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交能融合发展的方向

——《交通与能源融合技术发展白皮书》精华摘编(图)

作者:■ 文/图|长安大学、WTC交通与能源融合学科委员会 沙爱民 贾利民等 来源:《中国公路》 时间:2023-11-14

交通与能源融合是技术融合驱动的模式融合、形态融合和产业融合,是在融合新兴绿色和清洁能源技术基础上,对既有交通技术、模式、体系和资源组织利用方式的系统化、创新性重构。新形势下,交通与能源的融合发展迫切需要构建包括作用、需求、目标、策略、任务、路径和保障等在内的清晰蓝图,从而在交通强国、碳中和,以及国家总体安全目标导向下,系统有序地开展科技、产业和应用创新。

《交通与能源融合技术发展白皮书》(以下简称《白皮书》)提出了交通与能源融合的发展目标和策略,明确了技术创新的主要任务,草就了面向未来的交通与能源融合技术发展路线图,探讨了交通与能源融合技术和应用发展的保体系,展示了交通与能源融合发展的典型场景,初步明晰了交通与能源融合发展在政策和标准、技术体系、产业体系、人才体系等方面的努力方向。


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当今世界面临百年未有之大变局,国家总体安全保障、“双碳”目标导向的能源转型、社会经济运行的弹性需求和交通高新技术产业发展都面临着巨大的挑战和新的发展机遇。交通与能源融合将为新形势下应对各方挑战、塑造新型通系统,以及构建社会经济发展的新模式和新路径提供关键支撑和保障。

/ 发展目标与策略 /

战略目标

保障交通运输系统弹性 全方位保障交通能源供给安全,实现全交通域的连通性。完善不同种类低碳能源的交通供给,并在空间上实现交通与能源的匹配平衡关系。为绿色智慧、安全高效的新型交通体系用能安全构建基础支撑。

发展新型综合交通系统 以清洁化、绿色化的新能源为主体的综合交通实现运输服务网、基础设施网、信息网与能源网的“四网”一体化融合发展,使智能化、绿色化取得实质性突破,形成交通运输领域绿色产能用能方式,促进交通运输发展向世界一流水平迈进。

实现交通系统模式变革 尽快建立起推动绿色交通发展且事关全局的关键制度,解决绿色交通发展的原生动力和支撑能力问题,全面建成以绿色发展为导向的制度标准体系、科技创新体系、监督管理体系。

强化交通强国科技支撑 全面提升路域新能源开发利用的创新能力,建成与国情相适应的、完善的交通能源融合技术创新体系,支撑我国交通能源产业与生态环境协调可持续发展,实现交通强国与能源安全战略。

发展目标

引领交通能源结构转型及弹性提升 坚持统筹兼顾,全面规划。在保障清洁能源安全可靠的前提下,逐步减小化石能源在交通能源中的占比。完善交通能源弹性体系与能力建设,推进能源供给与交通基础设施的信息智能交互,建立多源多态能源供应体系,实现交通系统的能源结构转型与弹性提升。

摆脱交通智慧化发展的能源可及性困境 从智能交通基础设施自身运行的特点和交通负荷的多样能源需求出发,坚持以可持续的清洁能源研发为重点,以持续供应可靠和经济的清洁能源为驱动,率先解决自然禀赋丰度高地区的能源可及性不足的问题,实现智能交通供用能多样化,全面提升交通智慧化能力。

保障交通节能减排和绿色化的科技供给 加快绿色低碳交通运输方式科技创新,推进低碳交通运输体系建设,降低运输流程碳排放,加快新能源应用,构建清洁、绿色和经济的交通能源系统,实现交通系统能源自洽,促进交通与能源融合,推动交通运输高质量发展,助力“双碳”目标实现。

提升交通运输系统安全和服务水平 完善交通与能源基础设施安全技术标准规范、安全生产和工程建设质量管理体系,强化新型交通基础设施运营与管理专业化、信息化水平和多样化用能支撑保障体系、交通能源应急保障能力。培育充满活力的交通能源市场,建立高效便捷的服务体系,推动交通能源服务升级换代,加速交通服务新业态新模式,推进交通能源终端和末端公共服务平台建设与水平提升。

发展策略

坚持目标引领 瞄准“人民满意、保障有力、世界前列”的交通强国目标,推动交通能源结构转型,促进交通行业与能源产业的深入融合发展,支撑实现国家碳达峰与碳中和。

坚持创新驱动 坚持目标引领、重点突破、协同融合、自主开放。加强关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术研发应用,加快交通与能源融合相关技术升级与变革。

坚持深化改革 坚持市场引领、依法推进、注重实效、统筹兼顾。打破交通与能源行业壁垒,营造适合交通与能源融合发展的政策、体制和机制环境,构建交通与能源融合技术健康发展的良好生态。

坚持高质量发展 坚持质量第一、创新驱动、效益共享。开展系统化的顶层设计,实现交通与能源一体化规划、设计、建设、管控和运营。产学研用紧密结合,构建完备的交通与能源融合技术体系。

/ 主要任务 /

交通基础设施资产能源化与自洽能源系统构建

实现复杂因素下交通域自然资源禀赋及多类型交通基础设施资产能源化,建立交通多元多态能源交织融合模式、高效变换方法及装备体系。根据路域自然资源分布特性,协同交通系统运维需求,通过对交通基础设施运维用能场景的模拟推演,建立交通基础设施资产能源化技术体系。形成交通系统分布式、清洁化、可再生、易补给、近零碳能源供给系统,构建交通自洽能源系统。

交通自洽能源系统构型与优化

确立灵活柔性交通自洽能源系统架构,实现信息网支撑下的交通网和能源网的能量互动、多目标协调与互济调控。确立交通自洽能源系统分层控制与自治管理策略,开发交通自洽能源管理技术与保障技术。形成差异化自然禀赋条件下由运输服务网、设施网、信息网、能源网“四网”融合一体的交通自洽能源系统网络构型理论与方法,确保系统安全性、稳定性、经济性和环保性。

交通系统用能清洁化与绿色运维技术

持续推动交通载运装备及运维运转装备用能清洁化、动力高效化、结构轻量化,实现交通设备与可再生能源的高度适配。揭示交通多场景用能机理,实现交通用能需求互动。确定交通系统与自洽能源系统协同运维策略,实现交通系统全面绿色、低碳和零碳运维。

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交通与能源融合发展路线

交通自洽能源系统配置、优化与稳定性保障

深化交通自洽能源系统的高效运行和稳定性保障,发展可再生能源消纳、交能负荷响应管控、高效能与高弹

性运行与优化的交通能源自洽技术。

形成交通自洽能源系统电力变换、互联器件等装置装备谱系,实现交通自洽能源系统配置、优化与安全稳定运营保障。

交通自洽能源系统规划、设计与管理在充分考虑多源多态能源传输与利用特点和交通多场景融合的基础上,形成交通自洽能源系统一体化规划设计理论与方法,构建交通能源系统基础设施规划和设计技术体系,开发具备多场景适配大模型特征的交通自洽能源系统规划、设计与管理大型软件系统。

/ 发展路线图 /

以交通与能源融合的主要任务为导向,并以引领交通能源结构转型及弹性提升、摆脱交通智慧化发展的能源可及性困境、保障交通节能减排和绿色化科技供给、提升交通安全和服务水平为发展目标,全面促进交通与能源融合的高质量发展。

综合考虑运输方式、电网条件、资源禀赋、地域特点及用能需求等特征情况,我国交通与能源融合发展的规划可分为“优先发展”“持续发展”“巩固发展”3个阶段。交通与能源融合发展的实施可先从区域交通领域入手,逐步扩大到跨区域交通领域,最后覆盖整个交通运输领域。交通与能源融合发展的减排目标可从区域路网减排,到跨区域协同减排,最终实现全领域排放清洁化。

优先发展阶段 优先发展自然禀赋高、交通负荷需求小的地区,建成以可再生能源和储能供电为主要供能方式的交通能源自洽系统,减少区域交通碳排放量,实现区域内全生命周期绿色供能。

持续发展阶段 持续发展自然禀赋相对低、能源网供给充沛、多能供给事宜的地区,建成以风光等清洁能源为代表的“源网荷储”一体化交通能源融合系统,实现多区域综合能源的智慧调度,加速交通领域中的碳中和过程。

巩固发展阶段 巩固发展自然资源较低、电网供给弱的地区,以可再生能源、储能和多网协同供能为能源主体,以稳定、绿色、高效、智慧的交通运输服务为目标,建成全运输领域下低碳、低排放、高自洽、高智能、高弹性的交通与能源融合系统,全面服务和保障交通强国建成。

/ 保障体系 /

加强政策机制的融合创新;大力推动交通清洁能源替代的技术创新;加强能源与交通领域标准规范的对接协调,优化交能融合技术标准化水平;打造能源与交通全方位融合的产业链,全力构建交能融合创新共同体;凝聚各领域顶尖优秀人才合作与复合型人才培养。

政策体系

完善顶层设计,加强交通与能源融合总体发展战略规划 将交通与能源融合发展纳入国家发展战略,普及交通与能源融合概念及其内涵。开展交通与能源融合发展规划研究和顶层设计,持续引领交通与能源融合技术发展。

制定扶持政策,尝试市场化交通与能源融合的运营新模式 充分发挥政策引导作用,扶持与激励相关高校、企业或团体开展试点示范;发挥市场机制在交通、能源及二者融合领域的资源配置决定性作用,构建基于市场机制运营的

交通能源融合新模式。

吸纳国际经验,构建国际化交通能源融合的合作平台积极开展交通与能源融合的国际合作研究和技术交流,加快对国际交通能源融合领域先进典范与成功案例的引进吸收,打造跨国界、跨领域、跨专业的国际合作平台。

保持鲜明特色,形成适于我国发展需求的交通能源融合学科体系 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,构建交通与能源融合领域学科体系,深化其基本科学内涵。

技术体系

加强技术攻关,推动建立负荷侧资源利用技术标准加快建立“源网荷储”相关终端设备、通信接口、并网运行和控制等技术标准,实现交通负荷资源可观可测、可控可调的闭环集约管理。

引领产业升级,持续深化可调节负荷精准控制技术应用 推动交通负荷监测系统、负荷聚合平台、负荷智能控制终端建设,提高交通系统负荷调节的精度。

统筹社会资源,深入开展能源数字技术应用和综合能源服务 利用交通能源大数据技术,加强负荷侧数据分析,刻画负荷行为和画像,提供能效管理等综合

能源服务。

优化创新体系,逐步突破交通能源融合领域基础性和系统性关键技术 在交通“源网荷储”一体化系统规划、设计技术体系、高效能高弹性系统装备等领域实现关键技术突破,支撑我国交通系统多态能源综合微网和未来交通系统形态重塑。

标准体系

坚持目标导向,全面对接推进交通能源融合发展的目标任务 优化完善适应加快交通强国建设的绿色交通标准体系,加强交能融合标准规范基础研究,加紧完善交通行业与能源行业融合的标准规范体系。

坚持协调衔接,充分体现人与自然和谐共生的理念强化标准间相互协调、相互补充,提升交通运输绿色治理能力水平。通过标准体系构建,优化标准化治理结构,增强标准化治理效能,提升标准化水平。

坚持突出重点,在重点领域和关键环节集中发力加快推进服务碳达峰和碳中和目标、以点带面实现突破性进展。全力拓展交能融合场景应用范围,完善交能融合政策标准体系。

坚持创新引领,加快科技创新成果转化为标准的进程保持标准体系建设的适度超前,鼓励结合地区特点制定地方性交通能源融合标准规范,鼓励交通运输企业和能源企业制定严于国家标准、行业标准的企业标准。

产业体系

市场需求驱动,深化支撑“源网荷储”互动的市场机制 将需求侧响应纳入服务市场,提高收益水平。加快衔接省(自治区、直辖市)间和跨省(自治区、直辖市)辅助服务市场,优化配置交通“源网荷储”调节资源。博弈策略优化,建立常态化实时需求侧响应激励机制探索建立需求响应常态化机制,遵循公平合理原则,建立长效的需求侧响应激励机制,需求侧资源能够依据激励手段主动参与系统调节需求。

市场行为约束,逐步健全负荷侧资源辅助服务竞价机制 建立负荷侧资源辅助服务市场,引导低成本市场主体积极参与,进一步完善负荷侧竞价机制,制定需求响应交易规范,优化市场监管办法。

量化目标整合,建立需求侧响应参与清洁能源消纳的交易机制 按照“谁受益、谁出资”原则,针对填谷需求侧响应,建立清洁能源消纳交易机制。

人才体系

营造优良环境,培育创新型高水平的交通与能源专业科技人才 坚持高精尖缺导向,培养一批高水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和创新团队。逐梦制造强国,打造素质优良的精通交通与能源领域复合型人才 弘扬劳模精神和工匠精神,造就一支素质优良的知识型、技能型、创新型的工程师军团。优化人才结构,提高领导队伍国际化创新力和领导力注重专业能力培养,增强干部队伍适应现代化综合交通与能源发展要求的能力,打造具有家国情怀和国际视野的交通与能源融合领域干部队伍。

【编辑: 任 燕】
【审核:余大鹏】
【终审:张波】

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