浙江省交能融合发展关键问题及路径探索

2025-02-26 00:00:00翁旭艳王恒陈子安
交通科技与管理 2025年2期
关键词:经济性安全性

摘要 为促进交通领域绿色低碳转型高质量发展,文章梳理了现阶段交能融合的主要存在问题,并以资源小省浙江为例,提出了光伏+氢能的交能融合发展基础,以及三个方面的发展路径:针对合规性问题,提出完善政策、机制、标准等顶层设计;针对经济性问题,提出激发市场活力,发展路衍经济和推动交能融合的产业市场化;针对安全性问题,提出加强科技创新,鼓励智能化交能融合的技术研发和成果转化。

关键词 交能融合;合规性;经济性;安全性

中图分类号 U491 文献标识码 A 文章编号 2096-8949(2025)02-0180-03

0 引言

交通运输是国民经济中先导性、基础性、战略性的产业和重要的服务性行业,是碳排放的重要领域之一,据统计交通领域碳排放约占全国碳排放的10%。推动交能融合助力交通运输行业绿色低碳转型,对于促进行业高质量发展、加快建设交通强国、美丽中国具有十分重要的意义。同时,交通行业是我国石油终端消费的主要领域,占比超过50%,而我国石油能源对外依存度高,2023年对外依存度依然高达72%。交能融合是交通与能源的深度结合,旨在调整优化交通产业及能源结构[1],是推动交通运输行业绿色低碳转型的必由之路[2],是实现交通领域能源结构性改革的根本。浙江作为交通强国试点省份,也是资源小省,土地面积只有10.56万平方千米,素有“七山二水一分田”之说,自然资源较为紧张。浙江交通绿色发展是强国试点的重要任务之一,更应积极推进交通网与能源网的融合发展,加快形成绿色低碳的交通运输方式,减少非可再生能源的消耗。

该文从交通线路里程规模、日照条件等方面阐述了浙江省交能融合发展的环境基础条件,借鉴了国内外交能融合发展的典型优秀案例,总结了交能融合存在的主要问题,并提出相应的发展路径,为浙江省交能融合高质量发展提供借鉴和参考。

1 交能融合发展现状

1.1 浙江省环境基础

2023年,浙江省公路里程达到12.1万km,其中高速公路里程超5 000 km,11个地市实现市市通江达海,千吨级内河航道里程为422 km,交通基础设施网络密度位居全国前列,初步具备交能融合的发展基础。2022年,根据国家统计局数据,浙江杭州全年日照时间约为1 943 h,居全国中等偏下水平(位列第22名,见表1所示),光伏发展潜力势必比我国西部、北部等地区低。氢能作为全球范围内重要清洁能源之一,浙江早在2019年就开始积极谋划氢能发展,目前出台了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》《浙江省加快培育氢能产业发展的指导意见》《浙江省加快培育氢燃料电池汽车产业发展实施方案的通知》等一系列政策文件。因此,浙江省交能融合的发展方向应结合光能和氢能两种主要清洁能源。

1.2 典型案例

在国内方面,2022年山东省以全长177.8 km的枣菏高速公路为示范,推动高速公路的交能融合[3]。在高速公路服务区屋顶、路侧边坡等敷设太阳能光伏板,采用清洁能源储能技术,建成了集充换电站、交通供配电系统、智慧交通系统等于一体的“源网荷储充”项目,实现了新能源、高速公路系统的融合发展。枣菏高速示范项目总装机容量约124 MW,全部建成后预计每年可节约标煤约4.1万t、减排二氧化碳约11.4万t。2021年,我国重要的现代化综合性港口、世界等级最高的人工深水大港天津港码头作为全球首个智慧零碳码头投入运营,推动了码头的交能融合。充分利用港区风能和太阳能等新能源,建设分布式光伏及风电项目。目前,年发绿电约9 000万kWh,实现100%的绿电供给,每年可减少碳排放约7.5万t。2022年,浙江省海宁市打造了嘉绍大桥零碳服务区,有效推动了服务区的交能融合。嘉绍大桥零碳服务区,利用服务区屋顶、幕墙、车棚、公路边坡等空间资源,安装光伏组件、风机等设备,建成装机容量约2 MW的光伏发电项目,年发电量约达200万度,可实现全年用电的自给自足,每年可节约标准煤546.7 t,减排二氧化碳1 511.1 t;同时,还配套全周期的数智管控系统,实现服务区供能与耗能的实时监测统计,叠加道路监控、客流分析等功能,形成“能控+路控”的综合性管理。

在国外方面,2023年美国交通运输部订购了10列氢能源火车,加州地区实现长距离铁路的绿色出行模式,促进装备领域的交能融合发展。运输业是美国最大的温室气体排放源,在追求运输业脱碳的过程中,电动汽车往往占据主导地位。为了在2050年实现净零排放的目标,其他形式的交通工具比如火车,也需要寻找新的能源。美国加利福尼亚州已拿出了初步计划,并颁布了新规定,要求到2030年在该州运营的所有新客运列车都必须实现零排放,到2035年所有新货运列车也必须实现零排放。氢一直在加州大受欢迎,在过去的一年里,加州交通运输部订购了10列氢燃料FLIRT列车,耗资2.07亿美元。

2 主要问题

交能融合的案例在各地应用越来越多,目前在合规性、经济性、安全性等方面仍存在一些问题。

2.1 合规性

现阶段,我国交能融合发展尚处于起步阶段,交通和能源行业管理部门之间存在体制壁垒[4-5],交能融合项目规划、审批、实施等过程中的相关政策机制仍未有效打通。此外,交能融合的相关标准规范仍不健全,尽管交通行业和能源行业已有系统性的规范标准文件,但两者融合的标准规范技术体系还十分欠缺。光伏产业围绕制造、材料、电池和组件、光伏发电及应用场景等搭建了技术标准体系框架[6],但在光伏交通设施场景内仍缺少相应的标准规范,目前仅发布了《高速公路交能融合标准体系》,将高速公路交能融合标准体系框架划分为基础标准、设施标准、设备标准、运维标准、评价标准等相关标准,但对于高速公路以外的场景仍十分欠缺。氢能产业围绕管理、燃料电池、氢能技术标准等形成了标准技术框架,浙江已落地嘉兴平湖樱花加氢站、善通加氢站等8座加氢站,交通与氢能的融合以嘉兴为试点开展探索。

2.2 经济性

光能、氢能等新能源生产、传输、存储等受自然条件约束大,成本回收周期长,经济性仍不高。在光能方面,2022年我国地面分布式光伏初始投资成本(设备成本、土地费用、电网接入、建安费和管理费等)为4.13元/W,运维成本为0.048元(W×年),平均发电成本LCOE(Levelized Cost of Electricity,衡量光伏电站整个生命周期的单位发电量成本)在0.18~0.34元/kWh之间。浙江省日照条件处于全国中等偏下,因此光伏发电成本也略高于全国平均水平。公路光伏发电还存在传输、储能成本高等问题,公路光伏产能分散,用能则集中在服务区等地,余电的存储或并网需要较高的经济投入。在氢能方面,氢能的应用场景以车辆动力为主,目前氢能车辆的购车成本和用车成本均显著高于燃油车辆和电动车辆。以4.5 t物流车为例,分别计算采用氢能、柴油和电作为驱动能源情况下的汽车全生命周期拥有成本TCO(Total Cost of Ownership)。在购车成本上,柴油版为10万元,电动版为18万元,氢燃料电池版高达60万元;在能源单价上,柴油版为9元/L,电动版为1.2元/kWh,氢燃料电池版高达35元/kg;在能耗上,柴油版为12 L/百千米,电动版为40 kWh/百千米,氢燃料电池版为2 kg/百千米。假设同一用途、不同燃料类型的车辆在全生命周期内的行驶里程完全一样,使用寿命统一为5年,年行驶天数为350 d,日行驶里程为150 km。最终得出,柴油版TCO为38.35万元,电动版为30.6万元,氢燃料电池版高达78.38万元,氢燃料电池车辆的TCO是传统燃油车辆的2.04倍,电车车辆的2.56倍(见表2所示)。

2.3 安全性

交通系统和能源系统都需要保障安全性,交能融合的安全性是需要长期重视的问题。在光伏方面,诸如高速公路边坡敷设光伏设备后的稳定性问题、光伏声屏障的防眩光问题、发生事故后人员的二次伤害问题。在氢能方面,氢气是世界上分子直径、原子直径最小的气体,所以它最容易泄露,氢气的泄漏率比天然气要高出6倍,所以氢气泄漏是需要重视的安全问题。此外,还应增加智能化的交能融合监测系统,而“风光储充换氢”综合供能技术、公路沿线光伏规模化消纳技术、智能微电网技术、智能交通技术、能源管控技术等关键技术问题也有待于进一步发展和突破,以促进交能融合的全方面安全发展。

3 发展路径

结合对浙江省交能融合基础现状和主要问题的分析,提出完善顶层设计、激发市场活力和加强科技创新等三方面的发展路径。

3.1 完善顶层设计

在行业管理方面,建立交能融合管理体系。在纵向方面,推动浙江省和省内11个市之间的纵向协同。在横向方面,加强交通管理行业与能源管理行业部门之间的协同,联合发改、交通等部门,完善交能融合领域的顶层设计,制定交能融合发展规划、财政支持政策、相关工作协调机制;打破交能融合发展的行业管理壁垒,在浙里办等政务系统,联动涉路施工许可和涉电施工许可等,实现交通与能源行业的统筹管理。在标准规范方面,鼓励相关行业协会、科研单位,共同完善交通系统与光伏、氢能融合的标准规范体系,打造覆盖公路、水路、枢纽、码头等各类交通领域场景,推进交能融合项目设计、运营、养护和验收等技术应用方面的标准编制工作,形成覆盖规划、设计、施工、运营、管理维护等各阶段的全生命周期融合标准体系。

3.2 激发市场活力

促进路衍经济发展。随着交能融合的不断创新与实践,新能源汽车的渗透率也逐年提升,2023年浙江省新增新能源汽车73万辆,保有量204万辆,在全国占比超10%,其中氢能源公交车为135辆、氢燃料重卡为80辆,充电、加氢等新能源的需求量也在持续提升。可结合新能源汽车的快速发展,立足路域范围鼓励综合性的“光储充换氢”一体站的投资建设运营,加强充电桩、储能、光伏电站、换电站、加氢站的系统集成与融合,提升新能源车辆的补能供给水平,促进路衍经济发展。推进交能融合产业市场化。建立交能融合相关企业的质量监管、市场准入和投资建设等多主体融合机制,推动交能融合积极参与绿电交易、碳交易等活动,探索国家核证自愿减排量CCER开发等,纳入全国温室气体自愿减排交易市场。引导社会各方增加对交能融合产业的投入,充分发挥市场在资源配置中的指挥棒作用,不断激发市场活力。

3.3 加强科技创新

依托交通和能源科技创新研发体系,加强能源生产、传输、分配和消费的实时监控和优化调度等科技创新,提高能源系统的安全性。在交通“源网荷储”一体化深度融合、“风光储充换氢”综合供能技术、公路沿线光伏规模化消纳技术、智能微电网技术、智能交通技术、能源管控技术、交通自治能源系统等领域,加强技术研发攻关,逐步突破交通运输装备清洁能源动力应用的基础性、系统性关键技术。加强能源与交通两大领域的交叉学科、跨界融合技术的创新发展,加快在交通能源系统多能变换与智慧控制技术、柔性输送转换技术、自治微电网技术、大容量复合储能技术等方面取得创新性成果,为交能融合营造良好的发展环境。

4 结语

交能融合已成为推进交通运输行业绿色低碳转型和高质量发展的共识。该文以浙江为例,提出光伏+氢能的新能源交能融合发展方向,梳理现阶段交能融合在合规性、经济性和安全性方面的问题,并提出相应的发展路径,为资源小省在交能融合的发展方向上提供建议,从而促进交通领域碳达峰碳中和与能源安全。

参考文献

[1]张明瑞,刘君祖,李志波,等.基于交能融合背景的关于高速公路智慧运营的探讨[J].交通节能与环保, 2024(1):18-21.

[2]毛宁,于琦,刘杰,等.交能融合宏观策略与技术路径[J],中国公路, 2022(22):28-31.

[3]姚沅,付豪,梁叶云,等.公路交通与能源融合实践模式探究[J].交通节能与环保, 2023(2):100-105+113.

[4]高嘉蔚,孙芳,毛宁,等.公路交通与能源深度融合发展思路与展望[J].交通节能与环保, 2022(2):1-4.

[5]贾利民,师瑞峰,吉莉,等.我国道路交通与能源融合发展战略研究[J].中国工程科学, 2022(3):163-172.

[6]王立明,崔优凯,俞洁,等.公路交通与能源基础设施融合发展模式及建议[J].交通运输研究, 2023(3):123-131.

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