隨著全球氣候變化和能源危機的日益嚴峻，交通行業(yè)作為能源消耗和碳排放的重要領(lǐng)域，正面臨著前所未有的轉(zhuǎn)型壓力。在此背景下，交能融合發(fā)展已成為交通運輸行業(yè)降低碳排放，助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，推動可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
近年來，一支研究團隊在交能融合發(fā)展模式及路徑、近零碳交通示范區(qū)關(guān)鍵技術(shù)與示范、交通光伏廊道關(guān)鍵技術(shù)與示范以及交能融合新產(chǎn)品研發(fā)與成果推廣等方面承擔(dān)了10余項國家和省部級科研項目，并在支撐發(fā)布高速公路零碳服務(wù)區(qū)評價與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、高速公路邊坡光伏發(fā)電工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范等方面作出了貢獻——這就是交能融合創(chuàng)新團隊。
為探討交能源融合創(chuàng)新模式與實施路徑，本刊記者約訪了該團隊領(lǐng)銜專家、交通運輸部科學(xué)研究院正高級工程師、長沙理工大學(xué)客座教授陸旭東，請他分析未來不同交通領(lǐng)域的用能發(fā)展趨勢，并嘗試解答不同交通運輸方式、不同階段典型場景的交能融合發(fā)展模式及實施路徑。
推動交能融合勢在必行
隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型步伐的加快，交通行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變革。作為全球能源消耗的主要領(lǐng)域之一，交通行業(yè)對能源的需求現(xiàn)狀呈現(xiàn)出多樣化和復(fù)雜化的特點。根據(jù)國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)，交通運輸部門占全球石油消費量的近60%，且這一比例在過去幾十年中一直保持相對穩(wěn)定。
碳達峰行動方案提出，到2030年非化石能源消費比重達到20%左右的目標(biāo)。顯然，這對于交通運輸行業(yè)來說是個不小的挑戰(zhàn)。陸旭東指出：“交通運輸行業(yè)是全球三大主要‘碳源’之一。在全球二氧化碳排放中，交通約占25%。”我國交通碳排放占碳排放總量的11%左右，具有占比低、增速快、減排潛力大的特點。其中，公路交通占交通碳排放總量的87%左右，是我國交通碳排放的絕對主體和減排重點。
然而，目前我國交通用能約占終端能源消耗的17%，電力在交通用能中的占比還不足5%。在此背景下，交通與能源融合發(fā)展的創(chuàng)新模式顯得尤為重要。
交通與能源融合不僅對環(huán)境保護具有重要意義，而且在經(jīng)濟層面也展現(xiàn)出巨大的潛力。通過政策引導(dǎo)、技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式的創(chuàng)新，可實現(xiàn)交通與能源融合環(huán)境與經(jīng)濟效益的雙贏。如新能源汽車的推廣使用不僅能夠減少對進口石油的依賴，降低能源成本，還能刺激相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
此外，交通與能源融合還能夠通過優(yōu)化交通基礎(chǔ)設(shè)施的能源效率，進一步提升經(jīng)濟效益。例如，智能交通系統(tǒng)能夠通過實時數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，優(yōu)化交通流量，減少擁堵，從而降低燃油消耗和車輛排放。
政策環(huán)境：
力推交通能源融合，
構(gòu)建低碳交通網(wǎng)絡(luò)新格局
黨中央、國務(wù)院對交通與能源的融合創(chuàng)新給予了高度重視，提出了能源革命的深入發(fā)展要求以及加快建設(shè)交通強國、高質(zhì)量構(gòu)建國家綜合立體交通網(wǎng)等國家戰(zhàn)略，為交能融合的發(fā)展提供了根本遵循。例如，《交通強國建設(shè)綱要》提出要優(yōu)化交通能源結(jié)構(gòu)，建設(shè)綠色交通廊道；《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出要推進交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合發(fā)展，加強可再生能源、新能源、清潔能源設(shè)備的更新利用；《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》指出推進交通運輸綠色轉(zhuǎn)型，明確提出推進既有交通設(shè)施節(jié)能降碳改造提升，建設(shè)一批低碳(近零碳)車站、機場、碼頭、高速公路服務(wù)區(qū)，并因地制宜發(fā)展高速公路沿線光伏等。
交通運輸部也印發(fā)了《扎實推動“十四五”規(guī)劃交通運輸重大工程項目實施工作方案》《關(guān)于積極擴大交通運輸有效投資的通知》《公路水路行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動方案》，并聯(lián)合國家能源局等部門聯(lián)合發(fā)布《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021—2025年)》《關(guān)于推進城市公共交通健康可持續(xù)發(fā)展的若干意見》等文件，進一步明確“十四五”時期，以營運交通工具動力革命和低碳基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營為重點，強化交通基礎(chǔ)設(shè)施對低碳發(fā)展的有效支撐；助力“智能光伏交通”在內(nèi)的各領(lǐng)域碳達峰、碳中和，加快“光伏+交通”等融合發(fā)展項目推廣應(yīng)用；開展光伏廊道示范工程等。
地方上，云南、陜西、四川、安徽、上海、北京等地紛紛出臺適應(yīng)政策。這些政策和規(guī)劃的實施，不僅有助于推動交通與能源的深度融合，也為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供了堅實的基礎(chǔ)。
除以上政策研究外，陸旭東與交能融合創(chuàng)新團隊成員還依托世界銀行/全球環(huán)境基金/國家能源局項目，與水電水利規(guī)劃設(shè)計總院聯(lián)合開展了分布式可再生能源在交通領(lǐng)域的應(yīng)用政策機制研究，研究成果《交通與分布式可再生能源融合發(fā)展?jié)摿εc展望》一書已出版。
《交通與分布式可再生能源融合發(fā)展?jié)摿εc展望》封面
交通運輸部綜合規(guī)劃司副司長李傳光在公開講話中表示，交通運輸部將深入推動交能融合從開局起步向成型起勢加速邁進。預(yù)計到2035年初步建成以非化石能源為供應(yīng)主體，化石能源為兜底保障，新型電力系統(tǒng)為關(guān)鍵支撐的交通運輸新型能源體系。交通運輸領(lǐng)域能源自給比例全面提升，行業(yè)能源自給率將達到25%，電能占行業(yè)終端用能比例將超過20%。
綠色交通革命，
加速新能源運載工具普及助力碳中和
為降低交通領(lǐng)域碳排放，2021年國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》，旨在推動運輸工具裝備的低碳轉(zhuǎn)型，構(gòu)建綠色高效的交通運輸體系，并加速綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
陸旭東認為，優(yōu)化交通運輸和能源結(jié)構(gòu)，建設(shè)綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施，推廣可再生能源和清潔能源的應(yīng)用，促進交通能源動力系統(tǒng)的清潔化、低碳化和高效化發(fā)展，以及推廣低碳交通運輸工具，這些都是可以從國家和行業(yè)政策中發(fā)現(xiàn)的交能融合發(fā)展創(chuàng)新模式與實施路徑的方向。
“交能融合的實現(xiàn)關(guān)鍵在于終端。”陸旭東向記者指出，主要的實現(xiàn)路徑包括公交車、出租車、重卡、船舶等運載裝備的低碳化和清潔化。
“我們注意到，江蘇、浙江、天津、內(nèi)蒙古等地已經(jīng)出臺了推廣新能源城市公交車和出租車的新政策、補貼政策及行動方案。8月，交通運輸部聯(lián)合相關(guān)部委發(fā)布了新能源城市公交車及動力電池更新補貼實施細則、交通運輸老舊營運船舶報廢更新補貼實施細則以及《關(guān)于實施老舊營運貨車報廢更新的通知》。”陸旭東表示，這些政策和支持措施對于推動新能源運載工具的推廣和交能融合的發(fā)展起到了積極作用。
隨著運載工具的淘汰更新和新能源動力技術(shù)的不斷成熟與廣泛應(yīng)用，這將對不同交通領(lǐng)域的能源使用產(chǎn)生影響。
這些努力將助力交通運輸行業(yè)更快實現(xiàn)中共中央、國務(wù)院在《關(guān)于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》中提出的“到2030年，營運交通工具單位換算周轉(zhuǎn)量碳排放比2020年下降9.5%左右”的目標(biāo)。
G15高速江蘇東臺南沈灶或停光伏發(fā)電站
創(chuàng)新驅(qū)動綠色轉(zhuǎn)型：
四大領(lǐng)域交能融合典型案例分析
在探討交能融合發(fā)展的創(chuàng)新模式與實施路徑時，案例對比分析與經(jīng)驗總結(jié)顯得尤為重要。
陸旭東從公路、鐵路、航空、水運四個領(lǐng)域向記者介紹了多個交通與能源融合的典型案例。
在公路領(lǐng)域，2017至2018年，江蘇高速沿線收費站互通分布式光伏項目利用G15高速江蘇段4個收費站互通的閑置土地共340畝，建設(shè)了4座分布式光伏電站，總裝機容量達到13.58MW。該項目采用全額上網(wǎng)模式，并充分利用高速互通匝道閑置場地，將光伏電站與互通區(qū)自然景觀相結(jié)合。
2022年7月，通過光伏、儲能和碳匯等措施，山東實現(xiàn)了濟南東服務(wù)區(qū)的零碳運營，并發(fā)布了《山東高速零碳服務(wù)區(qū)白皮書》，成為全國首個實現(xiàn)自我中和的零碳服務(wù)區(qū)。次年5月，京臺高速濟南服務(wù)區(qū)順利竣工，成為山東高速成功打造的首個近零碳服務(wù)區(qū)，零碳、近零碳服務(wù)區(qū)改造全面推廣。
在鐵路領(lǐng)域，由崔愷院士設(shè)計的雄安高鐵站建筑光伏一體化項目，屋頂光伏鋪設(shè)面積達到4.2萬平方米，總?cè)萘繛?.97MW，年均發(fā)電量為580萬kWh。該項目采用了“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)”的并網(wǎng)模式，并依托城市智慧能源管控系統(tǒng)，打造了光伏BIM可視化運維監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了光伏電站數(shù)字孿生場景構(gòu)建。2021年，該項目入選生態(tài)環(huán)境部綠色低碳典型案例集。
在航空領(lǐng)域，大興機場將地源熱泵、光伏與常規(guī)能源進行了有機結(jié)合，實現(xiàn)了多能互補。可再生能源總量占年綜合能源消費總量的10％以上，是全國運用可再生能源比例最高的機場，被譽為“綠色新國門”。
在水運領(lǐng)域，天津港C段零碳碼頭示范項目作為全球首個“智慧零碳”碼頭，“風(fēng)光儲荷一體化”系統(tǒng)實現(xiàn)了綠電自主供應(yīng)，并通過綜合能源管控平臺，實現(xiàn)了風(fēng)機、光伏、儲能、關(guān)鍵負荷監(jiān)測。
這些案例展示了交通與能源融合的巨大潛力，并為其他地區(qū)提供了可借鑒的實施路徑。
天津港C段零碳碼頭
破解能源孤島難題：
交通光伏融合多領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊
我國交通分布式光伏發(fā)展步伐不斷加快。自2022年起，我國交通分布式光伏進入大規(guī)模應(yīng)用的起步階段。2021年，全國交通光伏裝機規(guī)模僅約300MW。
截至2023年底，根據(jù)國家可再生能源信息管理中心統(tǒng)計，全國公路分布式項目503個，主要以高速服務(wù)區(qū)、收費站、加油站分布式項目為主，項目數(shù)量和裝機規(guī)模占公路分布式項目的94%和85%；隧道、互通區(qū)、邊坡分布式項目數(shù)量僅占公路分布式項目的4%、1%和1%，裝機規(guī)模分別占8%、5%、2%。僅山東省的裝機量就達到了371MW。在公路、鐵路、水運領(lǐng)域，光伏都有廣泛的應(yīng)用場景，如高速公路服務(wù)區(qū)、收費站、隧道、互通區(qū)、邊坡，鐵路沿線，以及港口和離岸光伏等。
然而，交通運輸行業(yè)面臨整體能源需求龐大，但多個能源供需主體各自獨立，難以形成統(tǒng)一的“能源網(wǎng)絡(luò)”。高速公路與鐵路的并網(wǎng)點相距遙遠，導(dǎo)致鋪設(shè)成本高昂；光伏場地的選址和電力負荷分布不均；新能源的季節(jié)性負荷波動造成不同場景下的用電負荷差異顯著；新能源電源對電網(wǎng)的沖擊較大……這些都是低碳化進程中亟待解決的痛點問題。
“預(yù)計到2030年，全球新能源汽車的保有量將達到1.3億輛。”陸旭東分析指出，隨著我國電動汽車保有量和智慧高速路側(cè)用電設(shè)備耗電量的快速增長，交通工具電氣化和交通設(shè)施智能化將不斷推動用電需求的上升，這將顯著增加對配套充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求。
同時，未來高速充電場景將不再局限于服務(wù)區(qū)的固定充電樁，而是將向沿線道路本身擴展，充電方式也將從有線(有樁)充電向無線(無樁)充電、從固定充電向移動式補電等多樣化方式發(fā)展。
在他看來，我國公路領(lǐng)域的光伏資源開發(fā)潛力巨大。公路交通占全國交通碳排放總量的約87%，是交通碳排放的主要來源和減排的關(guān)鍵領(lǐng)域。因此，公路交通的節(jié)能和清潔能源利用成為交通與光伏結(jié)合應(yīng)用的重點領(lǐng)域之一。
陸旭東表示，從理論測算來看，公路領(lǐng)域的開發(fā)前景非常廣闊。以現(xiàn)有里程計算，全國公路領(lǐng)域的光伏資源總體開發(fā)潛力達到943.7GW，鐵路領(lǐng)域為170.9GW，港口方面也有約56.2GW的潛力空間。“從不同交通運輸方式來看，鐵路沿線的光伏開發(fā)潛力最高，而公路電氣化的提升潛力最大。”陸旭東稱。
實施策略：
五強化策略助力交能融合發(fā)展
交能融合發(fā)展是一項需要跨部門協(xié)作，長期而艱巨的任務(wù)。為確保二者融合的平穩(wěn)過渡和長遠發(fā)展，陸旭東建議強化政策聯(lián)動，強化技術(shù)支撐，強化標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，強化安全保障，強化融資創(chuàng)新。
“我們要加強頂層設(shè)計，打通行業(yè)政策壁壘，建立聯(lián)動機制，加強自主研發(fā)，推進技術(shù)創(chuàng)新，加強項目對交通安全的影響研究，注重高速公路區(qū)域間電力調(diào)度問題，拓展融資渠道，完善融資機制，創(chuàng)新經(jīng)營模式，推動‘交通+能源’高質(zhì)量發(fā)展。”陸旭東指出，通過精心設(shè)計，有效整合資源，形成政策合力，確保交通與能源融合的每一步都朝著既定目標(biāo)穩(wěn)步前進。
來源：交通建設(shè)與管理
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