由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、北京市人民政府、海南省人民政府、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家能源局聯(lián)合主辦的第四屆世界新能源汽車大會(huì)（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結(jié)合的方式召開。其中，北京會(huì)場位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的亦創(chuàng)國際會(huì)展中心。

大會(huì)由中國汽車工程學(xué)會(huì)等單位承辦，將以“碳中和愿景下的全面電動(dòng)化與全球合作”為主題，邀請全球各國政產(chǎn)學(xué)研界代表展開研討。本次大會(huì)將包含20多場會(huì)議、13,000平米技術(shù)展覽及多場同期活動(dòng)，200多名政府高層領(lǐng)導(dǎo)、海外機(jī)構(gòu)官員、全球企業(yè)領(lǐng)袖、院士及行業(yè)專家等出席大會(huì)發(fā)表演講。

(資料圖片僅供參考)

其中，在8月26日舉辦的專題論壇：“交通與能源融合論壇”上，中國工程院院士、武漢理工大學(xué)首席教授、水路交通工程技術(shù)專家嚴(yán)新平發(fā)表精彩演講。

以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄：

嚴(yán)新平：

非常感謝大會(huì)邀請我分享最近剛剛結(jié)束的我國交通能源融合研究課題。這個(gè)課題是由我、賈利民教授和楊勇平校長共同承擔(dān)的。我主要從事水路交通方面的研究，下面給大家匯報(bào)一下我們這方面的研究情況。

一、水路交通與能源融合的背景及意義

綠色、低碳是國內(nèi)外水路交通發(fā)展的必然趨勢，是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)和交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的有力支撐。水路交通運(yùn)輸特點(diǎn)是運(yùn)載能力大，占全球90%以上進(jìn)出口貨物運(yùn)輸，在雙碳目標(biāo)背景下，我們國家水路交通仍然面臨著減排的壓力，碳排放2020年1.2億噸，2030年1.45億噸。水路交通國際海事組織IMO進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和法規(guī)的治理，也提出了航運(yùn)業(yè)的雙碳目標(biāo)，2018年IMO發(fā)布溫室氣體減排初步戰(zhàn)略，提出至2050年將航運(yùn)業(yè)的二氧化碳總排放量削減50%，并努力逐步實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)。

水路交通與能源融合的內(nèi)涵是以可再生能源充分利用、能源自洽為目的的水路交通與能源融合發(fā)展模式。國際范圍來看，各個(gè)國家努力探索各方面的技術(shù)，新加坡搭建了大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)。水路交通裝備能源自洽方面國外也正在積極探索，比如說挪威提出零排放氫動(dòng)力船舶，荷蘭也在進(jìn)行多能源混動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，內(nèi)燃機(jī)也一直會(huì)存在，氨和氫可以用燃料電池，把燃油換成氨或者氫燃料是水路交通業(yè)界積極探索的一個(gè)技術(shù)。

國外也在研究如何向陸地基礎(chǔ)設(shè)施加油站或者換電站模式，在海上建立新型設(shè)施，利用太陽能、風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電制氨，然后沿途船舶穿梭加油，這些技術(shù)都在探索之中。

我國江陰港、青島港、天津港都在利用太陽能和氫能的應(yīng)用，大型船舶上也探索光伏系統(tǒng)進(jìn)行電力補(bǔ)充。

盡管國內(nèi)外都有這方面的探索，但是一些關(guān)鍵技術(shù)，特別是成套的技術(shù)體系和裝備仍然有很多需要發(fā)展的方面。比如說目前主要是應(yīng)用模式比較單一，綠能占比比較低，難以實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略需求。風(fēng)光占比比較低，高比例新能源接入的電力系統(tǒng)的調(diào)控技術(shù)存在瓶頸。港口綠氫制-儲(chǔ)-注-供一體化應(yīng)用空白。所以水路交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色化與能源自洽，作業(yè)裝備綠氫供能，船舶綠色岸電等技術(shù)需要系統(tǒng)研究。水路交通與能源融合的意義是餞行國家戰(zhàn)略，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也可以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

二、水路交通用能特征及能源化潛力

水路交通用能特征主要從水路交通幾個(gè)主要元素來看。比如船舶是水路能源最重要的運(yùn)載裝備，主要運(yùn)能有兩個(gè)問題：一個(gè)是用能形式的特征分析，包括用柴油機(jī)，也有用電力推進(jìn)，目前主要是柴油機(jī)發(fā)電，再采用電動(dòng)化。也有少量的船舶，還有一些就是多能源混合動(dòng)力。另外從運(yùn)行狀態(tài)來說，船舶包括正常航行的用能，以及在進(jìn)港之前進(jìn)行靠泊，還有作業(yè)的時(shí)候的用能這三個(gè)方面的形式。水路交通基礎(chǔ)設(shè)施方面，我們的用能包括用柴油，也有太陽能、風(fēng)能以及公網(wǎng)電源供應(yīng)，它的消耗形式包括港口、樞紐裝備用能、交通用能、在港船舶用能等。

水路交通用能形態(tài)方面，船舶用能形態(tài)有柴油、風(fēng)能、太陽能，很多是二次能源，像太陽能和LNG，這些都有它的應(yīng)用特點(diǎn)和應(yīng)用場景。對于基礎(chǔ)設(shè)施主要是柴油和汽油這種二次能源，停泊的船舶用能大部分以柴油發(fā)電為主。其他的可再生能源正在逐步得到應(yīng)用和推廣。

在用能模式方面，對于船舶來說，多能源綜合應(yīng)用是將來發(fā)展的一個(gè)非常重要的方向。包括油電混合動(dòng)力系統(tǒng)，氣電混合動(dòng)力系統(tǒng)，油電混合和儲(chǔ)能的裝置以及余熱回收和輔助動(dòng)力?；A(chǔ)設(shè)施的用電方式也包括了靠岸的船舶要求使用岸電減少船舶輔助發(fā)電對港口排放的影響，同時(shí)港口積極探索蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)和油改電等技術(shù)。

從未來水路交通用能研發(fā)趨勢來看，以不同的角度來看，比如以燃料角度，中碳燃料到低碳到未來零碳，用氨或者氫。從低品位能源向高品質(zhì)能源發(fā)展。從運(yùn)載工具，船舶和港口裝備，自供能源到目前自洽，還有柴油機(jī)一統(tǒng)天下的格局，作為船舶動(dòng)力這種格局肯定會(huì)打破，未來肯定是多能源發(fā)動(dòng)的趨勢。

Lloyd’s List和 LR 最近對航運(yùn)業(yè)利益相關(guān)者進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查預(yù)示未來水路交通用能變化趨勢，2030年液化天然氣和現(xiàn)有的柴油動(dòng)力仍然是主題，各占20%。其他的包括氨和氫只有7%和8%的份額。但是到2050年，這個(gè)結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)有很大的變化，氨和氫分別上升到19%和20%。所以柴油機(jī)一統(tǒng)天下這種船舶動(dòng)力格局肯定會(huì)打破。未來不可能找到一種終極的能源作為船舶動(dòng)力。但是多能源也在不斷的變化，這也是為什么國外的這些航運(yùn)公司包括我們國家都在努力尋找新型能源因素的原因。

對于用能需求演化，傳統(tǒng)的船舶動(dòng)力推進(jìn)模式主要是柴油主機(jī)，加齒輪箱和傳動(dòng)軸還少不了一個(gè)舵，隨著電力系統(tǒng)的推動(dòng)發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)主機(jī)、齒輪箱+傳動(dòng)軸+螺旋槳，到電機(jī)+傳動(dòng)+螺旋槳的模式，到電機(jī)/螺旋槳，直驅(qū)模式。

水路交通有多樣化的特點(diǎn)，風(fēng)、光、海洋能，不同的場景都有所應(yīng)用，同時(shí)這些能源各有它的一些差異。

我們國家交通資產(chǎn)能源化潛力，在戰(zhàn)略研究的時(shí)候也做了一些分析，我們也是參照賈利民教授他們在道路交通、軌道交通從樂觀場景到一般場景在港區(qū)有30%/10%的面積都能夠鋪設(shè)太陽能光伏系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，這樣的場景我們進(jìn)行了一些數(shù)據(jù)計(jì)算。還是非?？捎^的，如果真的能實(shí)現(xiàn)的話，對于航道來說也可以實(shí)現(xiàn)這方面的應(yīng)用，我們在航道暗線方面，除了有城市有觀光的平臺，更重要的能不能在沿線布設(shè)太陽光伏系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源資產(chǎn)化。還有一個(gè)水路交通，在服務(wù)區(qū)如何利用風(fēng)光進(jìn)行發(fā)電，長江干線有31個(gè)水運(yùn)航運(yùn)服務(wù)區(qū)，真正能夠利用起來進(jìn)行風(fēng)光發(fā)電也是非?？捎^的。

從交通用能需求來說，有一個(gè)數(shù)據(jù)，2019年我國交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)和郵電通訊業(yè)能源消費(fèi)總量約為43909萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤約合35688.8億千瓦時(shí)；水路交通2084.8億千瓦時(shí)。從這個(gè)方面來看未來隨著交通發(fā)展這種數(shù)據(jù)還會(huì)增加。這就是我們?yōu)槭裁匆欢ㄒ_展能源交通融合一個(gè)非常重要的前提。

三、水路交通與能源融合的關(guān)鍵技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)交通能源融合，有五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：

第一、水路交通基礎(chǔ)設(shè)施自然稟賦能源體系設(shè)計(jì)。這個(gè)至關(guān)重要。我們現(xiàn)在做的所有工業(yè)都是后處理，能不能在航道建設(shè)的同時(shí)，運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)和能源供給網(wǎng)和通訊設(shè)施保障網(wǎng)，四網(wǎng)融合有幾年了，理念非常好。但是我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們的規(guī)劃設(shè)計(jì)部門是不是能夠在規(guī)劃一個(gè)。比如說我最近去南寧，南京廣西要開通出海通道，廣西現(xiàn)在的出海通道是要通過西江到珠江到廣州出海，他們要建140公里的平路運(yùn)河，從南京開挖到青州港，大部分是既有的，沒有利用的航道。最近給劉書記他們提了建議，我們不僅要有一江好水，一江好水要行好船，關(guān)鍵是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的時(shí)候如何把能源供給，未來在這個(gè)航道里的運(yùn)行船舶肯定是新能源船舶，不能是冒煙的船舶。這樣的話就應(yīng)該把能源基礎(chǔ)設(shè)施和包括通訊網(wǎng)絡(luò)都能夠同步加以建設(shè)，而不僅僅是把航道挖好就行。所以如果真的實(shí)現(xiàn)交通能源融合，設(shè)計(jì)規(guī)劃的時(shí)候如何把這個(gè)理念植入？如果設(shè)計(jì)規(guī)劃工作的時(shí)候就給它加以考慮，這是至關(guān)重要的。

第二，如何實(shí)現(xiàn)“風(fēng)、光、電、氫”多能源系統(tǒng)融合模式及匹配方法。不同的能源各有特點(diǎn)，在什么樣的場景下采用什么能源最合適。

第三，多能源系統(tǒng)的能源捕獲與穩(wěn)定控制技術(shù)問題。

第四，每一種能源利用一定要考慮能源的制造生產(chǎn)，加注，儲(chǔ)，供，用多個(gè)環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在所有船舶目前利用的新能源都是儲(chǔ)，現(xiàn)在很多能源可以便捷加上油，如同汽車在陸地上很多加油站可以加汽油柴油一樣的道理。所以工信部和交通運(yùn)輸部，以及能源局也要發(fā)布一個(gè)綠色智能船舶發(fā)展指導(dǎo)意見，當(dāng)時(shí)征求我的意見，我非常明確提出來，我建議3000噸以下的船要采用船電池，3000噸以上的純電池動(dòng)力的續(xù)航力和純電池動(dòng)力安全性有很大的挑戰(zhàn)，應(yīng)該以LNG，低碳能源作為過渡。2030年或者2050年以后直接用氨能源。意思就是我們不應(yīng)該在不同的航道航線上部署多種能源。如果3000噸以下運(yùn)河水網(wǎng)地區(qū)，將來只要建充電站換電裝置。我們在水路交通也是船電分離，我們做成標(biāo)準(zhǔn)模塊化集裝箱電池動(dòng)力組，港口裝卸貨的時(shí)候同是換電。傳統(tǒng)是買油開船，未來是租電開船，這是一種新的業(yè)態(tài)。如果在水網(wǎng)地區(qū)又是LNG動(dòng)力，又是純電池動(dòng)力，又是傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)動(dòng)力，那么能源供應(yīng)體系就非常復(fù)雜會(huì)造成很大的浪費(fèi)。

第五，多能接入局域電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行控制技術(shù)。

四、水路交通與能源融合的發(fā)展思路

第一是發(fā)展原則。我們也提到三步走，2021年到2025年，主要是在一些港口進(jìn)行探索。到2030年在錨地和動(dòng)力設(shè)備上探索。未來在沿海和內(nèi)河自然稟賦缺乏的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)余電上網(wǎng)模式，構(gòu)建多層級一體化水路交通能源融合的體系。

第二是發(fā)展思路。包括如何解決源屬性、網(wǎng)屬性、荷屬性、儲(chǔ)屬性。構(gòu)建新型的能源交通體系。

第三是水路交通與能源融合場景。場景包括港口和運(yùn)載工具、水上服務(wù)區(qū)、錨地和航道這些環(huán)節(jié)和要素都有待交通能源融合發(fā)展，充分挖掘太陽能、風(fēng)能、潮汐能的融合。

第四是發(fā)展路徑。逐步從沿海港向內(nèi)河港推進(jìn)的策略。

第五，我們也分析了水路交通能源融合存在六個(gè)方面的難點(diǎn)。一個(gè)是如何實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略定位。第二能源融合扶持政策，現(xiàn)在有些省和市出臺了新能源船舶造新船的補(bǔ)貼，包括廣東和江蘇都有。第三就是投入的成本問題，我們在浙江湖州做64箱純電池動(dòng)力，湖州到上海275公里的集裝箱運(yùn)輸船，傳統(tǒng)的集裝箱船造一艘只要300萬，動(dòng)力系統(tǒng)100萬，光電池就要500萬，用不起，但是我們用租電的模式，用另外一個(gè)系統(tǒng)建電站建充電設(shè)施，負(fù)責(zé)租給使用者，投入成本也是能源融合非常重要的一個(gè)影響因素。還有關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的出臺。因?yàn)殡姵卦诖斑\(yùn)輸里作為九類路線圖，到一個(gè)港口不是隨便可以裝卸，有指定區(qū)域才能裝卸。這樣的法規(guī)你要是不突破的話，是很難的。所以我們跟海事局都在做這方面的交流。最后很重要的是人才隊(duì)伍這方面要有這種理念和這方面的技術(shù)的推進(jìn)。

第六，我們在政策層面、技術(shù)層面和人才培養(yǎng)層面提出了一些建議，時(shí)間關(guān)系不一一匯報(bào)。

五、水路交通與能源融合的發(fā)展前景

最后給大家匯報(bào)一個(gè)案例，這也是賈利民教授和大家的支持下，我們團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了水運(yùn)港船多能源融合技術(shù)集成應(yīng)用項(xiàng)目，寧波舟山港作為牽頭單位，研究我國港區(qū)“風(fēng)、光、儲(chǔ)、氫”等多能源融合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；研究不同負(fù)荷及特征各異能源的捕獲、變換與控制技術(shù)；研發(fā)與港-船多能源融合系統(tǒng)相適應(yīng)的氫氣注-儲(chǔ)-供系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)等關(guān)鍵裝備；研究港-船多能源融合系統(tǒng)與港區(qū)負(fù)荷的匹配與優(yōu)化控制技術(shù)。這個(gè)項(xiàng)目我們針對幾個(gè)典型應(yīng)用場景，包括在流動(dòng)基建，還有大型船舶進(jìn)港通過拖輪才能進(jìn)到碼頭。還有啟動(dòng)設(shè)備，這三個(gè)典型場景，通過風(fēng)和電發(fā)電再制氫。這就是寧波舟山港在北山集裝箱公司穿山港區(qū)進(jìn)行的多能能源融合示范區(qū)的項(xiàng)目，包括綠氫制備系統(tǒng)，風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能子系統(tǒng)等等。

這是它整個(gè)示范區(qū)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括能源層、電網(wǎng)層、負(fù)荷層和控制層，這個(gè)項(xiàng)目正在執(zhí)行之中。

在此給大家匯報(bào)這些，感謝領(lǐng)導(dǎo)專家多年來對我們團(tuán)隊(duì)關(guān)心指導(dǎo)和幫助。謝謝大家！

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）