由中國科學技術(shù)協(xié)會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術(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（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，北京會場位于北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的亦創(chuàng)國際會展中心。

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

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、武漢理工大學首席教授、水路交通工程技術(shù)專家嚴新平發(fā)表精彩演講。

(資料圖)

以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實錄：

嚴新平：

非常感謝大會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。這個課題是由我、賈利民教授和楊勇平校長共同承擔的。我主要從事水路交通方面的研究，下面給大家匯報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，是實現(xiàn)雙碳目標和交通強國戰(zhàn)略的有力支撐。水路交通運輸特點是運載能力大，占全球90%以上進出口貨物運輸，在雙碳目標背景下，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進行各種標準規(guī)范和法規(guī)的治理，也提出了航運業(yè)的雙碳目標，2018年IMO發(fā)布溫室氣體減排初步戰(zhàn)略，提出至2050年將航運業(yè)的二氧化碳總排放量削減50%，并努力逐步實現(xiàn)零碳目標。

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力船舶，荷蘭也在進行多能源混動系統(tǒng)的設(shè)計，內(nèi)燃機也一直會存在，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、風能進行發(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)進行電力補充。

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，難以實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略需求。風光占比比較低，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-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，促進經(jīng)濟發(fā)展，也可以推動產(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主要元素來看。比如船舶是水路能源最重要的運載裝備，主要運能有兩個問題：一個是用能形式的特征分析，包括用柴油機，也有用電力推進，目前主要是柴油機發(fā)電，再采用電動化。也有少量的船舶，還有一些就是多能源混合動力。另外從運行狀態(tài)來說，船舶包括正常航行的用能，以及在進港之前進行靠泊，還有作業(yè)的時候的用能這三個方面的形式。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)展的一個非常重要的方向。包括油電混合動力系統(tǒng)，氣電混合動力系統(tǒng)，油電混合和儲能的裝置以及余熱回收和輔助動力。基礎(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，同時港口積極探索蓄電池儲能技術(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。從運載工具，船舶和港口裝備，自供能源到目前自洽，還有柴油機一統(tǒng)天下的格局，作為船舶動力這種格局肯定會打破，未來肯定是多能源發(fā)動的趨勢。

Lloyd’s List和 LR 最近對航運業(yè)利益相關(guān)者進行的一項調(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，這個結(jié)構(gòu)預(yù)計有很大的變化，氨和氫分別上升到19%和20%。所以柴油機一統(tǒng)天下這種船舶動力格局肯定會打破。未來不可能找到一種終極的能源作為船舶動力。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)的船舶動力推進模式主要是柴油主機，加齒輪箱和傳動軸還少不了一個舵，隨著電力系統(tǒng)的推動發(fā)展，逐步實現(xiàn)從傳統(tǒng)主機、齒輪箱+傳動軸+螺旋槳，到電機+傳動+螺旋槳的模式，到電機/螺旋槳，直驅(qū)模式。

水路交通有多樣化的特點，風、光、海洋能，不同的場景都有所應(yīng)用，同時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)進行發(fā)電，這樣的場景我們進行了一些數(shù)據(jù)計算。還是非常可觀的，如果真的能實現(xiàn)的話，對于航道來說也可以實現(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)，實現(xiàn)能源資產(chǎn)化。還有一個水路交通，在服務(wù)區(qū)如何利用風光進行發(fā)電，長江干線有31個水運航運服務(wù)區(qū)，真正能夠利用起來進行風光發(fā)電也是非常可觀的。

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

三、水路交通與能源融合的關(guān)鍵技術(shù)

要實現(xiàn)交通能源融合，有五個方面的關(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。這個至關(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，運輸網(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)計的時候，我們的規(guī)劃設(shè)計部門是不是能夠在規(guī)劃一個。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)的時候如何把能源供給，未來在這個航道里的運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。所以如果真的實現(xiàn)交通能源融合，設(shè)計規(guī)劃的時候如何把這個理念植入？如果設(shè)計規(guī)劃工作的時候就給它加以考慮，這是至關(guān)重要的。

第二，如何實現(xiàn)“風、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，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，供，用多個環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在所有船舶目前利用的新能源都是儲，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輸部，以及能源局也要發(fā)布一個綠色智能船舶發(fā)展指導(dǎo)意見，當時征求我的意見，我非常明確提出來，我建議3000噸以下的船要采用船電池，3000噸以上的純電池動力的續(xù)航力和純電池動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，我們做成標準模塊化集裝箱電池動力組，港口裝卸貨的時候同是換電。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動力，又是純電池動力，又是傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)動力，那么能源供應(yīng)體系就非常復(fù)雜會造成很大的浪費。

第五，多能接入局域電網(wǎng)優(yōu)化運行控制技術(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行探索。到2030年在錨地和動力設(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)河港推進的策略。

第五，我們也分析了水路交通能源融合存在六個方面的難點。一個是如何實現(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箱純電池動力，湖州到上海275公里的集裝箱運輸船，傳統(tǒng)的集裝箱船造一艘只要300萬，動力系統(tǒng)100萬，光電池就要500萬，用不起，但是我們用租電的模式，用另外一個系統(tǒng)建電站建充電設(shè)施，負責租給使用者，投入成本也是能源融合非常重要的一個影響因素。還有關(guān)鍵技術(shù)、標準法規(guī)的出臺。因為電池在船舶運輸里作為九類路線圖，到一個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伍這方面要有這種理念和這方面的技術(shù)的推進。

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，時間關(guān)系不一一匯報。

五、水路交通與能源融合的發(fā)展前景

最后給大家匯報一個案例，這也是賈利民教授和大家的支持下，我們團隊承擔了水運港船多能源融合技術(shù)集成應(yīng)用項目，寧波舟山港作為牽頭單位，研究我國港區(qū)“風、光、儲、氫”等多能源融合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；研究不同負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-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)負荷的匹配與優(yōu)化控制技術(shù)。這個項目我們針對幾個典型應(yīng)用場景，包括在流動基建，還有大型船舶進港通過拖輪才能進到碼頭。還有啟動設(shè)備，這三個典型場景，通過風和電發(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)進行的多能能源融合示范區(qū)的項目，包括綠氫制備系統(tǒng)，風光發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能子系統(tǒng)等等。

這是它整個示范區(qū)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，包括能源層、電網(wǎng)層、負荷層和控制層，這個項目正在執(zhí)行之中。

在此給大家匯報這些，感謝領(lǐng)導(dǎo)專家多年來對我們團隊關(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）