隨著全球氣候變化和能源危機(jī)的日益嚴(yán)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(yùn)輸行業(yè)降低碳排放，助力實(shí)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(tuán)隊(duì)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(xiàng)國家和省部級科研項(xiàng)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(xiàn)——這就是交能融合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。
為探討交能源融合創(chuàng)新模式與實(shí)施路徑，本刊記者約訪了該團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜專家、交通運(yùn)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(yùn)輸方式、不同階段典型場景的交能融合發(fā)展模式及實(shí)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(diǎn)。根據(jù)國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)，交通運(yùn)輸部門占全球石油消費(fèi)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(dá)峰行動方案提出，到2030年非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右的目標(biāo)。顯然，這對于交通運(yùn)輸行業(yè)來說是個不小的挑戰(zhàn)。陸旭東指出：“交通運(yùn)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(hù)具有重要意義，而且在經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)交通與能源融合環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。如新能源汽車的推廣使用不僅能夠減少對進(jìn)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(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益。例如，智能交通系統(tǒng)能夠通過實(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合發(fā)展，加強(qiáng)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(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》指出推進(jìn)交通運(yùn)輸綠色轉(zhuǎn)型，明確提出推進(jìn)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(jī)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(yùn)輸部也印發(fā)了《扎實(shí)推動“十四五”規(guī)劃交通運(yùn)輸重大工程項(xiàng)目實(shí)施工作方案》《關(guān)于積極擴(kuò)大交通運(yùn)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(jìn)城市公共交通健康可持續(xù)發(fā)展的若干意見》等文件，進(jìn)一步明確“十四五”時期，以營運(yùn)交通工具動力革命和低碳基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營為重點(diǎn)，強(qiáng)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(dá)峰、碳中和，加快“光伏+交通”等融合發(fā)展項(xiàng)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(shí)施，不僅有助于推動交通與能源的深度融合，也為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
除以上政策研究外，陸旭東與交能融合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員還依托世界銀行/全球環(huán)境基金/國家能源局項(xiàng)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(jī)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(yùn)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(yùn)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(jìn)。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(yùn)輸新型能源體系。交通運(yùn)輸領(lǐng)域能源自給比例全面提升，行業(yè)能源自給率將達(dá)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(yùn)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(dá)峰行動方案的通知》，旨在推動運(yùn)輸工具裝備的低碳轉(zhuǎn)型，構(gòu)建綠色高效的交通運(yùn)輸體系，并加速綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
陸旭東認(rèn)為，優(yōu)化交通運(yùn)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(jìn)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(yùn)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(shí)施路徑的方向。
“交能融合的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于終端。”陸旭東向記者指出，主要的實(shí)現(xiàn)路徑包括公交車、出租車、重卡、船舶等運(yùn)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(bǔ)貼政策及行動方案。8月，交通運(yùn)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(bǔ)貼實(shí)施細(xì)則、交通運(yùn)輸老舊營運(yùn)船舶報廢更新補(bǔ)貼實(shí)施細(xì)則以及《關(guān)于實(shí)施老舊營運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)輸行業(yè)更快實(shí)現(xiàn)中共中央、國務(wù)院在《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》中提出的“到2030年，營運(yùn)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(shí)施路徑時，案例對比分析與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)顯得尤為重要。
陸旭東從公路、鐵路、航空、水運(yùn)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(fèi)站互通分布式光伏項(xiàng)目利用G15高速江蘇段4個收費(fèi)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(jī)容量達(dá)到13.58MW。該項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了濟(jì)南東服務(wù)區(qū)的零碳運(yùn)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(shí)現(xiàn)自我中和的零碳服務(wù)區(qū)。次年5月，京臺高速濟(jì)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(xiàng)目，屋頂光伏鋪設(shè)面積達(dá)到4.2萬平方米，總?cè)萘繛?.97MW，年均發(fā)電量為580萬kWh。該項(xiàng)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(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光伏電站數(shù)字孿生場景構(gòu)建。2021年，該項(xiàng)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(jī)場將地源熱泵、光伏與常規(guī)能源進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多能互補(bǔ)?？稍偕茉纯偭空寄昃C合能源消費(fèi)總量的10％以上，是全國運(yùn)用可再生能源比例最高的機(jī)場，被譽(yù)為“綠色新國門”。
在水運(yùn)領(lǐng)域，天津港C段零碳碼頭示范項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了綠電自主供應(yīng)，并通過綜合能源管控平臺，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)、光伏、儲能、關(guān)鍵負(fù)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(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(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(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用的起步階段。2021年，全國交通光伏裝機(jī)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(xiàng)目503個，主要以高速服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、加油站分布式項(xiàng)目為主，項(xiàng)目數(shù)量和裝機(jī)規(guī)模占公路分布式項(xiàng)目的94%和85%；隧道、互通區(qū)、邊坡分布式項(xiàng)目數(shù)量僅占公路分布式項(xiàng)目的4%、1%和1%，裝機(jī)規(guī)模分別占8%、5%、2%。僅山東省的裝機(jī)量就達(dá)到了371MW。在公路、鐵路、水運(yùn)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(fèi)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(yùn)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(dú)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(diǎn)相距遙遠(yuǎn)，導(dǎo)致鋪設(shè)成本高昂；光伏場地的選址和電力負(fù)荷分布不均；新能源的季節(jié)性負(fù)荷波動造成不同場景下的用電負(fù)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(jìn)程中亟待解決的痛點(diǎn)問題。
“預(yù)計到2030年，全球新能源汽車的保有量將達(dá)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(kuò)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(bǔ)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(diǎn)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(dá)到943.7GW，鐵路領(lǐng)域?yàn)?70.9GW，港口方面也有約56.2GW的潛力空間。“從不同交通運(yùn)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(shí)施策略：
五強(qiáng)化策略助力交能融合發(fā)展
交能融合發(fā)展是一項(xiàng)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(yuǎn)發(fā)展，陸旭東建議強(qiáng)化政策聯(lián)動，強(qiáng)化技術(shù)支撐，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，強(qiáng)化安全保障，強(qiáng)化融資創(chuàng)新。
“我們要加強(qiáng)頂層設(shè)計，打通行業(yè)政策壁壘，建立聯(lián)動機(jī)制，加強(qiáng)自主研發(fā)，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)項(xiàng)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(jī)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(jìn)。
來源：交通建設(shè)與管理
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