公路交通與能源深度融合發(fā)展思路與展望

高嘉蔚，孫 芳，毛 寧，劉 杰1

（1.交通運輸部規(guī)劃研究院，北京 100028；2.交通排放控制監(jiān)測技術實驗室，北京 100028；3.河北省公路事業(yè)發(fā)展中心，河北 石家莊 061102）

0 引言

習近平生態(tài)文明思想的確立為新時代全面加強生態(tài)環(huán)境保護、打好污染防治攻堅戰(zhàn)提供了思想指引和行動遵循。氣候變化是當今人類社會面臨的共同挑戰(zhàn)。2020年9月以來，習總書記就“碳達峰目標和碳中和愿景”發(fā)表了多次重要講話，近期更是強調提出“完整準確全面貫徹新發(fā)展理念 做好碳達峰碳中和工作的戰(zhàn)略任務”，“30達峰60中和”已成為國家層面的重大發(fā)展戰(zhàn)略。建設生態(tài)文明，推動碳達峰碳中和成為全社會、各行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展必須遵循的基本準則。

我國正處于由交通大國向交通強國邁進、加快推進可持續(xù)交通體系建設的關鍵時期?！督煌◤妵ㄔO綱要》提出“推廣新能源、清潔能源、智能化、數字化、輕量化、環(huán)保型交通裝備及成套技術裝備”等要求；中共中央、國務院印發(fā)的《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》，要求推進交通基礎設施網與能源網融合發(fā)展，健全能源戰(zhàn)略物資運輸保障體系；提出加強可再生能源、新能源、清潔能源裝備設施更新利用和廢舊建材再生利用等任務。習總書記在剛閉幕的第二屆聯合國全球可持續(xù)交通大會上強調，要本著創(chuàng)新驅動、生態(tài)優(yōu)先等原則，加快形成綠色低碳的交通運輸方式。交通運輸發(fā)展應該也必須以習近平生態(tài)文明思想和雙碳戰(zhàn)略為原則和方向。

道路運輸是交通運輸大氣污染和碳排放的重要來源，其二氧化碳和氮氧化物排放分別占全行業(yè)排放總量的80%和60%左右[1]，是減污降碳協同控制最重要的領域，亟需在技術裝備、能源替代、能效提升等方面取得突破。實施交融能源融合發(fā)展戰(zhàn)略，建設路域清潔能源自洽系統從而提升公路低碳化水平，依托5G信息化手段建設能源高效利用的智慧公路，推動能源-交通-信息-物流四網融合助力路衍經濟發(fā)展等，可提速公路運輸“終端用電”“電力去碳”進程，代表著可持續(xù)發(fā)展愿景下公路運輸發(fā)展方向，也是交通減碳戰(zhàn)略的必選路徑。

1 國內外研究進展

近年來，我國不斷探索推進交通基礎設施與能源設施統籌布局規(guī)劃建設，充分考慮煤炭、油氣、電力等各種能源輸送特點，強化交通與能源基礎設施共建共享，提高設施利用效率，減少能源資源消耗。結合現階段國內外研究現狀可知，目前交通與可再生能源融合發(fā)展的形態(tài)與模式較為封堵，提出了多種能源交通融合網建設創(chuàng)新模式集，但現有研究成果均為拓展交通對能源的需求以及交通能源利用模式的轉型，為針對社會經濟的可持續(xù)發(fā)展角度提出交能融合切實可行的路徑。

在公路交能融合研究方面，大多聚焦于公路交通與能源融合規(guī)劃設計和工程應用以及路域“源-荷-儲”綠色能源系統規(guī)劃研究。一是在公路交通與能源融合規(guī)劃設計和工程應用方面，國內外相關研究主要集中在資源開發(fā)層面的融合，在公路基礎設施資產的新能源資源開發(fā)潛力評估和開發(fā)利用等方面開展了大量研究和實踐。例如，荷蘭克羅曼尼建設了世界上首個路面光伏，所發(fā)電量可供路燈等負荷使用；韓國在大田和世宗間的高速公路修建了帶有光伏頂棚的綠色自行車通道，為周邊紅綠燈、監(jiān)控攝像頭提供電力；杭州滬杭甬高速路利用收費站弧形頂棚建設光伏以滿足收費站的電力需求等。二是路域“源-荷-儲”綠色能源系統規(guī)劃方面，交通運輸部公路科學研究院探索構建了基于“源-荷-儲-存”的公路交通能源互聯網應用技術框架；華北電力大學國家能源交通融合發(fā)展研究院探索提出了我國交通能源融合基本形態(tài)和發(fā)展路徑[2]。

2 交通與能源深度融合現存問題分析

交能融合是大勢所趨，但面臨問題也較多，主要體現在“融合”兩個字上。由于“融合”至少事關雙方，需要在合適時間、合適地點開展相關工作，這就是主要難點所在。具體而言，交能融合存在問題可以概括為：界面不清晰、路徑不明確、技術不成形、機制不順暢等，這些都是目前研究交能融合的重點領域。

2.1 融合界面不清晰

首先是現階段交能融合的內涵和融合界面還不清晰，主要體現在交通和能源兩個行業(yè)投入度與融合深度的界定。一方面，交通是融合被動的一方，公路作為交能融合的主要依托和重點抓手，主要提供基礎設施、用電場景與需求、用地與資產、流量與車輛等條件，為交能融合創(chuàng)造了條件，但能源領域作為供應方，往往存在介入滯后、主動性不強、約束標準較大等問題，造成交通和能源兩個行業(yè)在融合過程中產生一系列不平等現象，因此交通與能源融合必須實現雙方同步介入、同擔風險、同享福利的目標。另一方面是交通紅線內外空間資源的制約問題，在日益緊張的土地政策下，公路建設項目如何合理利用有限土地實現資源最大化，是交能融合項目應重點考慮的問題，結合國家土地利用政策分析，充分利用公路紅線內外的區(qū)域開展交能融合，推進不同尺度下的融合。

2.2 融合路徑不明確

現有交能融合研究和應用主要關注光伏發(fā)電開發(fā)，在消納利用上仍簡單采用“自發(fā)自用、余電上網”的傳統模式，由電網為其提供靈活調節(jié)能力，未能深入開展源網荷儲靈活互動深度融合以適應匹配新能源發(fā)電出力特性與負荷用能需求特性。同時，路域交能融合僅僅圍繞路側光伏、屋頂光伏等開發(fā)模式展開、聚焦于滿足公路交通用電負荷需求，未充分考慮公路交通潛在的多元化用能需求，也未考慮公路交通負荷與源、網、儲之間靈活多向互動的深度融合發(fā)展模式。因此，下階段應聚焦電網接入與消納途徑，從思路、流程、環(huán)節(jié)和操作等方面，針對公路交通項目用能需求長線型、分散化的特點，提出公路交能融合創(chuàng)新路徑。

2.3 融合技術不規(guī)范

未來隨著公路交通新能源開發(fā)的進一步推廣和規(guī)模擴大，傳統的消納利用模式將加劇電力系統調峰消納新能源的負擔，不利于公路交通與能源領域的高質量融合，現階段交通行業(yè)、能源行業(yè)相關建設技術規(guī)范與標準對交能融合發(fā)展目標存在較大制約與矛盾，特別是涉及構建路域源網荷儲模式系統的關鍵技術，缺乏成熟、先進、適用性強的節(jié)能技術目錄。因此亟需創(chuàng)新融合模式，借鑒綜合能源系統等相關概念思路、研究公路交通自洽能源系統中源網荷儲各側的靈活性挖掘和多向互動的運行模式及規(guī)劃設計方法，開展工程應用示范，形成一套系統能源自洽和靈活、高效、可靠運行的技術體系，有力支撐公路交通與能源領域高質量融合發(fā)展。

2.4 融合機制不順暢

現階段我國交能融合政策機制尚有待完善，因工作流程不清晰、協調機制不明確等制約問題，存在著較大跨行業(yè)、多部門協調的體制壁壘，特別是涉電許可和涉路許可，以及切實可行的商業(yè)模式。因此，下階段應充分梳理國家、地區(qū)交通與能源融合工作相關的管理機構及主要職責的成套工作流程，明確交能融合發(fā)展的政策制定、程序設定、規(guī)劃計劃、標準規(guī)范及資金管理等，提出具體交能融合項目的報批報建手續(xù)清單、具體協調機制和保障措施。

3 交通與能源深度融合思路

促進交通基礎設施網與智能電網融合，適應新能源發(fā)展要求。交通行業(yè)與可再生能源具有廣闊的融合發(fā)展空間，發(fā)展意義重大，既有利于進一步發(fā)展可再生能源，又有利于推動交通能源低碳轉型，共同為實現碳達峰、碳中和目標作出貢獻。推進交能融合已勢在必行，關于如何推進，本研究對此進行了宏觀思考，總體而言交能融合思路正在逐步清晰?，F階段，可將其概括為圍繞一個核心、著眼兩個視角、統籌三個關系、構建四個場景、推進五個任務。具體而言：

3.1 圍繞1個核心

首先是提出了“流量經營”助力“路衍經濟”這個核心的理念。公路交能融合的本質是深度擴展公路交通流量的延伸收益，挖掘路域沿線的能源與土地資源，探索交能融合的經濟價值，從而有效帶動經濟發(fā)展、最終多方拓展經濟收益。

3.2 著眼2個視角

交通融合至少有兩個考慮視角，可概括為小融合和大融合。小融合占位相對微觀，主要立足紅線范圍，目的是在道路控制線內推進新能源建設，從而最大程度實現道路終端用電和電力去碳的目標，顯然這一視角主要基于交通行業(yè)自身需求，更接近前些年大力推進的低碳公路建設的理念。大融合占位宏觀，主要立足路域范圍，目的是在以道路為核心的廊道區(qū)域開發(fā)相對大規(guī)模的新能源，從而構建源、網、荷、儲一體化的開放能源體系，顯然這一視角主要基于能源行業(yè)理解，更接近路衍經濟的概念。

3.3 統籌3個關系

交通融合至少要協調好三對關系。首先是投入與收益的關系，核心還是大小融合的問題，實質就是考慮投入多少路產、路側資源來推進能源建設，才能達到雙方都接受的雙贏目標。其次是開發(fā)與保護的關系，開發(fā)強度要夠，因為要有收益；保護要求要高，因為交能融合的宗旨就是綠色低碳，從而最終實現把綠水青山變成金山銀山；第三是時間和空間的統籌，核心是要解決用電、發(fā)電時空錯位的問題，背后問題是如何建設儲能和電網，這兩方面實質是交能融合的重點和難點。

3.4 構建4個場景

基于交能融合的核心目的，建議重點打造四個場景。一是開放的能源系統，簡單說就是發(fā)電要盡量高效利用，避免浪費，首先保障自身穩(wěn)定用能供應，剩余的電能夠有其他途徑消納，這一方面主要依靠的是國網部門，同時制約瓶頸也主要來自國網方面，所以階段需要自身探索一套較為行之有效的解決方案[3]。二是自洽能源系統，有兩個重點要求，一是自給自足，二是穩(wěn)定及時。三是綠色能源開發(fā)，核心就是推動風、光、氫、儲的廣泛應用。四是高效能源利用，要盡量規(guī)避用能發(fā)電時空錯位、盡量解決用戶需求不穩(wěn)定的客觀問題。

3.5 推進5項任務

交能融合的重點任務有五個。一是源、網、荷、儲統籌，要求較為廣泛、深度挖掘所有的產能、用能場景，并做好儲能、建網等支撐性工作。二是綠電應用降碳，首先要推進終端用電，其次是電力去碳。三是產業(yè)開發(fā)增利，就是要用好路衍經濟的理念，充分考慮物流、倉儲、充電、換電、維修等各種基于土地開放效率提升、盈利模式增加的產業(yè)導入。四是推動模式創(chuàng)新，重點解決融合的核心問題，比如融合界面、融合路徑、融合技術、融合機制等，這是事關根本的問題。最后是運行機制順暢，因為交能融合涉及主體太多，各方利益訴求不一，需要全面統籌。

4 交通與能源深度融合推進建議

4.1 加強頂層規(guī)劃設計

要努力將交能融合這個新生事物變成行業(yè)意志和政府行為，至少變成交通、能源兩個行業(yè)都想做的事?，F階段，建議制定“交通+能源”發(fā)展規(guī)劃，明確“十四五”乃至中長期發(fā)展目標，科學謀劃發(fā)展布局，統籌部署重點任務，制定實施方案，加強監(jiān)測評估，建立規(guī)劃動態(tài)調整機制，定期開展考核評估。

4.2 打造試點示范工程

在做好頂層規(guī)劃的基礎上，強化交通與能源的空間關系統籌，開展兩者綜合矢量疊加耦合數據分析，從而識別出公路交能融合的重點區(qū)域、重點廊道等，從而支撐公路與能源融合試點示范工程項目篩選。尤其是建議開展分布式光伏工程試點示范，開展一批發(fā)電、儲能、充電一體化的“多站融合”項目，推動智能微電網試點，鼓勵智慧化能源監(jiān)測管理系統建設。

4.3 研發(fā)關鍵技術裝備

針對高速公路沿線（隧道出入口、公路上下邊坡、互通區(qū)、取棄土場）、典型服務設施（服務區(qū)、停車區(qū)、收費站、管養(yǎng)中心）及空間場地（公路周邊沙漠、草原、林地）等不同場景和環(huán)境特征，面向解決高速公路路域新能源開發(fā)的場地制約、用能需求多樣、安全影響等突出問題，開展交能融合系統集成規(guī)劃設計方法、光儲充一體化系統成套裝備、源網荷儲一體化智慧運營控制平臺和多能變換關鍵技術裝備等方面專項科研創(chuàng)新研發(fā)[4]。

4.4 完善政策標準體系

聯合發(fā)改、工信、能源等行業(yè)主管部門，制定涵蓋“建、管、養(yǎng)、運”全過程的支持政策，明確相關部門管理職責，建立跨部門協調機制。提出項目備案審批流程、電網接入政策和運行管理要求，在土地、資金、消納指標、電網接入、上網電價等方面明確保障支持政策，構建涵蓋關鍵設備、建設施工、管理養(yǎng)護等領域的標準規(guī)范體系，建立科技創(chuàng)新與標準規(guī)范聯動機制，鼓勵成熟適用的創(chuàng)新成果及時標準轉化。

4.5 健全融資經營模式

聯合相關部門，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。建立“交通+能源”項目金融綜合服務平臺，提供股權融資、債權融資、會計法律等綜合服務，深化“交通+能源”金融創(chuàng)新，大力發(fā)展綠色信貸，推動建立金融專營機構，探索企業(yè)投貸聯動試點，支持企業(yè)發(fā)行債券進行項目融資，借鑒市場上成熟的模式，提出適應性經營模式，推動“交通+能源”項目發(fā)展。

5 結語

交通能源融合已成大勢所趨，已經形成廣泛共識，推進交融能源這件事已經毋庸置疑。交能融合正值天時。生態(tài)文明建設、碳達峰碳中和和習總書記系列講話均對此有過明確指示；交通強國建設綱要、國家綜合立體網規(guī)劃綱要等國家方略對此更是提出明確任務。交能融合人心所向，行業(yè)管理部門、投資建設單位和咨詢設計單位對此的理解正在達成共識，相關力量正在不斷凝聚。開展綠色能源與公路運輸大通道融合示范，能夠有效發(fā)揮交能融合減污降碳綜合效益，代表著可持續(xù)發(fā)展愿景下公路運輸發(fā)展方向，對于推動交通運輸行業(yè)能源轉型，助力交通強國建設，高質量構建現代化綜合立體交通體系意義重大。