江蘇省交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議

蔣 偉,汪其超

(華設(shè)設(shè)計集團(tuán),江蘇 南京 210042)

0 引言

交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)是以高能效、低排放、高服務(wù)水平為基本特征的交通運(yùn)輸領(lǐng)域先進(jìn)科技[1]。黨的二十大報告將“推動綠色發(fā)展,促進(jìn)人與自然和諧共生”作為建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的重要任務(wù),指出要推動形成綠色低碳的生產(chǎn)方式和生活方式。隨著客貨運(yùn)輸、公路、港口航道、城市交通、智慧交通等多領(lǐng)域的科技創(chuàng)新不斷深入,用能結(jié)構(gòu)、降低碳排放、提高能源效率的發(fā)展目標(biāo)逐步實(shí)現(xiàn),同時也出現(xiàn)了碳減排技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程不協(xié)調(diào)、政策與資金保障不充分、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力度不足等現(xiàn)實(shí)問題。本文旨在總結(jié)分析近年來交通運(yùn)輸領(lǐng)域先進(jìn)碳減排技術(shù)成果,結(jié)合江蘇省交通運(yùn)輸綠色低碳發(fā)展經(jīng)驗(yàn),從科技角度探索交通運(yùn)輸綠色低碳發(fā)展思路。

1 碳減排發(fā)展政策及實(shí)踐

1.1 碳減排技術(shù)法規(guī)政策

為進(jìn)一步高質(zhì)量推動“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實(shí)施,促進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)可持續(xù)發(fā)展,中共中央、國務(wù)院及各級交通運(yùn)輸主管部門出臺了一系列法規(guī)政策[2],為交通運(yùn)輸節(jié)能低碳技術(shù)的發(fā)展指明了方向。2018年以來節(jié)能低碳技術(shù)發(fā)展相關(guān)文件如表1所示。

表1 2018年以來節(jié)能低碳技術(shù)相關(guān)法規(guī)政策文件

綜合以上法規(guī)政策要求,大力發(fā)展交通運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù),加大節(jié)能低碳技術(shù)推廣力度,既是國家、地方“雙碳”工作的要求,也是交通運(yùn)輸行業(yè)的重點(diǎn)工作方向。

1.2 江蘇省交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

近年來,江蘇省各級交通運(yùn)輸部門持續(xù)推進(jìn)節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)保、污染防治等工作。2022年,江蘇省交通運(yùn)輸廳在全省開展綠色交通項(xiàng)目創(chuàng)建工作,完成綠色交通主題性、區(qū)域性和港口粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目23個,帶動社會節(jié)能減排投資8.5億元,實(shí)現(xiàn)年節(jié)能3.2萬噸標(biāo)煤、替代燃料7 272噸標(biāo)油。

與此同時,江蘇省交通運(yùn)輸廳編制發(fā)布了《江蘇省交通運(yùn)輸節(jié)能減排技術(shù)目錄(2022年度)》(以下簡稱《目錄》),《目錄》涵蓋了客貨運(yùn)輸、公路、港口航道、城市交通、智慧交通五大領(lǐng)域共29項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù),涉及交通運(yùn)輸行業(yè)50余個企事業(yè)單位?！赌夸洝返陌l(fā)布,為江蘇省交通運(yùn)輸企業(yè)采用先進(jìn)適用的節(jié)能低碳新技術(shù)、推動交通運(yùn)輸碳達(dá)峰進(jìn)程提供了有力支撐。

2 交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)能效提升方式可以將碳減排技術(shù)分為主動式技術(shù)和被動式技術(shù)。主動式碳減排技術(shù)主要是通過改善交通運(yùn)輸能耗結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碳減排,被動式碳減排技術(shù)主要是通過節(jié)約資源、提升工藝技術(shù)、優(yōu)化管理從而實(shí)現(xiàn)碳減排。本文以江蘇省交通碳減排技術(shù)為基礎(chǔ),基于主動式和被動式碳排放分析,從交通能源融合、交通資源節(jié)約、新工藝技術(shù)應(yīng)用、智能交通應(yīng)用與交通運(yùn)輸管理等方面提出具體碳減排措施及成效。

2.1 交通能源融合

隨著交通能源融合新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn),交通運(yùn)輸能源利用效率也不斷提升。船舶岸電系統(tǒng)、純電動重型卡車應(yīng)用技術(shù)、ERTG鋰電池轉(zhuǎn)場系統(tǒng)等方法可以降低傳統(tǒng)化石能源消耗,直接減少二氧化碳排放,而分布式光伏發(fā)電技術(shù)可有效節(jié)省電能,間接降低二氧化碳排放。

2.1.1 船舶岸電技術(shù)

船舶港口?？孔鳂I(yè)期間,需要由船載柴油機(jī)提供動力,并排放大量廢氣。通過利用船舶岸電技術(shù),由陸地電源代替船載柴油機(jī)對靠港船舶進(jìn)行供電,不僅大幅減少港口污染廢氣的排放量,還可以降低用電成本,提高供電效率,是節(jié)能降碳的有效手段。

2.1.2 分布式光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng),將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù),運(yùn)行方式以用戶端自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng),且以配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則,充分利用當(dāng)?shù)靥柲苜Y源,減少施工階段的化石能源消耗,降低直接二氧化碳排放,解決了電力在升壓及長途運(yùn)輸中的損耗問題,具備安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、靈活智能及運(yùn)維成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.3 純電動重型卡車應(yīng)用技術(shù)

純電動重型卡車應(yīng)用技術(shù)是基于動力電池提供能源,直接在充換電站更換動力電池進(jìn)行電能補(bǔ)給,包含對電池的集中充電和儲存、電池更換及換電服務(wù)等環(huán)節(jié),通過路端、車端、站端融合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)集卡運(yùn)輸零排放。技術(shù)解決了傳統(tǒng)燃油重型卡車運(yùn)行過程中帶來的燃料消耗和排放問題,實(shí)現(xiàn)碳的零排放,促進(jìn)貨物運(yùn)輸綠色化、節(jié)能化。

2.1.4 ERTG鋰電池轉(zhuǎn)場系統(tǒng)

大功率柴油發(fā)動機(jī)功率高,每次轉(zhuǎn)場平均消耗柴油量大,且轉(zhuǎn)場耗時長,故障率高,排放大量污染物,并產(chǎn)生噪聲污染。通過使用磷酸鐵鋰電池組替換原有大功率柴油發(fā)動機(jī),每次轉(zhuǎn)場約耗電5 kW·h,可實(shí)現(xiàn)RTG無縫轉(zhuǎn)場,轉(zhuǎn)場效率提升50%以上,轉(zhuǎn)場過程實(shí)現(xiàn)污染物零排放,節(jié)能低碳效果顯著。

2.2 交通資源節(jié)約

公路工程施工過程中,材料的使用產(chǎn)生的碳排放是重要組成部分。通過廢舊瀝青混合料再生技術(shù)和裝配式技術(shù)的利用,可以大大減少交通資源的浪費(fèi),提升材料循環(huán)利用效率,具有較好的節(jié)能降碳效果[3]。

2.2.1 廢舊瀝青混合料再生技術(shù)

廢舊瀝青混合料再生利用技術(shù)是將廢舊瀝青路面材料(RAP)在瀝青拌和廠(站)破碎、篩分,通過添加高性能再生劑、抗剝落劑等材料進(jìn)行再生,生成的混合料滿足施工要求。通過路面再生,不僅可以使其重新滿足路用性能要求、節(jié)約大量材料資源和資金、降低工程造價,也可避免廢棄材料對環(huán)境的污染,實(shí)現(xiàn)行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì),促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù),是進(jìn)一步深化低碳交通的具體實(shí)踐,社會效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

2.2.2 裝配式技術(shù)

裝配式技術(shù)是以預(yù)制構(gòu)件為主要受力構(gòu)件經(jīng)裝配、連接形成混凝土結(jié)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)。與現(xiàn)澆施工工法相比,裝配式技術(shù)工法可以連續(xù)地按順序完成工程的多個或全部工序,從而減少進(jìn)場的工程機(jī)械種類和數(shù)量,消除工序銜接的停閑時間,實(shí)現(xiàn)立體交叉作業(yè),從而降低物料消耗、降低碳排放,較大程度減少建筑垃圾,有利于提高生產(chǎn)效率,提升工程質(zhì)量。

2.3 新工藝技術(shù)應(yīng)用

通過應(yīng)用溫拌瀝青技術(shù)、超低能耗建筑技術(shù)等新工藝、新技術(shù),能夠有效提升能源利用效率,實(shí)現(xiàn)主動式碳減排。

2.3.1 溫拌瀝青技術(shù)

溫拌瀝青技術(shù)[4]是一種使用特殊添加劑或制備工藝,通過降低瀝青混合料的施工拌和與壓實(shí)溫度,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的綠色瀝青鋪裝技術(shù)。傳統(tǒng)施工過程中,將瀝青和混合料加熱至150 ℃以上進(jìn)行拌和制成,此過程不僅需要消耗大量化石能源進(jìn)行加熱,同時熱拌瀝青混合料也會產(chǎn)生氮氧化物和其他有害物質(zhì),對自然環(huán)境產(chǎn)生較大影響。與傳統(tǒng)熱拌技術(shù)相比,溫拌瀝青技術(shù)保證路用性能的同時可以顯著降低拌合溫度以及鋪設(shè)溫度,進(jìn)而可以有效減少化石燃料消耗造成的二氧化碳和有毒氣體排放。

2.3.2 超低能耗建筑技術(shù)

超低能耗建筑技術(shù)可以在航站樓、地鐵站房、交通樞紐站房中利用,通過光伏建筑一體化設(shè)計和太陽能、地源熱泵等可再生能源的利用,最大程度提高建筑物內(nèi)能源設(shè)備的節(jié)能效率,在不犧牲建筑物使用舒適性的前提下,以最小的能耗實(shí)現(xiàn)建筑物的正常功能使用,節(jié)能降碳意義重大。

2.4 智能交通應(yīng)用

基于多種先進(jìn)的智能化創(chuàng)新技術(shù),提升交通運(yùn)輸智慧管理水平,構(gòu)建綠色低碳、智慧高效的智能化運(yùn)營管理系統(tǒng)。

2.4.1 智能養(yǎng)護(hù)巡查技術(shù)

基于機(jī)器視覺技術(shù),以人工智能賦能已有公路路側(cè)固定視頻、車載視頻等設(shè)備資源,改變傳統(tǒng)公路“人盯屏幕”“車載人走”巡查方式,突破復(fù)雜公路環(huán)境下交通要素檢測識別關(guān)鍵技術(shù)難題,為路網(wǎng)管理、公路養(yǎng)護(hù)、路政管理提供低成本、多視角、全過程感知手段。通過建立智能化、數(shù)字化、協(xié)同化公路巡查新模式,推動公路養(yǎng)護(hù)從傳統(tǒng)的低效高耗向高效低耗轉(zhuǎn)變,提升公路交通事件檢測效率50%以上,有效降低一線養(yǎng)護(hù)人員勞動強(qiáng)度。

2.4.2 智能化匝道控制

通過基于多目標(biāo)的路網(wǎng)流量再分配等先進(jìn)技術(shù),自適應(yīng)控制匝道通行或關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)交通量動態(tài)平衡,快速甄別交通異常事件、突發(fā)事件應(yīng)急管控。智能化匝道控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)感知并深度挖掘雷達(dá)、監(jiān)控、互聯(lián)網(wǎng)地圖等獲得的交通流量數(shù)據(jù),切實(shí)解決了城市快速道路路網(wǎng)擁堵問題。通過提高路網(wǎng)通行效率,節(jié)約通勤時間,有效降低碳排放,同時促進(jìn)管理手段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.5 交通運(yùn)輸管理

通過強(qiáng)化交通運(yùn)輸建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測管理手段,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和高效管理,對于交通領(lǐng)域節(jié)能降碳具有重要價值[5]。

2.5.1 公交場站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

公交場站是城市公共交通系統(tǒng)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施組成部分,良好的場站布局與服務(wù)水平是保障整個公交系統(tǒng)健康穩(wěn)定運(yùn)營的基礎(chǔ)。從場站布局、流線設(shè)計、低碳建造等方面,提出公交場站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方案,基于“低碳+公交場站”的新理念,準(zhǔn)確設(shè)定場站功能和規(guī)模,間接實(shí)現(xiàn)建設(shè)材料和能源的節(jié)約,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)場站建設(shè)過程的節(jié)能降碳。

2.5.2 港口粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)

通過顆粒物激光雷達(dá)掃描監(jiān)測儀,對碼頭及堆場區(qū)域顆粒物濃度進(jìn)行全區(qū)域云監(jiān)測,結(jié)合定點(diǎn)粉塵監(jiān)測儀,實(shí)時反映堆場區(qū)域粉塵濃度及其分布情況,精準(zhǔn)鎖定起塵區(qū)域。通過遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng),控制起塵區(qū)域噴淋設(shè)施啟動工作,改變傳統(tǒng)手動控制噴淋抑塵的方式,在減少粉塵排放的同時,大幅降低水資源消耗及碳排放。

3 交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展挑戰(zhàn)

交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排技術(shù)發(fā)展主要面臨以下幾項(xiàng)挑戰(zhàn)。

3.1 交通運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)與低碳標(biāo)準(zhǔn)不匹配

當(dāng)前,供能端可再生能源電力與核電、輸配電等技術(shù)領(lǐng)域,以及用能端電氣化應(yīng)用等技術(shù)領(lǐng)域的“雙碳”標(biāo)準(zhǔn)化體系相對較為完善,但CCUS(碳捕獲、利用與封存技術(shù))、負(fù)排放、熱化學(xué)儲能、CO2制備燃料等14個前沿技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)基本為空白,且約50%的關(guān)鍵單項(xiàng)減排技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在缺失。交通運(yùn)輸綠色低碳技術(shù)也存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失、科技研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)布局不同步的問題。

3.2 低碳交通關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力度不足

低碳基礎(chǔ)設(shè)施、低碳運(yùn)輸裝備、低碳建設(shè)運(yùn)營的節(jié)能降碳技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)和創(chuàng)新能力不足,生物質(zhì)能、核能、氫能及其他核心技術(shù)對外依賴性大,不利于交通運(yùn)輸領(lǐng)域節(jié)能低碳技術(shù)系統(tǒng)化發(fā)展,成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力水平較低。

3.3 碳評價機(jī)制有待完善

交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)τ谔紲p排技術(shù)的評價多采用專家經(jīng)驗(yàn)法,基于交通運(yùn)輸行業(yè)專家自身經(jīng)驗(yàn)對碳減排技術(shù)進(jìn)行評價,方法雖然簡單易行,但無法科學(xué)定量得出各項(xiàng)技術(shù)節(jié)能降碳水平,為技術(shù)推廣和企業(yè)應(yīng)用帶來了諸多不便。

4 江蘇省交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展建議

4.1 推動標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的橋梁和紐帶,在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下,綠色低碳科技發(fā)展呈現(xiàn)出技術(shù)需求面廣、更新迭代速度快、顛覆性技術(shù)持續(xù)涌現(xiàn)等新形勢,亟待深入推進(jìn)低碳交通標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),加快低碳交通標(biāo)準(zhǔn)體系制修訂工作。通過建立健全綠色低碳交通基礎(chǔ)設(shè)施、車船機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,進(jìn)一步推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化與科技創(chuàng)新的互動協(xié)同,引領(lǐng)支撐科技創(chuàng)新驅(qū)動社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展。

4.2 強(qiáng)化能源技術(shù)創(chuàng)新

能源技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域“雙碳”目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。要加速傳統(tǒng)化石能源清潔低碳高效轉(zhuǎn)型,推動風(fēng)光電規(guī)?；l(fā)展,促進(jìn)氫能、生物質(zhì)能和儲能等重大技術(shù)快速發(fā)展,發(fā)展智能電網(wǎng)。通過縱向源、網(wǎng)、荷、儲協(xié)調(diào)規(guī)劃,橫向多能互補(bǔ),發(fā)展多種類型的商業(yè)化儲能技術(shù)與調(diào)峰技術(shù),有效解決電網(wǎng)運(yùn)行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等問題。將目前以化石能源為主體的能源體系分階段逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹黧w、多能互補(bǔ)、高效利用、智能化管理的低碳能源體系。

4.3 建立碳減排評價機(jī)制

通過開展交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展水平評價,依據(jù)指標(biāo)權(quán)重分析、評價模型等方法,對碳減排技術(shù)的綜合水平進(jìn)行分析,從能源使用率、經(jīng)濟(jì)效益、生命周期等方面進(jìn)行全方位、全過程評價,最終確定碳減排技術(shù)發(fā)展水平,以促進(jìn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域“雙碳”目標(biāo)實(shí)施。

4.4 加大政策資金保障

要加大交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排技術(shù)研發(fā)的政策保障和資金保障體系,建設(shè)政府、企業(yè)、公眾聯(lián)動的綠色低碳交通運(yùn)輸體系,建立以國家和地方政府資金為引導(dǎo)、企業(yè)資金為主體的綠色低碳交通發(fā)展投入機(jī)制。進(jìn)一步完善交通運(yùn)輸裝備低碳轉(zhuǎn)型、綠色高效運(yùn)輸體系、綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持,加大交通運(yùn)輸領(lǐng)域節(jié)能低碳技術(shù)和產(chǎn)品的推廣力度。

5 結(jié)語

本文通過碳減排技術(shù)法規(guī)分析和江蘇省碳減排工作實(shí)踐,科學(xué)分析了交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和形勢要求;從交通能源融合、交通資源節(jié)約、新工藝技術(shù)應(yīng)用、智能交通應(yīng)用、交通運(yùn)輸管理5個維度,總結(jié)了近年來交通運(yùn)輸領(lǐng)域關(guān)鍵節(jié)能降碳技術(shù)及應(yīng)用效益;最后,基于交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn),為江蘇省交通運(yùn)輸碳減排技術(shù)發(fā)展提出了建議。