一、道路交通與能源體系融合發(fā)展已有頂層戰略
道路交通和能源行業(yè)同是國家戰略性、基礎性產(chǎn)業(yè)?!吨泄仓醒?國務(wù)院關(guān)于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意見(jiàn)》明確提出,要加快推進(jìn)低碳交通運輸體系建設,積極發(fā)展非化石能源。深入推進(jìn)交能融合發(fā)展,因地制宜依托交通基礎設施開(kāi)發(fā)風(fēng)、光等可再生能源,加快運輸裝備新能源與清潔能源推廣應用,推動(dòng)道路交通和能源行業(yè)融合低碳發(fā)展轉型升級,將助力交通行業(yè)由能源“消費者”向“產(chǎn)銷(xiāo)者”轉變,支撐國家“雙碳”戰略目標。
推動(dòng)道路交通和能源深度融合發(fā)展,是兩大行業(yè)發(fā)展方式的重大革命?!督煌◤妵ㄔO綱要》強調,要加速交通基礎設施網(wǎng)、運輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò )的融合發(fā)展,優(yōu)化交通能源結構。在2023年12月國家發(fā)改委等部門(mén)聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加強新能源汽車(chē)與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見(jiàn)》中指出,要大力培育車(chē)網(wǎng)融合互動(dòng)新型產(chǎn)業(yè)生態(tài),有力支撐高質(zhì)量充電基礎設施體系構建和新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。深入挖掘交能融合發(fā)展蘊含的減污降碳綜合效益,是可持續發(fā)展愿景下道路交通發(fā)展的新方向,對于推動(dòng)交通產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、加快建設交通強國、高質(zhì)量構建現代化綜合立體交通體系意義重大。
二、道路交通與能源體系現狀及發(fā)展趨勢
1.汽車(chē)保有量穩步提升,新能源汽車(chē)保有量快速增加。
我國汽車(chē)行業(yè)正在加速向新能源轉型,傳統燃油車(chē)保有量預計2025~2030年達峰。2021~2023年我國汽車(chē)保有量分別為3.02億輛、3.19億輛、3.36億輛,新能源汽車(chē)保有量分別為784萬(wàn)輛、1310萬(wàn)輛、2041萬(wàn)輛,新能源汽車(chē)的年均復合增速(61.3%)顯著(zhù)高于汽車(chē)整體水平(5.5%)。預計2025年、2030年、2035年我國汽車(chē)保有量分別為3.6億輛、4.2億輛、4.9億輛,其中新能源汽車(chē)保有量分別為4000萬(wàn)輛、1億輛、1.6億輛。2025~2030年傳統燃油車(chē)保有量或將達到峰值3.2億輛,新能源汽車(chē)實(shí)現對傳統燃油車(chē)的加速替代。
2.能源需求不斷攀升,新能源供給占比快速增加。
隨著(zhù)能源消費總量及燃油車(chē)保有量達峰,道路運輸能源消耗將由汽柴油需求轉向電力需求。2021~2023年,我國能源消費總量分別為52.4億、54.1億、57.2億噸標準煤,原油對外依存度保持在72%左右。預計到2025年、2030年,我國能源消費總量將達到58億、59億噸標準煤;2035年,我國能源消費總量基本達峰,約為60億噸標準煤。2021~2023年,我國道路運輸能源消費總量分別為3.1億、3.7億及4.4億噸標準煤,預計2025年、2030年、2035年將下降為4.0億、3.7億及3.3億噸標準煤。
新能源裝機規模保持快速增長(cháng),供電占比持續穩定提升。2021~2023年,我國發(fā)電裝機容量分別為23億、26億及29億千瓦,其中新能源發(fā)電裝機容量分別為11億、12億及15億千瓦。預計到2025年、2030年、2035年,我國發(fā)電裝機容量將達到34億、46億及59億千瓦,其中新能源發(fā)電裝機容量將達到20億、28億及40億千瓦。2021~2023年,全國發(fā)電量分別為8.4萬(wàn)億、8.5萬(wàn)億及9.3萬(wàn)億千瓦時(shí),其中新能源發(fā)電量占比分別為32%、31%、34%。預計到2025年、2030年、2035年,全國發(fā)電量將達到10.4萬(wàn)億、13.1萬(wàn)億及15.9萬(wàn)億千瓦時(shí),其中新能源發(fā)電量占比將達到35%、37%及39%。
3.儲能規模持續擴大,新型儲能需求快速增加。
近年來(lái),我國儲能總裝機規模高速增長(cháng),以鋰電、氫儲為主的新型儲能將成為驅動(dòng)儲能總裝機規模向上的核心增量。
2021~2023年,我國儲能總裝機規模分別為45.8GW、67GW、86.5GW,年均復合增長(cháng)率約37%,其中傳統抽水蓄能分別占比86.2%、79.3%、59.4%,新型儲能裝機規模分別占比12%、16.4%、24%,新型儲能新增裝機能量分別為4.9GWh、7.9GWh、46.4GWh。預計2025年、2030年、2035年,我國儲能累計總裝機規模分別為160GW、250GW、330GW,新型儲能累計裝機規模分別為59GW、120GW、180GW,裝機能量分別為122GWh、255GWh、381GWh,抽水蓄能累計裝機規模比重或縮減至45%。針對新型儲能,預計2025年、2030年、2035年電化學(xué)儲能累計裝機規模分別為25GW、36GW、66GW,鋰電池仍占主導地位,鈉離子電池、液流電池為輔;中大規模長(cháng)時(shí)氫儲能累計裝機規模為30MW、140MW、630MW,體量仍較小,2060年有望達到120GW。
三、道路交通與能源體系融合發(fā)展有其必要性
1.新能源電力體系具有間歇性、隨機性、波動(dòng)性。
以新能源為主體的新型電力系統將逐步成為供電主體,但是新能源發(fā)電在很大程度上有依賴(lài)自然資源的特性。一是新能源發(fā)電具有間歇性,光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受到光照強度、風(fēng)力大小等自然條件的直接影響,電力供應易出現間斷;二是新能源發(fā)電具有隨機性,由于天氣變化、設備狀態(tài)等多種因素的影響,實(shí)際發(fā)電量與預測值存在偏差;三是新能源發(fā)電具有波動(dòng)性,發(fā)電出力在不同時(shí)間尺度上顯著(zhù)變化,如在不同時(shí)段,新能源發(fā)電量可能會(huì )有較大的波動(dòng)。新能源發(fā)電的間歇性、隨機性和波動(dòng)性是其固有的特性,使得新能源電力的預測、調度和利用變得更為復雜和困難。
2.新能源汽車(chē)對電網(wǎng)負荷影響持續增加。
首先,新能源汽車(chē)市場(chǎng)規??焖贁U大,增長(cháng)的充電需求和大功率充電樁將加大電網(wǎng)負荷。根據預測,2030年我國新能源汽車(chē)保有量約1億輛,充電樁保有量約4500萬(wàn)個(gè),發(fā)電裝機容量為46億千瓦。在無(wú)充電功率限制情況下,充電樁合計充電功率約28億千瓦,新能源汽車(chē)同時(shí)充電功率可達3.2億千瓦,充電對電網(wǎng)的負荷占比將達到10%左右。此外,無(wú)序充電現象也加劇了電網(wǎng)負荷的波動(dòng)。電動(dòng)汽車(chē)充電的時(shí)間和功率具有不確定性,大量用戶(hù)在高峰時(shí)段進(jìn)行充電,電網(wǎng)將出現“峰上加峰”的現象;電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)的位置和容量也存在隨機性,充電設施分布不均,局部電網(wǎng)可能面臨較大的供電壓力。
3.儲能連接道路交通與能源體系的作用尚未體現。
儲能可有效提高電網(wǎng)穩定性、優(yōu)化充電體驗、實(shí)現電網(wǎng)側削峰填谷。隨著(zhù)新能源汽車(chē)市場(chǎng)快速增長(cháng),儲能作為源-網(wǎng)-荷-儲的重要一環(huán),將承擔連接電網(wǎng)和新能源汽車(chē)的穩壓器和蓄水池的作用,在電力不足時(shí)補充電能,為新能源汽車(chē)提供穩定的充電環(huán)境。根據預測,2030年我國新能源汽車(chē)同時(shí)充電功率可達3.2億千瓦,電化學(xué)儲能累計裝機規模為36GW,電化學(xué)儲能放電功率占新能源汽車(chē)充電功率的比例為11.25%,其規模尚不能平衡電力供給和新能源汽車(chē)充電需求。
4.數據在源-網(wǎng)-荷-儲-車(chē)-樁-碳中的作用越來(lái)越強。
隨著(zhù)交通與新型電力系統融合發(fā)展,形成源-網(wǎng)-荷-儲-車(chē)-樁-碳多要素協(xié)同發(fā)展,新模式、新場(chǎng)景、新成果不斷涌現,各環(huán)節數據信息海量發(fā)展。在系統運行方面,數據在發(fā)電設備實(shí)時(shí)監測、用電負荷精準預測、儲能設備高效運行、充電設施優(yōu)化布局、碳足跡全生命周期管理等各方面將起到重要決策作用,進(jìn)而推動(dòng)以電力為核心的交通能源體系實(shí)現多種能源的高效轉化和利用。在系統管理方面,數據可以幫助相關(guān)部門(mén)更好地開(kāi)展頂層設計、財政補貼等,助力源-網(wǎng)-荷-儲-車(chē)-樁-碳智慧融合發(fā)展。
四、道路交通與能源體系融合發(fā)展的四大目標
1.逐步實(shí)現道路交通行業(yè)“雙碳”目標。
目前新能源汽車(chē)僅實(shí)現了能源應用端的低碳化,而能源生產(chǎn)端仍以火力發(fā)電為主,占比66%,生產(chǎn)端電能并未實(shí)現低碳生產(chǎn)。推進(jìn)交能融合發(fā)展,逐步形成新能源汽車(chē)與能源耦合聯(lián)動(dòng)機制,將實(shí)現道路交通用能從生產(chǎn)端到應用端的低碳化。
2.推動(dòng)新能源汽車(chē)可持續發(fā)展。
隨著(zhù)新能源汽車(chē)保有量逐年增加,電網(wǎng)面臨的負荷沖擊逐年加大,若不能滿(mǎn)足日常充電需求,會(huì )影響消費者對新能源汽車(chē)的購買(mǎi)意愿。通過(guò)交能融合,可提升能源利用效率,降低電網(wǎng)負荷壓力,為新能源汽車(chē)提供穩定可靠的充電環(huán)境,保障新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展。
3.實(shí)現新能源汽車(chē)智能有序高效補能。
現階段新能源汽車(chē)的無(wú)序充電不但會(huì )影響自身充電功率,還可能導致新能源供電設施失能失效。據測算,如果2030年新能源汽車(chē)無(wú)序充電,會(huì )導致國網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區域峰值負荷增加1.53億千瓦,相當于區域峰值負荷的11%左右。因此,亟需通過(guò)大數據調度以及峰電谷電價(jià)格機制等調節方式,引導新能源汽車(chē)從無(wú)序充電向智能有序充電發(fā)展。未來(lái),隨著(zhù)V2G等交能融合項目的示范應用推廣,將實(shí)現智能有序高效補能。
4.推動(dòng)源-網(wǎng)-荷-儲-車(chē)-樁-碳的智能化、數字化。
以智能化、數字化等新質(zhì)生產(chǎn)力賦能源、網(wǎng)、荷、儲、車(chē)、樁、碳各端,可釋放能源數據要素價(jià)值潛力,實(shí)現發(fā)電側與用電側的高效調節與精準匹配,有效提升能源數字化智能化發(fā)展水平,實(shí)現源-網(wǎng)-荷-儲-車(chē)-樁-碳全鏈條多能互補與科學(xué)用能。