節(jié)能降碳,交通先行。交通運(yùn)輸?shù)臏p碳需要依靠大規(guī)模的新能源替代和能效提升手段。交通運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能宣傳周期間,交通青年科學(xué)家精神傳播平臺(tái)邀請(qǐng)相關(guān)專家,聚焦“交通+新能源”研究,分享新能源產(chǎn)品和技術(shù)在交通運(yùn)輸行業(yè)推廣應(yīng)用的案例,為新能源發(fā)展在提高綜合交通供給能力、服務(wù)管理能力和可持續(xù)發(fā)展能力等方面提供專業(yè)的建議,推動(dòng)交通運(yùn)輸綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展,為加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)提供科技支撐。
規(guī)范引導(dǎo)交通基礎(chǔ)設(shè)施清潔能源開發(fā)利用
交通運(yùn)輸是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和重要的服務(wù)性行業(yè),是碳排放的重要領(lǐng)域之一,推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型對(duì)于促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)具有十分重要的意義。加快形成綠色低碳交通運(yùn)輸方式,加快推進(jìn)低碳交通運(yùn)輸體系建設(shè),關(guān)鍵在于優(yōu)化交通運(yùn)輸用能結(jié)構(gòu),推進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)與能源網(wǎng)融合發(fā)展,逐步形成清潔低碳安全高效的交通運(yùn)輸新能源供應(yīng)體系,加速我國(guó)交通運(yùn)輸用能從高碳向低(零)碳方向發(fā)展。
利用交通基礎(chǔ)設(shè)施用地與空間資源,開發(fā)利用風(fēng)能、光能、地?zé)崮芗俺毕艿瓤稍偕茉窗l(fā)電,是近幾年來交通與能源融合發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)在公路、機(jī)場(chǎng)、港口、鐵路及軌道交通場(chǎng)站等典型場(chǎng)景均有示范應(yīng)用。以高速公路為例,太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在服務(wù)區(qū)與收費(fèi)站等沿線設(shè)施屋頂與車棚、路基邊坡得到廣泛應(yīng)用,機(jī)電系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備使用風(fēng)光互補(bǔ)供電已成為行業(yè)普遍共識(shí)。2023年5月,全長(zhǎng)約178公里、我國(guó)首個(gè)全路域交通能源融合示范項(xiàng)目——棗菏高速公路交能融合示范工程正式并網(wǎng)發(fā)電,總裝機(jī)容量約124兆瓦,實(shí)現(xiàn)了源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和車路能云一體化,打造了交能融合發(fā)展的新樣板。雖然交通能源融合理念已得到廣泛認(rèn)可,但整體上看,我國(guó)交通能源融合仍處于初期階段,且應(yīng)用規(guī)模不大、智能化水平不高、布局不均衡,缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系支撐。
在我國(guó)大力推動(dòng)交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略以及“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全戰(zhàn)略目標(biāo)下,結(jié)合交通和能源融合發(fā)展的基礎(chǔ)、形勢(shì)與潛力,交通與能源融合將呈現(xiàn)三個(gè)層面的融合發(fā)展場(chǎng)景與路徑。
一是交通基礎(chǔ)設(shè)施與能源基礎(chǔ)設(shè)施融合。以交通基礎(chǔ)設(shè)施為載體,結(jié)合清潔能源利用資源稟賦特性,充分依托和優(yōu)化利用交通基礎(chǔ)設(shè)施空間、沿線立體空間等路網(wǎng)線形區(qū)域進(jìn)行清潔能源資源開發(fā),打造線形能源流;具備大規(guī)模集中用電區(qū)域性的空間資源和地面資源典型場(chǎng)景,建設(shè)域性能源流;最終創(chuàng)建滿足交通發(fā)展需求的“點(diǎn)、線和區(qū)域”相結(jié)合的立體化的交通基礎(chǔ)設(shè)施清潔能源分布式供給網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施與能源基礎(chǔ)設(shè)施的深度融合。
二是交通、能源產(chǎn)業(yè)融合。交通與能源作為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),推動(dòng)交通與能源融合發(fā)展,有利于釋放交通基礎(chǔ)設(shè)施的清潔能源發(fā)潛力、推動(dòng)交通運(yùn)輸用能的清潔替代與低碳轉(zhuǎn)型,從而促進(jìn)交通和能源相關(guān)的新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)和新模式的形成與發(fā)展,帶動(dòng)交通清潔能源替代的技術(shù)裝備創(chuàng)新,打造能源與交通全方位融合的產(chǎn)業(yè)鏈,大力推動(dòng)“交通+能源”產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
三是交通、能源兩大基礎(chǔ)行業(yè)融合。交通與能源同為戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、全局性行業(yè),以能源高質(zhì)量發(fā)展、交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)為契機(jī),推動(dòng)能源與交通融合,將提升能源、交通兩大基礎(chǔ)行業(yè)的低碳化、高效化、集約化發(fā)展水平,推動(dòng)實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)。
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為推動(dòng)交通與能源融合創(chuàng)新和示范應(yīng)用,規(guī)范引導(dǎo)交通基礎(chǔ)設(shè)施清潔能源開發(fā)利用,支撐交通運(yùn)輸行業(yè)綠色低碳發(fā)展,下一步工作意見和建議如下:一是加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),充分發(fā)揮政策引導(dǎo)作用,借助《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》與《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》落地契機(jī),制定交通基礎(chǔ)設(shè)施清潔能源推廣應(yīng)用行動(dòng)計(jì)劃,推進(jìn)以太陽(yáng)能開發(fā)利用為主的清潔能源在交通基礎(chǔ)設(shè)施中的創(chuàng)新應(yīng)用。二是啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系制定,優(yōu)化完善適應(yīng)加快交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)的綠色交通標(biāo)準(zhǔn)體系以及雙碳標(biāo)準(zhǔn)體系,加強(qiáng)交能融合標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)研究,構(gòu)建交通清潔能源應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,對(duì)于成熟度高、推廣范圍廣的工程,先期開展產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范的研究制定工作,為交通清潔能源推廣應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。三是推進(jìn)示范工程建設(shè),聯(lián)合推進(jìn)交通能源融合項(xiàng)目納入交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)試點(diǎn)和綠色公路示范工程等,積極開展智能光伏應(yīng)用試點(diǎn),實(shí)施以太陽(yáng)能開發(fā)利用為主的清潔能源公路建設(shè)試點(diǎn)工作,加快建設(shè)清潔能源創(chuàng)新型交通基礎(chǔ)設(shè)施,提升交通基礎(chǔ)設(shè)施清潔能源化水平,助力綠色交通建設(shè)。
“交通+新能源”需要體系化支撐
在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)背景下,國(guó)家各部委陸續(xù)發(fā)布了一系列在重點(diǎn)領(lǐng)域和行業(yè)的碳達(dá)峰實(shí)施方案和指導(dǎo)意見,促使各行各業(yè)與能源行業(yè)深度融合,新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)。交通運(yùn)輸行業(yè)是我國(guó)三大高碳排領(lǐng)域之一,交通運(yùn)輸系統(tǒng)碳中和對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)至關(guān)重要。
我國(guó)擁有世界上最復(fù)雜的綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng),建成了世界運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的高速公路、高速鐵路和內(nèi)河航道,以及數(shù)量位居世界前列的機(jī)場(chǎng)和港口碼頭。利用交通路域(包括道路、鐵路、水路)綠色能源稟賦,以基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)能源化為主要開發(fā)模式,開展交通系統(tǒng)新能源開發(fā)利用和效能提升研究與實(shí)踐,“交通+新能源”成了交通運(yùn)輸領(lǐng)域科技創(chuàng)新的熱點(diǎn)與前沿。
道路、軌道、水運(yùn)和民航領(lǐng)域均不斷探索“交通+新能源”的發(fā)展路徑,交通與能源兩大人類社會(huì)生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)行業(yè)進(jìn)一步深度融合。
在道路交通領(lǐng)域,道路基礎(chǔ)設(shè)施量大、線長(zhǎng)、占地多的特點(diǎn)為其新能源利用提供了天然稟賦,道路交通系統(tǒng)的分布與運(yùn)行負(fù)荷特征對(duì)新能源的需求又尤為迫切。在軌道交通領(lǐng)域,鐵路電氣化水平和封閉的導(dǎo)向系統(tǒng)特征,為鐵路系統(tǒng)的新能源綜合利用提供良好基礎(chǔ)。此外,在水運(yùn)和民航領(lǐng)域,港口電氣化與岸電利用、機(jī)場(chǎng)能量捕獲與電推進(jìn)飛機(jī)等技術(shù)發(fā)展同樣日新月異。
需要注意的是,“交通+新能源”不單單是在既有交通運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)推廣新能源替代,而是導(dǎo)致交通運(yùn)輸系統(tǒng)底層運(yùn)行邏輯的改變?!敖煌?新能源”帶來了以能源化交通基礎(chǔ)設(shè)施為網(wǎng)絡(luò)骨架,以新能源運(yùn)載裝備為位移單元,以端—邊—云為信息傳輸框架的新型交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)從原來沒有能源約束變成了有能源邊界,系統(tǒng)運(yùn)行/運(yùn)轉(zhuǎn)裝備從傳統(tǒng)動(dòng)力變成了新能源驅(qū)動(dòng),交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維節(jié)能利用上升到前所未有高度,交通系統(tǒng)本身同時(shí)成為能源系統(tǒng)。相應(yīng)地,新的運(yùn)行邏輯和運(yùn)行模式又帶來了交通基礎(chǔ)設(shè)施能源化問題、大尺度路網(wǎng)能量互濟(jì)問題、交通多能協(xié)同問題、源—荷耦合問題、儲(chǔ)能系統(tǒng)配置問題、環(huán)境低影響運(yùn)維問題等一系列技術(shù)難題。
在這一變革式發(fā)展的時(shí)代大背景下,交通基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維、管理、養(yǎng)護(hù)、更新的每個(gè)環(huán)節(jié)均面臨著新的技術(shù)需求。最終,未來的新能源交通系統(tǒng)需要重點(diǎn)回答交通運(yùn)輸領(lǐng)域如何達(dá)成碳達(dá)峰及碳中和目標(biāo),如何保障交通流、能源流、信息流在統(tǒng)一的巨大復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)中安全、可靠、協(xié)同運(yùn)行,如何保障交通系統(tǒng)與國(guó)家能源系統(tǒng)、城市電力系統(tǒng)良性互動(dòng)等若干重大問題,實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施與能源設(shè)施統(tǒng)籌布局規(guī)劃建設(shè),提高設(shè)施利用效率,減少碳排放,降低能源與資源消耗。
當(dāng)然,目前“交通+新能源”系統(tǒng)的發(fā)展面臨著諸多重大挑戰(zhàn)。發(fā)展以新能源綜合利用為特點(diǎn)的綠色交通需要體系化支撐,首先需要重點(diǎn)突破政策瓶頸,需要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),推動(dòng)政策機(jī)制融合創(chuàng)新,建立交通與能源融合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,優(yōu)化綠色交通行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。除技術(shù)體系之外,還需要全力構(gòu)建“交通+新能源”融合創(chuàng)新共同體,全方位打造“交通+新能源”產(chǎn)業(yè)鏈;需要凝聚各領(lǐng)域優(yōu)秀人才,跨領(lǐng)域合作構(gòu)建學(xué)科生態(tài),強(qiáng)化復(fù)合交叉型人才培養(yǎng)。
“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化促進(jìn)交通低碳發(fā)展
黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào),加快推動(dòng)交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化,推進(jìn)交通領(lǐng)域的清潔低碳轉(zhuǎn)型。近年來中交光伏堅(jiān)持推動(dòng)交能融合,發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè),為交通運(yùn)輸行業(yè)提供綠色清潔能源解決方案,為交通低碳發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
在交通新能源研究的實(shí)踐中,也面臨著一些問題和挑戰(zhàn)。一是技術(shù)創(chuàng)新的壓力。新能源技術(shù)發(fā)展非常迅速,需要不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,才能滿足交通運(yùn)輸系統(tǒng)的需求。二是投資成本高。新能源技術(shù)和設(shè)備的成本相對(duì)較高,需要大量的投資支持,以及政府和社會(huì)的配套政策和措施。需要政府和企業(yè)加大投資和研發(fā)力度,加強(qiáng)政策引導(dǎo),才能推動(dòng)新能源在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。三是電網(wǎng)接入條件的挑戰(zhàn)。在高速公路項(xiàng)目上,由于原先變壓器的容量有限,對(duì)于加裝分布式光伏和快充充電站都是挑戰(zhàn),需要額外申請(qǐng)變壓器,對(duì)建設(shè)周期和投入成本帶來了較大的影響,限制了新能源的應(yīng)用。
作為中交集團(tuán)的專業(yè)化發(fā)展平臺(tái),中交光伏以集團(tuán)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的資源優(yōu)勢(shì)和技術(shù)實(shí)力為支撐,致力于推動(dòng)交能融合,發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè),為交通基礎(chǔ)設(shè)施和交通運(yùn)輸工具提供綠色清潔能源。
目前,中交光伏已在高速公路、港口、機(jī)場(chǎng)、軌道交通等場(chǎng)景開展了一系列的分布式光伏項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)了交通用能的清潔替代。
在高速公路方面,充分利用中交集團(tuán)在高速公路服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、管理所、監(jiān)控中心、養(yǎng)護(hù)工區(qū)、互通立交區(qū)、隧道出入口及路基邊坡等場(chǎng)景的自有資源,利用建筑屋頂、閑置土地建設(shè)分布式光伏發(fā)電設(shè)施,為交通基礎(chǔ)設(shè)施提供可靠的綠色清潔能源。同時(shí),依托榆佳高速公路光伏等示范項(xiàng)目,開展高速公路光伏建設(shè)安裝技術(shù)規(guī)范研究,建立高速公路光伏系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和定額體系,研究“光伏+儲(chǔ)能+充電樁”的“光儲(chǔ)充”一體化模式,探索“零碳高速”和“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”解決方案,建設(shè)基于分布式光伏系統(tǒng)的高速公路智慧能源管理平臺(tái)服務(wù)區(qū)。在港口方面,利用豐富的風(fēng)資源,建設(shè)風(fēng)光互補(bǔ)的多能供應(yīng)系統(tǒng),最大限度為港口提供清潔能源。機(jī)場(chǎng)、軌道交通等場(chǎng)景,充分利用停車場(chǎng)、建筑屋頂、可利用空地上建設(shè)了光伏發(fā)電設(shè)施,為實(shí)現(xiàn)綠色清潔能源的供給。
針對(duì)目前交能融合發(fā)展存在的問題,未來需要通過政策引導(dǎo)和技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)交通低碳發(fā)展的目標(biāo)。首先,政府應(yīng)加大對(duì)綠色低碳交通的政策支持力度,提供財(cái)政和稅收優(yōu)惠政策,鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人使用綠色交通工具。同時(shí),加強(qiáng)與新能源企業(yè)的合作,共同推動(dòng)新能源技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。其次,加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò)布局,提高交通運(yùn)輸效率和能源利用效率。最后,在高速公路、港口等場(chǎng)景下,可推廣應(yīng)用“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化解決方案,解決電網(wǎng)接入不足問題,同時(shí)提高交通場(chǎng)景下的清潔能源使用比例。
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