交通和能源同为国家战略性、基础性、全局性产业。作为能源消耗和温室气体排放的主要领域之一,交通运输行业是推动能源结构转型、化石能源替代的重要力量。当前,中国交通运输行业落实“双碳”战略,积极推动交通与能源融合发展,加快交通基础设施沿线新能源开发利用,有序推进交通运输行业绿色低碳转型发展。
在济菏高速公路济南长清服务区,一片片太阳能光伏板架设在主楼和司机之家的楼顶上,将光能转化成绿电,为服务区提供能源,日常发电量可满足服务区一半以上的用电需求。
无独有偶。在平阴北零碳收费站,大量光伏板不仅沿公路边坡铺设,并且以不同角度架设在公路沿线。“我们充分利用太阳能、风能、地热能等绿色能源,搭建光储直柔微电网,发挥储能聚合效用。”山东高速集团济菏高速改扩建项目办公室工程部工程师李超介绍,“这也是分布式云储能在高速公路项目中的首次应用。”
借助济菏高速改扩建这一重大契机,济广高速公路济南至菏泽段152.7公里实施“高速+光伏”工程规模化建设,提出打造“全国首条改扩建零碳国家高速公路”建设目标。其中,平阴北、梁山东两个“零碳”收费站的规划建设,为“光伏+高速公路”应用场景探路。
据介绍,具体实践中,山东高速集团首次在收费站使用“移动储能+柴油发电机”双重供能保障体系,解决了备用电源利用率低、化石燃料碳排放量降低难等问题,也为龙门架等机电设备、新能源车辆充电等提供了新的能源供给方案。项目还首次将地源热泵设施应用于供能场景,加快冰雪天气收费站广场融冰化雪,确保冬季天气车辆通行安全顺畅。
在山东绿色低碳高质量发展先行区推动下,“交通+能源”融合发展正在向高速公路全场景延伸。“装上了‘绿色充电宝’,在夏季用电高峰时,可极大减轻服务区用电负载。”山东高速集团济菏高速改扩建项目“零碳高速”专项工程工程师牛健表示。
经测算,改扩建后,济菏高速运营期内年均碳排放量约1.36万吨,通过减排、增汇、清除等措施实现的年均碳减排量约2.25万吨,直接碳排放和间接碳排放净值均小于零。从经济效益来看,建成后,全线光伏发电装机容量30兆瓦、年发电量3300万度,在实现全路段零碳运营的同时,还可创造稳定的经济效益。
近年来,山东高速集团积极利用服务区、收费站、边坡、匝道圈、隧道出入口等空间资源建设新能源发电设施,交能融合水平在全国交通行业处于领先地位。目前,集团共建成装机容量629兆瓦,居全国交通行业首位,可实现年均发电量6.9亿度,年减排二氧化碳约61万吨。
中国的交能融合要不断适应新形势、应对新挑战、对接新需求。对此,山东能源集团勇担重任,先行先试。2021年,以荣乌高速荣成至文登段2290米边坡为试点,在全国率先打造高速公路边坡光伏项目。编制发布行业首个,也是目前全国唯一的《高速公路边坡光伏发电工程技术规范》地方标准,填补行业空白,为路域光伏大规模推广和建设提供了技术支撑。
为攻克路域光伏技术难题,山东高速集团大力开展科研攻关,首创高速公路与光伏设施融合的结构形式和设计方法,构建了适配高速公路用电与光伏分布式发电特征的多尺度区域微电网,形成收费站、服务区、隧道、边坡、棚洞、声屏障等多场景、多形式、一体化的路域光伏解决方案。
在可行性方案加持下,山东高速集团全速推进,首次提出高速公路“零碳运营”的理念,明确了碳替代、碳减排、碳增汇实施路径,建立了全国首个高速公路“零碳运营”的技术框架和评价体系,自主开发高速公路碳排放核算及管控平台,发布我国首部《高速公路零碳服务区评价技术规范》,并据此打造了全国首个零碳服务区(济南东服务区)、全国首条零碳高速(济潍高速)等标杆项目。
其中,全国首个“零碳”服务区——青银高速济南东服务区于2022年7月建成投用。服务区建成3.2MW光伏电站及配套储能设备,采用自发自用、余电上网模式,日均发电量1万度,日均用电量6000度,每年可减少碳排放3400吨,远超年均2000吨的排放水平,实现“零碳”运营。
2023年9月建成的全国首条零碳智慧高速公路—济青中线济南至潍坊段,建设了多场景、多样式的光伏可再生能源利用系统,装机容量达68MW,年均发电量6800万度;并同步实施了零碳智慧能源网、近零能耗建筑节能、污废资源化处理、林业碳汇提升、碳排放综合管控等系统工程,建成全国首个高速公路一体化边坡光伏试验段,发布全国首份零碳高速公路成果文件——《山东高速集团零碳高速公路白皮书》。经权威机构评估,该路段年均减碳6.1万吨,远超年均3.1万吨碳排放量,可实现25年运营期内“零碳”运营,相关成果获评国际领先水平。
交能融合是促进产业转型升级的新模式,交通运输部鼓励并支持因地制宜建成一批分布式“新能源+储能+微电网”项目。山东高速集团抓住契机积极攻关,开展“风光地热”多能互补探索在沂南西服务区、蓬莱收费站以及济菏高速的平阴北、梁山东收费站探索建设“风光地热”多能互补型零碳服务区和零碳收费站,不断为交能融合发展探索新路径、新模式。
截至目前,山东高速集团已建成换电站数量51座、充电枪突破2253把,实现省内充电设施全覆盖;建成加气站20座,年加气量超2000万立方;在国内率先建成5座高速公路加氢站;高速公路“光储充气氢”一体的绿色能源供给体系初步形成。
下一步,山东高速集团还将继续加大新能源领域投资力度,提升路域光伏产业规模、优化路域光伏建设布局、探索绿电多元化利用,全面推进零碳高速公路、零碳服务区、零碳隧道、零碳收费站建设,不断提升交能融合发展水平,勇当绿色低碳高质量发展先行区建设“开路先锋”,为山东省高质量发展注入绿色动能。(陈鸣飞)