文 招商局公路網絡科技控股股份有限公司 吳新華

目前，我國高速公路與能源融合整體的技術和市場正越來越成熟。例如，超高壓和智能電網能源技術逐步成熟，物聯網、大數據、智能交通、信息化技術被大規(guī)模廣泛應用，電動汽車和自動駕駛蓬勃發(fā)展。同時，高速公路領域自身的光纖充電、車聯網等技術的進步也為高速公路與能源的融合營造了良好的市場環(huán)境。

被電動車和新基建推高的能源需求

隨著電動汽車的快速發(fā)展和新型基礎設施的建設改造，高速公路的能源需求逐漸被推高。這就意味著高速公路需要同步規(guī)劃建設科學合理、經濟高效的供能、充電設施。

預計到2030年，電動汽車整體的年銷售量將達到190萬輛，滲透率將達到40%以上，總保有量將超過8000萬輛，其中400萬輛商用車占比5%，小客車則有7600萬輛。

根據相關數據作預測，電動汽車全國用電量分別從2020年的34太瓦時，增長到2050年的263太瓦時，極端的情況下甚至可能增加到956太瓦時。大規(guī)模電動汽車的介入將顯著增加高速公路線路電網峰值組合，到2050年，高速公路沿線所有的電動汽車充電站峰值需求，在極端的情形下可能達到24吉瓦，這是另一個驚人的數字。

除了電動汽車的發(fā)展，同步發(fā)展的還有高速公路新型基礎設施的建設和升級改造。目前，高速公路整體的數字化、自動化及智能化水平正在快速提升，尤其是以5G技術為代表的能夠實現智能交通和基礎設施高效聯通的新一代信息技術。其中，高速公路智能設施的布設，在2030年以前都屬于培育狀態(tài)，而在2030年以后將迎來非常明顯的增長態(tài)勢。例如，每10公里布設4G信號塔和Wi-Fi信號塔的耗電量是31.5千瓦時。隨著5G設施的進一步完備，布設高精度定位基站、邊緣基站的平臺，以及5G通信站等設施，每10公里的耗電量將達到240千瓦時。

高速公路的用電需求大致來源于智能基礎設施和電動汽車兩方面?？傮w來講，以電動汽車為主，基本在90%以上。

充電與換電之選

“光儲充”是指在利用光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎上，把使用盈余的電量暫存于儲能設施中，再把儲能盈余的電量用于充電設施。這將是未來高速公路光伏商業(yè)運作的典型場景之一。

目前，一般服務區(qū)設置4個充電樁，熱點服務區(qū)設置8個充電樁。從理論上測算，凈零碳服務區(qū)在設置4個充電樁的情況下，通過綠色發(fā)電、綠色供電可以完全實現綠電自洽。如果4臺240千瓦的充電樁平均每天的利用率能達到16%，4小時耗電將達到4000度。在完全光伏供電的情況下，大約需要在服務區(qū)周邊設置1.5兆瓦的光伏發(fā)電設施，配備1200千瓦至4500千瓦的儲能設施，其中儲能設施需要約700萬元至800萬元的投資。如此，可基本實現高速公路服務區(qū)的微電網循環(huán)。

通過國家電網系統(tǒng)充電樁落地情況排查可知，目前湖南省處于盈利狀態(tài)，北京市處于微利狀態(tài)，全國高速公路充電樁總體處于虧損狀態(tài)。虧損的主要原因是不到2%的低利用率，以及在低利用率條件下，由每度電5角至6角的服務費標準決定的微乎其微的盈利能力。目前，充電樁數量每年的增長率大約在50%，按現有1.2萬座充電樁測算，到2025年，利用率達到5%至6%時可實現盈利。但是國家即將開始大規(guī)模布局充電樁，這無疑是新的沖擊和挑戰(zhàn)，意味著盈利周期將大幅延長。

電動汽車正在通過充電樁充電。

未來，高速公路的充電場景將不僅限于服務區(qū)固定型的充電樁，它將由服務區(qū)向公路本體沿線擴展，由有線有樁充電向無線無樁充電發(fā)展，移動式補電也可能作為一種補充方式存在。目前，我國電動汽車的無線充電技術已逐步成熟，但大規(guī)模的商業(yè)化應用還存在充電成本高、轉化效率低等問題。預測兩年內，靜態(tài)無線充電停車場將規(guī)模化應用。

5年后，隨著無線移動充電成本的降低、轉化效率的提高，高速公路沿線對電能的需求也將進一步增強。如此，高速公路的屬性很有可能發(fā)生顛覆性的變化，它將不僅是能源的消耗者，更可能真正轉化成能源的大規(guī)模的需求者、生產者和服務商，行業(yè)生態(tài)將發(fā)生巨變。

充電是小型電動汽車補充能源的主要方式，但對于重型卡車等大型電動汽車而言，因其容量和重量大的特點，換電池的充能方式是必然的。目前我國重型卡車保有量在8500輛左右，其中基礎設施建設工程保有量800萬輛，電動化率不足1%。其燃油消耗量超過2億臺小轎車的消耗量，如此看來，重型卡車電動化也勢在必行，但目前其換電時機尚不成熟。

從目前電池的技術水平看，以40噸的電動重型卡車為例，電池重1.5噸，280度的電池大約能跑140公里至160公里，一般在120公里時換電池。這不符合重型卡車多拉快跑的需求。同時，重型卡車的電池一定是與車輛分離的，比小型車輛的電池更復雜，需要兼?zhèn)渲评浜椭茻嵯到y(tǒng)，對技術水平要求非常高。目前國內電池質量比較好的生產商對于解決上述問題都存在不同程度的困難，很難實現5年保質期，因為電池壽命只有5年。

鏈接

觀點

氫能專家：2025年可實現氫能產業(yè)化落地，2030年實現大規(guī)模生產，將淘汰鋰電池。氫能是解決重型卡車清潔能源需求的終極解決方案。

鋰電專家：氫能成本太高，很難實現。

從金融的角度看，也缺乏安全可靠的出資方。在5年壽命和車輛與電池分離的條件下，大量的電池在高速公路上被消耗，一個電池成本十幾萬元，誰來買單是個大問題。目前，車輛的成本由物流企業(yè)承擔，但是電池成本還沒有著落。部分金融機構和租賃公司認為其中有生意可做，但是他們希望有人“兜底”，那“誰來兜底”又是一個問題。

重型卡車換電池一般有兩種場景。一是固定場景，例如礦區(qū)已經有實踐的案例，理論上港口也可以實踐，因為電價相對都不算高。二是專線，需要在全國層面形成網絡，這需要電池的性能水平取得突破性的提升，同時金融問題也必須得到妥善解決。任。氫能方面“卡脖子”的技術正在不斷被突破，氫能不斷實現商業(yè)化，成本也在不斷降低。

由此可見，高速公路要高度關注氫能市場。目前，部分省級高速公路公司投資上千萬元布局、建設換電站。經過三五年的建設期后，如果氫能市場發(fā)展壯大到可以顛覆換電站，這是很“致命”的事情。理想狀態(tài)是電能和氫能兩種技術路線互補長短、和諧共生。未來，重型卡車走氫能路線還是走換電路線的結論尚不明晰。高速公路還需要不斷地學習和研究，跟進最新的技術趨勢，大膽地先行先試。

政策制定部門在把握未來交能融合趨勢、制定政策方面，應持開放包容和鼓勵的態(tài)度，允許部分試點，例如在隔離帶、路側設置光伏柔性支架的走廊或者隔離柵，適當向外拓展能源設施的使用空間。高速公路與能源融合的產業(yè)化布局需要有全國一盤棋的戰(zhàn)略視野。因此，在加強協(xié)調方面，也建議交通運輸部門、能源部門，以及工業(yè)和信息化部門不斷加強溝通。

風、光、氫的能源之力

風電和光伏是電能的主要種類，其中又有分布式光伏和分散式風電。目前，部分高速公路服務區(qū)已經做了一些測算，安裝了一批既能發(fā)電又能作為景觀的風電設施，但是實際效果并不理想。因為在高速公路應用風電是很具有挑戰(zhàn)性的。例如，平原地區(qū)在風電應用方面本身有一定限制，低風速地區(qū)的風電效率較低等問題。所以，在路側、服務區(qū)，以及中間隔離帶、隧道出入口等區(qū)域安裝光伏系統(tǒng)就成為了高速公路清潔能源關注的重點。

關于未來光伏開發(fā)能達到的規(guī)模，有專家預測是每百公里50兆瓦至100兆瓦。但目前新建的高速公路，需要在完全給光伏預留空間和南北向的條件下，才可能達到這樣理想的效果，實際上還要考慮綠化帶的遮蓋影響等問題。我國共有三類光伏地區(qū)，按三類都開發(fā)高速公路路域光伏測算，在全國路域安全規(guī)范要求下，每年的發(fā)電量能達到52.4吉瓦至73.3吉瓦。

此外，氫能在制作、存儲、運輸和加注環(huán)節(jié)的技術上都有待突破，成本也有待進一步降低。目前，我國中央企業(yè)的研發(fā)能力比較強，同時承擔著國家重

以光伏為能源的路燈