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域，正面臨著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，助力實現“雙碳”目標，推動可持續(xù)發(fā)展的關鍵。
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)關鍵技術與示范、交通光伏廊道關鍵技術與示范以及交能融合新產品研發(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區(qū)評價與建設標準、高速公路邊坡光伏發(fā)電工程建設技術規(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銜專家、交通運輸部科學研究院正高級工程師、長沙理工大學客座教授陸旭東，請他分析未來不同交通領域的用能發(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
隨著全球能源結構轉型步伐的加快，交通行業(yè)正經歷著前所未有的變革。作為全球能源消耗的主要領域之一，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。根據國際能源署(IEA)的數據，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。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，而且在經濟層面也展現出巨大的潛力。通過政策引導、技術創(chuàng)新和商業(yè)模式的創(chuàng)新，可實現交通與能源融合環(huán)境與經濟效益的雙贏。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，還能刺激相關產業(yè)鏈的發(fā)展。
此外，交通與能源融合還能夠通過優(yōu)化交通基礎設施的能源效率，進一步提升經濟效益。例如，智能交通系統能夠通過實時數據分析和預測，優(yōu)化交通流量，減少擁堵，從而降低燃油消耗和車輛排放。
政策環(huán)境：
力推交通能源融合，
構建低碳交通網絡新格局
黨中央、國務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、高質量構建國家綜合立體交通網等國家戰(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規(guī)劃綱要》指出要推進交通基礎設施網與能源網的融合發(fā)展，加強可再生能源、新能源、清潔能源設備的更新利用；《中共中央國務院關于加快經濟社會發(fā)展全面綠色轉型的意見》指出推進交通運輸綠色轉型，明確提出推進既有交通設施節(jié)能降碳改造提升，建設一批低碳(近零碳)車站、機場、碼頭、高速公路服務區(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》，并聯合國家能源局等部門聯合發(fā)布《智能光伏產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021—2025年)》《關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設施建設運營為重點，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(guī)劃的實施，不僅有助于推動交通與能源的深度融合，也為實現可持續(xù)發(fā)展目標提供了堅實的基礎。
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(guī)劃設計總院聯合開展了分布式可再生能源在交通領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?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，新型電力系統為關鍵支撐的交通運輸新型能源體系。交通運輸領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
為降低交通領域碳排放，2021年國務院發(fā)布了《關于印發(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，促進交通能源動力系統的清潔化、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)新模式與實施路徑的方向。
“交能融合的實現關鍵在于終端。”陸旭東向記者指出，主要的實現路徑包括公交車、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、內蒙古等地已經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，交通運輸部聯合相關部委發(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的不斷成熟與廣泛應用，這將對不同交通領域的能源使用產生影響。
這些努力將助力交通運輸行業(yè)更快實現中共中央、國務院在《關于加快經濟社會發(fā)展全面綠色轉型的意見》中提出的“到2030年，營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)新驅動綠色轉型：
四大領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，案例對比分析與經驗總結顯得尤為重要。
陸旭東從公路、鐵路、航空、水運四個領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)自然景觀相結合。
2022年7月，通過光伏、儲能和碳匯等措施，山東實現了濟南東服務區(qū)的零碳運營，并發(fā)布了《山東高速零碳服務區(qū)白皮書》，成為全國首個實現自我中和的零碳服務區(qū)。次年5月，京臺高速濟南服務區(qū)順利竣工，成為山東高速成功打造的首個近零碳服務區(qū)，零碳、近零碳服務區(qū)改造全面推廣。
在鐵路領域，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4.2萬平方米，總容量為5.97MW，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”的并網模式，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(jiān)控系統，實現了光伏電站數字孿生場景構建。2021年，該項目入選生態(tài)環(huán)境部綠色低碳典型案例集。
在航空領域，大興機場將地源熱泵、光伏與常規(guī)能源進行了有機結合，實現了多能互補?？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，被譽為“綠色新國門”。
在水運領域，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，“風光儲荷一體化”系統實現了綠電自主供應，并通過綜合能源管控平臺，實現了風機、光伏、儲能、關鍵負荷監(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入大規(guī)模應用的起步階段。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，主要以高速服務區(qū)、收費站、加油站分布式項目為主，項目數量和裝機規(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、水運領域，光伏都有廣泛的應用場景，如高速公路服務區(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，難以形成統一的“能源網絡”。高速公路與鐵路的并網點相距遙遠，導致鋪設成本高昂；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用電設備耗電量的快速增長，交通工具電氣化和交通設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設施的需求。
同時，未來高速充電場景將不再局限于服務區(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鍵領域。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合應用的重點領域之一。
陸旭東表示，從理論測算來看，公路領域的開發(fā)前景非常廣闊。以現有里程計算，全國公路領域的光伏資源總體開發(fā)潛力達到943.7GW，鐵路領域為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作，長期而艱巨的任務。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動，強化技術支撐，強化標準引領，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，建立聯動機制，加強自主研發(fā)，推進技術創(chuàng)新，加強項目對交通安全的影響研究，注重高速公路區(qū)域間電力調度問題，拓展融資渠道，完善融資機制，創(chuàng)新經營模式，推動‘交通+能源’高質量發(fā)展。”陸旭東指出，通過精心設計，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既定目標穩(wěn)步前進。
來源：交通建設與管理
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