2011—2025年，文献类型限定为“学术期刊”，来源类别限定为“SCI、EI、北大核心、CSSCI和CSCD”等高质量期刊，并剔除非研究性文献（如通知公告、会议纪要、期刊序言、书评等），最终筛选出与主题密切相关的692篇有效文献。
表1 文献检索主题 |
| 类型 | 检索主题 |
|---|---|
| 核心概念类 | 交能融合+交通运输与能源融合+交通能源融合 |
应用场景类 | （交通+公路+铁路+港口+机场+航道）AND （新能源+光伏+风电+储能+微电网+车网互动+ 绿色燃料+氢能+岸电+零碳） |
| 工程实践类 | 零碳服务区+近零碳公路+光储充一体化+ 高速公路光伏+港口岸电+车网互动+ 电动重卡充换电站+铁路新能源机车+ 绿色航运+可持续航空燃料 |
注：“+”和“AND”分别表示“或”和“与”。 |
2 文献特征分析
2.1 发文时间分布
2.2 研究机构分布
图2为交能融合领域主要研究机构的合作关系网络图。其中，节点代表研究机构；节点大小代表机构发文数量，节点越大表明该机构发文量越多；节点颜色对应机构发文年份；连线表示机构间的合作关系。
表2 机构发文频次及首次发文年份统计（前20位） |
| 序号 | 机构名称 | 发文频次 | 首次发文年份 |
|---|---|---|---|
| 1 | 西南交通大学电气工程学院 | 38 | 2014 |
| 2 | 北京交通大学电气工程学院 | 23 | 2015 |
| 3 | 交通运输部科学研究院 | 17 | 2017 |
| 4 | 长安大学能源与电气工程学院 | 16 | 2024 |
| 5 | 长安大学公路学院 | 16 | 2018 |
| 6 | 葛洲坝集团交通投资有限公司 | 15 | 2023 |
| 7 | 华北电力大学国家能源交通融合发展研究院 | 13 | 2022 |
| 8 | 华北电力大学控制与计算机工程学院 | 12 | 2022 |
| 9 | 交通运输部规划研究院 | 11 | 2021 |
| 10 | 长安大学电子与控制工程学院 | 9 | 2012 |
| 11 | 兰州交通大学自动化与电气工程学院 | 9 | 2021 |
| 12 | 上海电力大学电气工程学院 | 9 | 2022 |
| 13 | 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学） | 8 | 2021 |
| 14 | 武汉大学电气与自动化学院 | 8 | 2019 |
| 15 | 东南大学电气工程学院 | 7 | 2015 |
| 16 | 华北电力大学电气与电子工程学院 | 7 | 2023 |
| 17 | 北京交通大学交通运输学院 | 7 | 2024 |
| 18 | 武汉理工大学交通与物流工程学院 | 6 | 2022 |
| 19 | 新能源电力系统全国重点实验室（华北电力大学） | 6 | 2024 |
| 20 | 福州大学电气工程与自动化学院 | 6 | 2024 |
注：部分发文量较高的机构因合作关联度较低而未在图2网络中显示。 |
针对交能融合领域的研究内容，不同类型机构呈现差异化特征。
3 研究热点分析
3.1 基于关键词共现图谱的研究热点分析
表3 关键词共现网络节点频次统计（前20位） |
| 序号 | 关键词 | 出现频次 | 中心性 | 首次出现年份 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 电动汽车 | 47 | 0.21 | 2016 |
| 2 | 交能融合 | 46 | 0.24 | 2022 |
| 3 | 光伏发电 | 29 | 0.24 | 2014 |
| 4 | 高速公路 | 29 | 0.13 | 2016 |
| 5 | 轨道交通 | 29 | 0.16 | 2014 |
| 6 | 交通工程 | 27 | 0.08 | 2019 |
| 7 | 车网互动 | 21 | 0.04 | 2016 |
| 8 | 新能源 | 20 | 0.14 | 2022 |
| 9 | 储能系统 | 16 | 0.16 | 2011 |
| 10 | 配电网 | 16 | 0.03 | 2022 |
| 11 | 氢能 | 15 | 0.07 | 2015 |
| 12 | 光伏 | 14 | 0.06 | 2016 |
| 13 | 储能 | 14 | 0.12 | 2020 |
| 14 | 碳排放 | 14 | 0.09 | 2023 |
| 15 | 容量配置 | 13 | 0.08 | 2019 |
| 16 | 交通网 | 13 | 0.04 | 2021 |
| 17 | 绿色航运 | 13 | 0.06 | 2016 |
| 18 | 融合发展 | 11 | 0.07 | 2022 |
| 19 | 能量管理 | 11 | 0.04 | 2019 |
| 20 | 清洁能源 | 10 | 0.02 | 2022 |
3.2 基于关键词聚类图谱的研究热点分析
关键词聚类结果共形成11组主要聚类，每组聚类的名称代表该类中最核心的关键词。由聚类结果可知，交能融合领域的研究热点主要包括：交能融合发展战略研究（#0交能融合），基于储能系统（#2）、光伏发电（#3）、氢能（#5）、岸电（#8）、太阳能（#9）等场景应用及技术研究，聚焦电动汽车（#1）、交通网（#4）耦合下的“源-网-荷-储”协同研究，以及推动碳减排（#7碳排放）、航海碳税（#6）和绿色航运（#10）等目标导向研究。
3.3 研究热点总结
基于上述分析，本节遵循“高频词提取—聚类主题识别—人工语义归类”3步归纳原则，在详细研读各聚类代表性文献的基础上，将交能融合领域的研究主题归纳为发展战略、应用场景及关键技术3大类，如表4所示。
表4 研究热点主题归纳及关键词分布 |
| 热点主题 | 代表性关键词 | |
|---|---|---|
| 交能融合发展战略 | 发展战略与路径（#0、#7） | 发展路径、标准体系、效益评估、政策措施 |
| 交能融合应用场景 | 公路交能融合（#3、#9） | 高速公路、边坡光伏、零碳服务区、充换电站、微电网 |
| 港口交能融合（#3、#8） | 港口岸电、综合能源系统、氢能港口、港口碳足迹、绿色航运 | |
| 轨道交能融合（#2、#3） | 牵引供电、储能、再生制动利用、氢燃料电池列车 | |
| 交能融合关键技术 | 车网互动（#1） | V2G、充放电策略、虚拟电厂、需求响应、市场机制 |
| 交通-电力耦合系统（#4） | 耦合网络、联合规划、韧性、应急调度、柔性负荷 | |
| 交能融合系统架构（#0、#4） | 源网荷储、容量配置、多网融合、自洽能源系统 | |
| 运行优化与调度策略（#1、#2） | 能量管理、鲁棒优化、负荷预测、AI调度 | |
| 数字化与智慧管控平台（#0、#1、#2） | 人工智能、大数据、数字孪生、智慧管控 | |
| 绿色燃料（#5、#6、#10） | 绿氢、绿氨、绿色甲醇、加氢站、可持续航空燃料 | |
1）交能融合发展战略
交能融合发展是在我国大力推进“双碳”目标、加快建设交通强国和新型能源体系的背景下提出的，相关研究主要聚焦顶层战略、潜力评估及标准体系等方面。
在战略研究层面，现有研究围绕道路交通、轨道交通及水路交通等不同运输方式，提出了差异化的交能融合发展思路与路径。卢春房等[23]从公路交通网、能源网、运输服务网、信息网“四网融合”视角，提出了我国公路交通基础设施“四网融合”发展的总体思路、目标、系统架构和发展模式。贾利民等[5,24]围绕道路交通和轨道交通，提出了交通资产能源化、用能绿色化的发展路径与路线图。袁裕鹏等[6]聚焦水路交通，从自然禀赋、基础设施资产能源化潜力、用能需求等维度开展了水路交通与能源融合发展的技术性评估，并提出我国水路交通与能源融合的发展原则、思路与路径。孙鹏等[9]系统总结了中国交通运输与能源融合发展的主要特征和关键问题，提出了以社会效益、经济效益、综合服务水平、资源利用效率等多维度综合效益最大化为目标，以空间布局、共建共享、模式和技术创新3方面统筹为重点的融合思路。
在潜力评估方面，现有研究围绕路域太阳能资源开发，逐步建立起精细化、分层化的评估方法体系。韩振强等[14]基于太阳辐照计算模型，从初步潜力、一般潜力与应用潜力3个层次，构建了路域太阳能资源发电潜力的分层评估模型。胡力群等[25]基于Python图像分析评估了中国高速公路路域光伏发电潜力，指出全国高速公路路域年平均辐射为1 523.865 kW·h/（m²），2025年底路域铺设面积约6.4×105 hm2；仅需在75%的服务管理区域及10%的路侧区域安装光伏，即可满足高速公路运营期内及智慧高速路侧设备的全部电力需求。刘状壮等[26]提出了一种通用的高速公路路域太阳能资源禀赋评估方法，并以新疆环准噶尔盆地6条高速公路为例进行了验证。
标准体系建设和效益评估是交能融合从示范走向推广的关键。付豪等[27]结合“源-网-荷-储”一体化用能形式，构建了高速公路场景下交能融合标准体系框架，并从交通能源耦合发展、示范工程技术难题、标准制定分层拟编、引领国际核心标准4个方面提出建议。师瑞峰等[28]构建了涵盖资源节约、生态保护、技术创新、智慧交通、服务共享、教育示范6个维度的零碳高速公路评价指标体系。肖天祥等[29]从经济效益、环境效益、附加效益3个维度10个细分指标构建了交能融合评估指标体系，并采用CRITIC方法评估交能融合项目的实施效果。李艳波等[30]基于改进德尔菲-熵权法，从能源性、环保性、可靠性、经济性4个维度建立了高速公路自洽能源系统能效评价体系，为该系统的评价与优化提供了科学依据。
2）交能融合应用场景
在交能融合研究体系中，应用场景是连接顶层战略与底层技术的实践载体。近年来，我国交能融合发展正从单点技术示范向公路、轨道、港口等多元化场景拓展，不同应用场景因物理形态、用能特征、基础设施及运营模式的差异，形成了各具特色的融合路径。
公路场景是当前交能融合研究发文量最多、工程实践最密集的领域。其核心逻辑是利用高速公路沿线广域分布的土地空间，开发分布式风光资源，构建“源-网-荷-储”一体化的自洽能源系统，为服务区、隧道、收费站等设施提供绿电。随着公路光伏项目逐步成熟，研究重心逐渐转向以服务区为节点的微电网系统集成及“源-网-荷-储”一体化优化运行。马亚等[20]归纳了高速公路交能融合的3种典型应用模式：已建高速的全路域分布式新能源开发、新建高速的全生命周期绿色供能、固定线路的新能源替代，并提出“交通能源自洽系统—源网荷储一体化—车能路云协同管理系统”三级递进的发展方向。俄广迅等[31]设计了零碳服务区“光-储-充”直流系统架构，并构建了日前-日内两阶段多能协同调度模型。张冬芳等[32]系统梳理了国内外零碳服务区典型案例，提出以“源-网-荷-储”一体化能源系统为核心，协同污废资源化处理、林业碳汇提升及建筑节能设计的技术路径。
随着港口减排目标深化，港口场景应用研究逐步从单一岸电转向“风-光-储-氢”多能源融合系统。蒋一鹏等[33]提出在“源-网-荷”3方面形成多能源融合的港口综合能源系统发展模式，明确了以发电/储能系统-电网-港口装备/在港船舶用能为主体的系统拓扑结构。袁裕鹏等[34]综述了港口多能源融合系统，提出了融合模式、匹配方法、能源捕获、安全保障、运行控制等关键技术框架。港口既是能源消费枢纽，也是物流组织节点，因此港口交能融合不仅涉及能源系统内部耦合，更包含能源流与物流的跨系统耦合，这使得多能流调度优化更为复杂[35]。近年来，能源-物流耦合优化调度成为研究热点，相关研究通过协同优化能源与物流调度方案，在保障物流运行效率的基础上提升能源系统用能效率，为绿色港口发展提供了重要技术支撑[36]。
3）交能融合关键技术
既有文献表明，交能融合关键技术已形成六大核心方向：V2G、交通-电力耦合系统建模、系统架构设计、运行优化与调度策略、数字化与智慧管控平台和绿色燃料。从能量流动视角看，交能融合涉及“源-网-荷-储”4个环节，V2G聚焦“荷”“网”柔性互动，交通-电力耦合关注交通网与电力网的跨系统映射，系统架构设计解决顶层结构问题，运行优化与调度策略协调时空维度的能量分配，数字化与智慧管控平台提供感知、通信与计算等底层支撑，绿色燃料则为难以电气化的场景开辟深度脱碳的新路径。六者相互支撑，共同构成交能融合发展的全链条关键技术体系。
在交能融合技术体系中，系统架构、运行优化与数字化平台三者构成了不可分割的有机整体。就系统架构而言，“源-网-荷-储”一体化架构已成为交能融合的标准范式。杨勇平等[48]构建了由动力层、物理层、应用层组成的陆路交通能源系统架构。运行优化的核心任务是在既定系统架构内寻求最优运行模式，相关研究呈现从确定性优化到鲁棒/随机优化、从单目标到多目标、从基于规则到基于模型再到数据驱动与模型驱动融合的演进脉络[49]。近年来，人工智能的引入正在改变优化策略的生成方式，使调度策略能从历史数据中自主学习，而非完全依赖精确的物理模型[50]。这对数字化平台提出了更高要求。为此，近年来发展出融合物联网、大数据、人工智能、数字孪生的综合平台，为运行优化提供了数据感知、实时计算与智能决策的底层支撑[51]。
4 研究脉络与前沿趋势分析
4.1 基于关键词时间线图谱的研究脉络分析
时间线图谱以时间为横轴、以聚类簇为纵轴（见图5），直观呈现了各研究主题的兴起、发展和演变过程。依据该图谱，可将我国交能融合研究演化路径归纳为3个阶段。
第一阶段：萌芽期（2011—2015年）。该时期研究主题分散，呈现出鲜明的“技术驱动”特征，即先有新能源技术，再寻求其在交通领域的应用场景。以“光伏发电”（#3）、“太阳能”（#9）为代表的清洁能源基础研究率先起步，“储能系统”（#2）作为配套技术逐渐受到关注。交通侧以“电动汽车”（#1）的车辆技术研究为主，尚未与电网形成深度互动。整体来看，这一阶段各研究主题之间的连线较为稀疏，尚未形成系统性的交叉融合格局。
第二阶段：成长期（2016—2020年）。研究逐步聚焦于交通系统与能源系统的初步耦合，呈现“场景驱动”特征，以高速公路服务区、港口岸电、轨道交通牵引供电等典型场景为载体，开展工程示范与运行验证。“交通网”（#4）于此阶段兴起，标志着交通网与电力网的耦合关系受到关注；“储能系统”（#2）研究中，容量配置与能量管理成为研究热点。此阶段各研究主题之间的连线增加，跨领域交叉研究趋于活跃。
第三阶段：爆发期（2021—2025年）。“交能融合”（#0）作为顶层聚类正式形成，并占据核心地位，与“电动汽车”（#1）、“储能系统”（#2）、“光伏发电”（#3）、“交通网”（#4）等形成强连接，标志着领域已从分散的技术探索迈向系统集成。同时，“氢能”（#5）快速发展，成为深度脱碳的新方向，并与“碳排放”（#7）关联紧密；此外，人工智能等新兴技术也开始融入。此阶段，图谱中节点密度增加、跨聚类连线趋于复杂化，表明交能融合领域的研究正持续深化与拓展。
4.2 研究前沿与趋势研判
1）从单场景优化到跨场景协同
当前研究多将公路、港口、轨道交通等场景视为独立单元，未来将向跨场景的交通能源网络演进。不同交通场景间的能源互补及不同交通方式间的能量协同将成为新的研究重点。为此，亟需突破场景间的数据孤岛与技术壁垒，构建区域级交通能源互联网，实现“源-网-荷-储”在更大空间尺度上的优化配置。
2）从技术可行到经济可持续
大量示范工程已验证了交能融合技术的可行性，但规模化推广的关键在于经济性。未来研究将更注重储能系统的全生命周期成本与收益模型、V2G用户参与激励机制、氢能全链条成本，以及交能融合项目与碳交易市场的耦合机制等方面。通过构建“技术-经济-市场”多维分析框架，进一步挖掘交能融合项目的经济可持续潜力。
3）从常态运行到极端韧性
极端天气事件频发与外部不确定性冲击加剧，使得交能融合系统的韧性设计成为新的研究焦点。未来研究将从常态化场景向非常态化场景拓展，聚焦极端事件下的应急调度策略、移动储能应用及交能融合系统的韧性评估等，建立“预防—响应—恢复”全链条韧性设计方法论，使交能融合系统在面对极端事件时能实现“提前预警、快速隔离、自主恢复”。
4）从以电为核心到电-氢-碳多能耦合
当前研究仍以电力为核心，氢能仅作为补充。未来，随着技术成熟和绿氢成本下降，电、氢、碳三者将形成更紧密的耦合关系。未来研究将探索利用富余可再生能源制氢、氢能替代化石燃料减少碳排放、碳交易收益反哺绿氢成本的闭环模式，打通“绿电-绿氢-绿色燃料-碳减排”的价值链，形成可持续的闭环商业模式。
5）从传统技术到人工智能
交能融合系统具有多能源品种、多时间尺度、多主体、强不确定性等复杂特征，传统基于模型的方法面临算力困境，而基于规则的方法难以覆盖所有运行场景。随着人工智能、物联网、边缘计算等技术的广泛应用，交能融合系统将逐步向具备“自感知、自决策、自演化”能力的智能体演进。
5 结论
本文基于CiteSpace文献计量工具，系统梳理了2011—2025年我国交能融合领域692篇高质量期刊论文，揭示了该领域的研究现状、热点主题与演进趋势，得出的主要结论如下。
1）研究呈现阶段性跃迁特征。当前发文量呈爆发式增长，政策引领与技术成熟的双重驱动效应显著。研究主体呈现多元化，但协同不足。其中，科研院所主导战略与标准研究，高校聚焦关键技术攻关，大型企业推动工程实践。然而，机构间合作网络密度偏低，跨领域、跨行业的协同创新仍有待加强。
2）研究热点已形成“战略-场景-技术”三位一体的知识架构。发展战略层面，研究重点围绕融合路径、资源潜力、标准体系与效益评估展开；应用场景层面，公路、港口、轨道交通三大场景呈现差异化技术路径；关键技术层面，车网互动、交通-电力耦合、系统架构、运行优化、数字化平台、绿色燃料六大方向协同推进。
3）研究呈现五大趋势：从单场景优化向跨场景协同跃迁、从技术可行向经济可持续深化，从常态运行向极端韧性拓展、从以电为核心向“电-氢-碳”多能耦合演进、从传统技术向人工智能体升级。
综上所述，本研究所揭示的研究热点、脉络与趋势，可为后续理论研究、技术攻关及政策制定提供参考。一方面，有助于识别政策优先领域，推动现有政策落实落细。研究结果表明，公路、港口、轨道交通等应用场景发文量集中、技术积累丰富，这为决策者在资源投入、示范工程布局、标准先行等方面指明了优先支持方向，从而推动政策从宏观指引转向“场景导向、分类施策”。另一方面，有助于推动未来政策的前瞻布局，为下一阶段政策制定提供决策参考。本文提出的五大前沿趋势表明，未来政策应从鼓励性示范转向市场化、长效化机制建设，重点强化跨部门协同机制、市场化激励机制，以及极端事件应对能力等关键制度安排。
与此同时，本研究仍存在两方面不足。一是时间滞后性：基于已发表文献的计量分析能反映过往研究积累，但难以捕捉当前正在发生但尚未发表的前沿探索。二是数据局限性：研究样本主要来自CNKI收录的中文高质量期刊，未覆盖国际期刊或重要会议论文。未来研究可进一步拓展文献数据库，并结合行业政策与工程实践进行交叉验证，深化对交能融合领域理论和实践的系统认知。
