由中國科學技術協會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局聯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、線下相結合的方式召開。其中，北京會場位于北京經濟技術開發區的亦創國際會展中心。
(資料圖)
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平米技術展覽及多場同期活動，200多名政府高層領導、海外機構官員、全球企業領袖、院士及行業專家等出席大會發表演講。
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、水路交通工程技術專家嚴新平發表精彩演講。
以下內容為現場演講實錄：
嚴新平：
非常感謝大會邀請我分享最近剛剛結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、低碳是國內外水路交通發展的必然趨勢，是實現雙碳目標和交通強國戰略的有力支撐。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進行各種標準規范和法規的治理，也提出了航運業的雙碳目標，2018年IMO發布溫室氣體減排初步戰略，提出至2050年將航運業的二氧化碳總排放量削減50%，并努力逐步實現零碳目標。
水路交通與能源融合的內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展模式。國際范圍來看，各個國家努力探索各方面的技術，新加坡搭建了大規模的光伏發電系統。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的設計，內燃機也一直會存在，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界積極探索的一個技術。
國外也在研究如何向陸地基礎設施加油站或者換電站模式，在海上建立新型設施，利用太陽能、風能進行發電制氨，然后沿途船舶穿梭加油，這些技術都在探索之中。
我國江陰港、青島港、天津港都在利用太陽能和氫能的應用，大型船舶上也探索光伏系統進行電力補充。
盡管國內外都有這方面的探索，但是一些關鍵技術，特別是成套的技術體系和裝備仍然有很多需要發展的方面。比如說目前主要是應用模式比較單一，綠能占比比較低，難以實現雙碳戰略需求。風光占比比較低，高比例新能源接入的電力系統的調控技術存在瓶頸。港口綠氫制-儲-注-供一體化應用空白。所以水路交通基礎設施綠色化與能源自洽，作業裝備綠氫供能，船舶綠色岸電等技術需要系統研究。水路交通與能源融合的意義是餞行國家戰略，促進經濟發展，也可以推動產業發展。
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，還有作業的時候的用能這三個方面的形式。水路交通基礎設施方面，我們的用能包括用柴油，也有太陽能、風能以及公網電源供應，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。
水路交通用能形態方面，船舶用能形態有柴油、風能、太陽能，很多是二次能源，像太陽能和LNG，這些都有它的應用特點和應用場景。對于基礎設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電為主。其他的可再生能源正在逐步得到應用和推廣。
在用能模式方面，對于船舶來說，多能源綜合應用是將來發展的一個非常重要的方向。包括油電混合動力系統，氣電混合動力系統，油電混合和儲能的裝置以及余熱回收和輔助動力?；A設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電對港口排放的影響，同時港口積極探索蓄電池儲能技術和油改電等技術。
從未來水路交通用能研發趨勢來看，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能源發展。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動的趨勢。
Lloyd’s List和 LR 最近對航運業利益相關者進行的一項調查預示未來水路交通用能變化趨勢，2030年液化天然氣和現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，這個結構預計有很大的變化，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，隨著電力系統的推動發展，逐步實現從傳統主機、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用，同時這些能源各有它的一些差異。
我們國家交通資產能源化潛力，在戰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有30%/10%的面積都能夠鋪設太陽能光伏系統進行發電，這樣的場景我們進行了一些數據計算。還是非常可觀的，如果真的能實現的話，對于航道來說也可以實現這方面的應用，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太陽光伏系統，實現能源資產化。還有一個水路交通，在服務區如何利用風光進行發電，長江干線有31個水運航運服務區，真正能夠利用起來進行風光發電也是非?？捎^的。
從交通用能需求來說，有一個數據，2019年我國交通運輸倉儲和郵電通訊業能源消費總量約為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展這種數據還會增加。這就是我們為什么一定要開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鍵技術
要實現交通能源融合，有五個方面的關鍵技術：
第一、水路交通基礎設施自然稟賦能源體系設計。這個至關重要。我們現在做的所有工業都是后處理，能不能在航道建設的同時，運輸網絡，基礎設施網和能源供給網和通訊設施保障網，四網融合有幾年了，理念非常好。但是我們在設計的時候，我們的規劃設計部門是不是能夠在規劃一個。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，關鍵是基礎設施建設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。這樣的話就應該把能源基礎設施和包括通訊網絡都能夠同步加以建設，而不僅僅是把航道挖好就行。所以如果真的實現交通能源融合，設計規劃的時候如何把這個理念植入？如果設計規劃工作的時候就給它加以考慮，這是至關重要的。
第二，如何實現“風、光、電、氫”多能源系統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，多能源系統的能源捕獲與穩定控制技術問題。
第四，每一種能源利用一定要考慮能源的制造生產，加注，儲，供，用多個環節。
現在所有船舶目前利用的新能源都是儲，現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，以及能源局也要發布一個綠色智能船舶發展指導意見，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航力和純電池動力安全性有很大的挑戰，應該以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噸以下運河水網地區，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。傳統是買油開船，未來是租電開船，這是一種新的業態。如果在水網地區又是LNG動力，又是純電池動力，又是傳統的產業動力，那么能源供應體系就非常復雜會造成很大的浪費。
第五，多能接入局域電網優化運行控制技術。
四、水路交通與能源融合的發展思路
第一是發展原則。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年在錨地和動力設備上探索。未來在沿海和內河自然稟賦缺乏的區域實現余電上網模式，構建多層級一體化水路交通能源融合的體系。
第二是發展思路。包括如何解決源屬性、網屬性、荷屬性、儲屬性。構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、水上服務區、錨地和航道這些環節和要素都有待交通能源融合發展，充分挖掘太陽能、風能、潮汐能的融合。
第四是發展路徑。逐步從沿海港向內河港推進的策略。
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。一個是如何實現戰略定位。第二能源融合扶持政策，現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，傳統的集裝箱船造一艘只要300萬，動力系統100萬，光電池就要500萬，用不起，但是我們用租電的模式，用另外一個系統建電站建充電設施，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。還有關鍵技術、標準法規的出臺。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，有指定區域才能裝卸。這樣的法規你要是不突破的話，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的推進。
第六，我們在政策層面、技術層面和人才培養層面提出了一些建議，時間關系不一一匯報。
五、水路交通與能源融合的發展前景
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集成應用項目，寧波舟山港作為牽頭單位，研究我國港區“風、光、儲、氫”等多能源融合系統網絡構架；研究不同負荷及特征各異能源的捕獲、變換與控制技術；研發與港-船多能源融合系統相適應的氫氣注-儲-供系統和能量管理系統等關鍵裝備；研究港-船多能源融合系統與港區負荷的匹配與優化控制技術。這個項目我們針對幾個典型應用場景，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。還有啟動設備，這三個典型場景，通過風和電發電再制氫。這就是寧波舟山港在北山集裝箱公司穿山港區進行的多能能源融合示范區的項目，包括綠氫制備系統，風光發電系統和光伏發電系統和儲能子系統等等。
這是它整個示范區系統的拓撲結構，包括能源層、電網層、負荷層和控制層，這個項目正在執行之中。
在此給大家匯報這些，感謝領導專家多年來對我們團隊關心指導和幫助。謝謝大家！
（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱）
