我国陆路交通能源系统发展战略研究.docx

一、前言

交通发展先后经历了畜力、煤炭、石油等时代，每次交通方式的升级都离不开能源转型：生物质能源与畜力交通的融合成就了农业文明；蒸汽机与化石能源的融合拉开了工业文明的序幕，形成了第一次工业革命；电动机与电力的融合，推动了第二次工业革命的发展。目前，交通运输消耗石油约占世界石油产量的2/3，相应的碳排放量约占世界总量的1/4，加剧了全球温室效应。随着交通运输规模的不断增长，交通能源系统完成由化石能源向可再生能源的转型并形成零碳系统势在必行。

随着我国经济社会发展，陆路交通作为重要的物流运输方式，能源消耗规模持续扩大；在碳达峰、碳中和（“双碳”）战略目标提出后，构建以清洁能源为主体的新型陆路交通能源系统显得尤为迫切。梳理国内外交通能源系统发展可以发现，交通系统自身蕴含了充足的自然禀赋，特别是在我国西部陆路交通可及的地区，充分利用这些自然资源禀赋，形成服务于交通运转与运维装备的能源供给体系和方案；在提升交通能源自主保障水平、优化交通能源结构的同时，还可在交通可及、能源不可及的地区形成自主能源供给，保障交通正常运转需求。例如，我国高速公路、高速铁路沿线所蕴含的太阳能自然资源禀赋分别为1.023×1012?kW·h、2.396×1011?kW·h，充分利用这些自然资源禀赋将满足陆路交通能源所需、提升交通能源自洽水平；从电气化铁路能源供给角度提出了新能源接入电气化铁路牵引供电系统的结构与实施方案，配置新能源发电、电化学储能等能源单元后可提升电气化铁路牵引供电的灵活性与可靠性；在公路能源方面，电动化趋势明显，确认了规模化电动汽车参与车?网互动的可行性以及对能源电力系统支撑能力的提升作用。因此，陆路交通系统作为能源消耗大户，继续从自身内部挖掘新的能源供给能力，将是优化交通能源结构，促进绿色低碳、环境友好型交通能源系统的重要方面。

在“双碳”战略目标下，交通运输行业面临严峻的减排降碳压力。推动我国陆路交通领域碳减排，构建以清洁能源为主、能源高效利用的新型交通能源系统至关重要。针对于此，本文在分析国内外交通能源系统发展态势的基础上，提出陆路交通能源系统框架构建方案；以高速公路、高速铁路为例，开展新型陆路交通能源系统可利用的自然资源禀赋潜力分析评估，确立系统建设的必要前提；论证提出陆路交通能源系统的发展策略及创新方向，以期为新型交通能源系统的理论与应用研究提供基础参考。

二、陆路交通能源系统发展态势

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（一）陆路交通能源系统现状

当前，已有较多的新能源与铁路、公路交通结合的案例，展现了能源与交通融合发展的巨大潜力：既可提高交通国土空间资源利用率，也可促进新能源消纳、降低碳排放，实现能源、交通行业的协调发展。

在铁路交通方面，德国铁路用电量的10%以上由太阳能、风能、水力等可再生能源供给，正在建立兆瓦级光伏发电系统直接接入16.7Hz交流电气化铁路牵引供电系统的示范工程；预计2050年可实现铁路零碳运行。荷兰鹿特丹中央火车站建成欧洲最大的屋顶光伏项目，年发电量可达3.2×105?kW·h。东日本铁路公司在日本东京火车站建设了453kW·h分布式光伏发电项目，供给轨道交通牵引用电。英国建设的光伏发电系统接入直流牵引供电系统的示范工程，每兆瓦太阳能发电设备每年可减少碳排放量约245t，促进了铁路牵引用能的清洁化与自主化。此外，在轨道车辆方面，氢动力列车发展迅速，如广东省佛山市高明区现代有轨电车示范线率先采用了氢能源有轨电车作为运营车辆；2018年起，德国下萨克森州采用了法国阿尔斯通公司生产的氢动力列车执行区域性客运任务。

在公路交通方面，借力新能源汽车的快速发展，“光储充”一体化充电站得到广泛应用。2015年，美国通过在公路边坡架设太阳能电池板来发电，功率达到99kW。2016年，世界首条光伏公路在法国西北部投入运营，长度约为1km。意大利建造了太阳风能桥，在桥面铺设密集的太阳电池板以连续生产电力，在支柱之间安装风力机，从而将通行、景观、绿色能源结合起来，年发电量约为4×105?kW·h。2020年，山西省高速公路服务区分布式光伏发电项目投入运营，装机总容量为395kW，年发电量约为6.5×105?kW·h，以“车棚光伏＋屋顶光伏＋地面光伏”模式实现了节能减排的环境收益。

（二）陆路交通能源系统展望

能源、交通行业快速发展，互联程度不断增强，呈现的趋同化特征日益显现，这为陆路交通能源系统的变革提供了前提条件。

现阶段，我国新能源电力得到广泛应用，尤其是风力、光伏发电进展较快。2021年，我国累计风电、光伏发电并网规模分别为3.3×108?kW、3.1×108?kW；2030年，风、光并网规模预计超过1.2×109?kW，为以新能源为主体的新型电力系统建设、经济社会可持续发展提供清洁脱碳的能源保障。与此同时，“安全、便捷、高效、绿色、