隨著(zhù)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(zhù)前所未有的轉型壓力。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(shí)現“雙碳”目標，推動(dòng)可持續發(fā)展的關(guān)鍵。
近年來(lái)，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)區評價(jià)與建設標準、高速公路邊坡光伏發(fā)電工程建設技術(shù)規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(shí)施路徑，本刊記者約訪(fǎng)了該團隊領(lǐng)銜專(zhuān)家、交通運輸部科學(xué)研究院正高級工程師、長(cháng)沙理工大學(xué)客座教授陸旭東，請他分析未來(lái)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(chǎng)景的交能融合發(fā)展模式及實(shí)施路徑。
推動(dòng)交能融合勢在必行
隨著(zhù)全球能源結構轉型步伐的加快，交通行業(yè)正經(jīng)歷著(zhù)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)對能源的需求現狀呈現出多樣化和復雜化的特點(diǎn)。根據國際能源署(IEA)的數據，交通運輸部門(mén)占全球石油消費量的近60%，且這一比例在過(guò)去幾十年中一直保持相對穩定。
碳達峰行動(dòng)方案提出，到2030年非化石能源消費比重達到20%左右的目標。顯然，這對于交通運輸行業(yè)來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的挑戰。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(diǎn)。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(diǎn)。
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)濟層面也展現出巨大的潛力。通過(guò)政策引導、技術(shù)創(chuàng )新和商業(yè)模式的創(chuàng )新，可實(shí)現交通與能源融合環(huán)境與經(jīng)濟效益的雙贏(yíng)。如新能源汽車(chē)的推廣使用不僅能夠減少對進(jìn)口石油的依賴(lài)，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(guò)優(yōu)化交通基礎設施的能源效率，進(jìn)一步提升經(jīng)濟效益。例如，智能交通系統能夠通過(guò)實(shí)時(shí)數據分析和預測，優(yōu)化交通流量，減少擁堵，從而降低燃油消耗和車(chē)輛排放。
政策環(huán)境：
力推交通能源融合，
構建低碳交通網(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交通強國、高質(zhì)量構建國家綜合立體交通網(wǎng)等國家戰略，為交能融合的發(fā)展提供了根本遵循。例如，《交通強國建設綱要》提出要優(yōu)化交通能源結構，建設綠色交通廊道；《國家綜合立體交通網(wǎng)規劃綱要》指出要推進(jìn)交通基礎設施網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合發(fā)展，加強可再生能源、新能源、清潔能源設備的更新利用；《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型的意見(jiàn)》指出推進(jìn)交通運輸綠色轉型，明確提出推進(jìn)既有交通設施節能降碳改造提升，建設一批低碳(近零碳)車(chē)站、機場(chǎng)、碼頭、高速公路服務(wù)區，并因地制宜發(fā)展高速公路沿線(xiàn)光伏等。
交通運輸部也印發(fā)了《扎實(shí)推動(dòng)“十四五”規劃交通運輸重大工程項目實(shí)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(dòng)方案》，并聯(lián)合國家能源局等部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展行動(dòng)計劃(2021—2025年)》《關(guān)于推進(jìn)城市公共交通健康可持續發(fā)展的若干意見(jiàn)》等文件，進(jìn)一步明確“十四五”時(shí)期，以營(yíng)運交通工具動(dòng)力革命和低碳基礎設施建設運營(yíng)為重點(diǎn)，強化交通基礎設施對低碳發(fā)展的有效支撐；助力“智能光伏交通”在內的各領(lǐng)域碳達峰、碳中和，加快“光伏+交通”等融合發(fā)展項目推廣應用；開(kāi)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政策。這些政策和規劃的實(shí)施，不僅有助于推動(dòng)交通與能源的深度融合，也為實(shí)現可持續發(fā)展目標提供了堅實(shí)的基礎。
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，與水電水利規劃設計總院聯(lián)合開(kāi)展了分布式可再生能源在交通領(lǐng)域的應用政策機制研究，研究成果《交通與分布式可再生能源融合發(fā)展潛力與展望》一書(shū)已出版。
《交通與分布式可再生能源融合發(fā)展潛力與展望》封面
交通運輸部綜合規劃司副司長(cháng)李傳光在公開(kāi)講話(huà)中表示，交通運輸部將深入推動(dòng)交能融合從開(kāi)局起步向成型起勢加速邁進(jìn)。預計到2035年初步建成以非化石能源為供應主體，化石能源為兜底保障，新型電力系統為關(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(guò)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(dòng)方案的通知》，旨在推動(dòng)運輸工具裝備的低碳轉型，構建綠色高效的交通運輸體系，并加速綠色交通基礎設施建設。
陸旭東認為，優(yōu)化交通運輸和能源結構，建設綠色交通基礎設施，推廣可再生能源和清潔能源的應用，促進(jìn)交通能源動(dòng)力系統的清潔化、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)現的交能融合發(fā)展創(chuàng )新模式與實(shí)施路徑的方向。
“交能融合的實(shí)現關(guān)鍵在于終端。”陸旭東向記者指出，主要的實(shí)現路徑包括公交車(chē)、出租車(chē)、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、內蒙古等地已經(jīng)出臺了推廣新能源城市公交車(chē)和出租車(chē)的新政策、補貼政策及行動(dòng)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(chē)及動(dòng)力電池更新補貼實(shí)施細則、交通運輸老舊營(yíng)運船舶報廢更新補貼實(shí)施細則以及《關(guān)于實(shí)施老舊營(yíng)運貨車(chē)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(dòng)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(zhù)運載工具的淘汰更新和新能源動(dòng)力技術(shù)的不斷成熟與廣泛應用，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(shí)現中共中央、國務(wù)院在《關(guān)于加快經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型的意見(jiàn)》中提出的“到2030年，營(yíng)運交通工具單位換算周轉量碳排放比2020年下降9.5%左右”的目標。
G15高速江蘇東臺南沈灶或停光伏發(fā)電站
創(chuàng )新驅動(dòng)綠色轉型：
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(shí)施路徑時(shí)，案例對比分析與經(jīng)驗總結顯得尤為重要。
陸旭東從公路、鐵路、航空、水運四個(gè)領(lǐng)域向記者介紹了多個(gè)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(xiàn)收費站互通分布式光伏項目利用G15高速江蘇段4個(gè)收費站互通的閑置土地共340畝，建設了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(chǎng)地，將光伏電站與互通區自然景觀(guān)相結合。
2022年7月，通過(guò)光伏、儲能和碳匯等措施，山東實(shí)現了濟南東服務(wù)區的零碳運營(yíng)，并發(fā)布了《山東高速零碳服務(wù)區白皮書(shū)》，成為全國首個(gè)實(shí)現自我中和的零碳服務(wù)區。次年5月，京臺高速濟南服務(wù)區順利竣工，成為山東高速成功打造的首個(gè)近零碳服務(wù)區，零碳、近零碳服務(wù)區改造全面推廣。
在鐵路領(lǐng)域，由崔愷院士設計的雄安高鐵站建筑光伏一體化項目，屋頂光伏鋪設面積達到4.2萬(wàn)平方米，總容量為5.97MW，年均發(fā)電量為580萬(wàn)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，打造了光伏BIM可視化運維監控系統，實(shí)現了光伏電站數字孿生場(chǎng)景構建。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(chǎng)將地源熱泵、光伏與常規能源進(jìn)行了有機結合，實(shí)現了多能互補?？稍偕茉纯偭空寄昃C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(chǎng)，被譽(yù)為“綠色新國門(mén)”。
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(gè)“智慧零碳”碼頭，“風(fēng)光儲荷一體化”系統實(shí)現了綠電自主供應，并通過(guò)綜合能源管控平臺，實(shí)現了風(fēng)機、光伏、儲能、關(guān)鍵負荷監測。
這些案例展示了交通與能源融合的巨大潛力，并為其他地區提供了可借鑒的實(shí)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(jìn)入大規模應用的起步階段。2021年，全國交通光伏裝機規模僅約300MW。
截至2023年底，根據國家可再生能源信息管理中心統計，全國公路分布式項目503個(gè)，主要以高速服務(wù)區、收費站、加油站分布式項目為主，項目數量和裝機規模占公路分布式項目的94%和85%；隧道、互通區、邊坡分布式項目數量?jì)H占公路分布式項目的4%、1%和1%，裝機規模分別占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，光伏都有廣泛的應用場(chǎng)景，如高速公路服務(wù)區、收費站、隧道、互通區、邊坡，鐵路沿線(xiàn)，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(gè)能源供需主體各自獨立，難以形成統一的“能源網(wǎng)絡(luò )”。高速公路與鐵路的并網(wǎng)點(diǎn)相距遙遠，導致鋪設成本高昂；光伏場(chǎng)地的選址和電力負荷分布不均；新能源的季節性負荷波動(dòng)造成不同場(chǎng)景下的用電負荷差異顯著(zhù)；新能源電源對電網(wǎng)的沖擊較大……這些都是低碳化進(jìn)程中亟待解決的痛點(diǎn)問(wèn)題。
“預計到2030年，全球新能源汽車(chē)的保有量將達到1.3億輛。”陸旭東分析指出，隨著(zhù)我國電動(dòng)汽車(chē)保有量和智慧高速路側用電設備耗電量的快速增長(cháng)，交通工具電氣化和交通設施智能化將不斷推動(dòng)用電需求的上升，這將顯著(zhù)增加對配套充電基礎設施的需求。
同時(shí)，未來(lái)高速充電場(chǎng)景將不再局限于服務(wù)區的固定充電樁，而是將向沿線(xiàn)道路本身擴展，充電方式也將從有線(xiàn)(有樁)充電向無(wú)線(xiàn)(無(wú)樁)充電、從固定充電向移動(dòng)式補電等多樣化方式發(fā)展。
在他看來(lái)，我國公路領(lǐng)域的光伏資源開(kāi)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(lái)源和減排的關(guān)鍵領(lǐng)域。因此，公路交通的節能和清潔能源利用成為交通與光伏結合應用的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。
陸旭東表示，從理論測算來(lái)看，公路領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)前景非常廣闊。以現有里程計算，全國公路領(lǐng)域的光伏資源總體開(kāi)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(lái)看，鐵路沿線(xiàn)的光伏開(kāi)發(fā)潛力最高，而公路電氣化的提升潛力最大。”陸旭東稱(chēng)。
實(shí)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(mén)協(xié)作，長(cháng)期而艱巨的任務(wù)。為確保二者融合的平穩過(guò)渡和長(cháng)遠發(fā)展，陸旭東建議強化政策聯(lián)動(dòng)，強化技術(shù)支撐，強化標準引領(lǐng)，強化安全保障，強化融資創(chuàng )新。
“我們要加強頂層設計，打通行業(yè)政策壁壘，建立聯(lián)動(dòng)機制，加強自主研發(fā)，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新，加強項目對交通安全的影響研究，注重高速公路區域間電力調度問(wèn)題，拓展融資渠道，完善融資機制，創(chuàng )新經(jīng)營(yíng)模式，推動(dòng)‘交通+能源’高質(zhì)量發(fā)展。”陸旭東指出，通過(guò)精心設計，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(zhù)既定目標穩步前進(jìn)。
來(lái)源：交通建設與管理
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