張琛　李晶

[摘要]電氣化公路是實現(xiàn)道路運輸零排放的新型交通基礎設施，具有一定的工程承包市場前景。文章系統(tǒng)分析了電氣化公路的構(gòu)成、特點和施工技術(shù)，基于國際政策與市場發(fā)展趨勢，對電氣化公路的發(fā)展前景進行展望，并對我國工程建設單位提出應對措施建議。

[關(guān)鍵詞]電氣化公路；低碳；交通基礎設施；工程承包市場

[DOI]1013939/jcnkizgsc201615140

1概述

電氣化公路指對傳統(tǒng)公路布設供電系統(tǒng)，使配備有混合動力系統(tǒng)的汽車獲得連續(xù)驅(qū)動電能，實現(xiàn)零排放運行的新型交通基礎設施。在全球環(huán)境剛性約束日趨增強的背景下，受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，可能成為未來城市和區(qū)域公路基礎設施建設的新增長點，具備一定的工程承包市場前景。

2電氣化公路的基本構(gòu)成及特點

電氣化公路由供電牽引系統(tǒng)、汽車集電裝置和汽車動力裝置三部分構(gòu)成。[1]供電牽引系統(tǒng)包括高架接觸網(wǎng)系統(tǒng)和無線能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（Dynamic Wireless Power Transfer System，DWPT）兩類（見圖1）。電氣化公路較傳統(tǒng)公路設施的優(yōu)勢主要有兩點：一是充分服務于電動汽車的行駛需求。在私家車保有率較高的發(fā)達國家，電動汽車的數(shù)量和使用頻率都在迅速增長，然而采用靜態(tài)充電站的電力供給方式，迫使汽車必須?？亢蟪潆姡呀?jīng)顯露出了續(xù)航里程較短的弊端。[2]電氣化公路便于電動汽車的連續(xù)駕駛，并且能夠減少建設和運維成本，減少地面空間使用，能夠充分滿足電動汽車的行駛需求，伴隨著電動汽車的進一步推廣和充電續(xù)航需求的提升，電氣化公路很有可能成為未來城市建設的重要環(huán)節(jié)。二是實現(xiàn)道路運輸“零排放”。一直以來，歐洲國家在交通運輸節(jié)能減排領域充當著“急先鋒”的角色，致力于提升技術(shù)水平，改善基礎設施，尋求減輕交通運輸對化石燃料的依賴，并提出在2030年前，交通運輸溫室氣體排放量降低至2008年水平的80%。[3]由于采用電網(wǎng)電力為道路運輸提供動力，能夠顯著降低化石燃料消耗帶來的碳排放，國外眾多研究機構(gòu)認為，電氣化公路可以幫助道路運輸擺脫對石油的依賴，是降低碳排放的有力工具。目前在英國、美國等發(fā)達國家正在緊密地進行測試項目，政府部門也投入了相當數(shù)額的財政預算，著力推進電氣化公路的發(fā)展。

3無線能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的施工技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)提出了三種無線能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的施工方法，即：溝槽施工（Trench-based construction）、全車道施工（Full lane construction）和全車道預制裝配施工（Full lane prefabricated construction）。[4]對于傳統(tǒng)公路的電氣化改造，溝槽施工是最為簡單和快捷的方式。只需要開挖溝槽、埋設電氣化供電牽引網(wǎng)絡以及澆筑瀝青路面層等程序即可。全車道施工指的是移除既有路段后再進行現(xiàn)場施工或埋設預制單元的。相比于溝槽施工方式，全車道施工可以將縱向縫設置在路邊，并且施工維護需求較少；但是成本和時間消耗均高于溝槽施工方式。

全車道預制施工即使用已經(jīng)埋設了牽引系統(tǒng)的預制路段替換整條既有路段，明顯加快施工進度和提升施工質(zhì)量。目前，研究人員已經(jīng)開發(fā)出Modieslab系統(tǒng)。[4]從運輸物流的角度來看，由于Modieslab澆筑用模板體積和重量更小、更加靈活，利于原材料轉(zhuǎn)運。盡管預制過程需要投入資金，得益于澆筑用模板帶來的物流便捷性，在規(guī)劃階段就能有效控制原材料的運輸物流成本，進而降低了全車道預制施工的成本。

4電氣化公路的成本與收益

英國學者通過計算機模擬對電氣化公路帶來的成本和收益進行了估算，認為電氣化公路將明顯降低道路運輸?shù)摹巴獠控撁嫘?。[4]根據(jù)折現(xiàn)率為35%和2010年價格作為基準價格的前提條件，計算期取20年，每千米電氣化公路向電力供應商付費總額超過1200萬英鎊，占比達到70%，基礎設施成本占其余的30%，其中每千米無線能源轉(zhuǎn)化單元基礎設施成本為305萬英鎊，占凈現(xiàn)值比重為18%（見表1）。

環(huán)境影響方面，在計算期末，二氧化碳、氮氧化物和PM排放減少額均超過35%，其中氮氧化物和PM的排放減少額超過40%。如果將發(fā)電環(huán)節(jié)也考慮在內(nèi)，二氧化碳排放減少額的貨幣化價值達到199萬英鎊，占無線能源轉(zhuǎn)換基礎設施成本的65%；在計算期的最后一年，電動汽車的市場占有率達到峰值的條件下，每年二氧化碳排放減少額的貨幣化價值為163萬英鎊。對于高速公路附近區(qū)域、城市區(qū)域等不同地理位置，排放減少額的貨幣化價值有較大變化，越靠近人群的區(qū)域，其貨幣化價值越大。綜合以上分析，電氣化公路將給機動化區(qū)域特別是城市地區(qū)帶來明顯的環(huán)境效益。

5電氣化公路的發(fā)展前景

51發(fā)達國家注重電氣化公路的前期論證，并加快科研成果的轉(zhuǎn)化

歐美等發(fā)達國家正在緊密地進行電氣化公路的各項基礎研究與測試，促進研究成果向生產(chǎn)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化。例如，英國政府將電氣化公路視為“戰(zhàn)略公路網(wǎng)絡（strategic road network）”。[2]學者觀察到，超低排放車輛（ultra-low emission vehicles-ULEVS）銷售總量正在經(jīng)歷迅猛增長，將在未來的交通出行當中扮演更加重要的角色，必須改善現(xiàn)有的道路基礎設施滿足電動汽車的行駛需求。英格蘭公路局業(yè)已經(jīng)啟動有關(guān)項目，承諾未來五年將撥款5億英鎊（約合78億美元）用于開展這一項目。西門子公司承攬了瑞斯德哥爾摩北部E16公路電氣化試驗項目合同，旨在形成可復制、可推廣的經(jīng)驗。[5]在美國最大海運樞紐洛杉磯港和長灘地區(qū)的一段公路連接線上，西門子公司也進行了利用電氣化公路為貨運卡車提供動力的試驗項目，并已經(jīng)證實了未來商業(yè)運作的適用性。[6]

52巴黎協(xié)議正式簽約，低排放增長模式成為全球共識

2015年12月12日，在法國巴黎舉行的聯(lián)合國氣候變化大會達成了一項具有法律約束力的國際條約——《聯(lián)合國氣候變化框架公約巴黎協(xié)議》，它是自1992年達成的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》以及1997年達成的《京都議定書》以來人類應對氣候變化的第三個里程碑式的成果文件。巴黎協(xié)議的達成，標志著全人類邁向了應對氣候變化的新征程，低排放增長模式已成為全球共識，勢必將推動碳排放主題相關(guān)產(chǎn)業(yè)（如電動汽車）發(fā)展，為電氣化公路這一支持低碳客貨運輸?shù)慕煌ɑA設施提供了良好的發(fā)展前景。

6措施建議

61加大調(diào)研力度，跟蹤國際市場動態(tài)

2016年以來，全球經(jīng)濟依然處于低位運行，其中歐洲經(jīng)濟復蘇態(tài)勢疲軟，日本經(jīng)濟持續(xù)低迷，新興經(jīng)濟體經(jīng)濟增長率同比有所下滑，資源型國家由于大宗商品價格萎靡削減了財政收入預算。然而，伴隨全球生態(tài)環(huán)境硬約束不斷強化，世界各國在循環(huán)經(jīng)濟、低碳交通等方面仍然存在很高的要求，從長期來看，在建筑、能源、交通運輸?shù)刃袠I(yè)擺脫對于化石燃料的依賴仍然是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的有利途徑。這就要求我國工程承包單位要充分認識到有關(guān)市場的新趨勢、新變化，加大市場調(diào)研力度，緊密跟蹤有關(guān)國別市場的動態(tài)，積極參與東道國低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展建設，不僅拓寬業(yè)務板塊，更能為全球低碳發(fā)展模式做出貢獻，普及企業(yè)的社會責任，樹立良好的企業(yè)形象。

62提升裝備水平，完善施工工藝

電氣化公路有關(guān)技術(shù)與管理方法已經(jīng)趨于成熟，例如運輸物流中已經(jīng)采用的Modieslab概念，通過減少物流成本降低全過程成本，起到“以小博大”的作用，充分體現(xiàn)了發(fā)達國家在運輸物流過程中關(guān)注的單元化思想。鑒于此，我國工程單位應積極轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，從擴大產(chǎn)能和規(guī)模向提升價值鏈和產(chǎn)品附加值逐漸轉(zhuǎn)型，推進分工細化，擴充數(shù)字化基礎設施、先進交通運輸設備的施工能力，全面提升施工工藝、效率環(huán)保和產(chǎn)品服務價值水平。

63加強技術(shù)攻關(guān)，支撐業(yè)務拓展

電氣化公路環(huán)保是一項系統(tǒng)工程，需要與電動汽車集電系統(tǒng)的協(xié)同合作，也是一項相對較新的業(yè)務板塊，對專業(yè)技術(shù)、法律法規(guī)、管理水平和溝通協(xié)作等方面有較高的要求。因此，企業(yè)要重視培養(yǎng)復合人才，構(gòu)建復合人才培養(yǎng)體系，組織對從事有關(guān)業(yè)務人員的培訓；支持高校和企業(yè)聯(lián)合科學技術(shù)公關(guān)和人才培養(yǎng)，通過產(chǎn)學研合作等方式，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，為企業(yè)相關(guān)業(yè)務板塊的發(fā)展提供有力支持。

7結(jié)論

一直以來，道路運輸是碳排放的重要貢獻力量，電氣化公路作為服務于電動汽車的交通基礎設施，伴隨今后電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及電動汽車市場占有率的進一步提高，將逐漸進入發(fā)達國家甚至是發(fā)展中國家城市管理者的視野，其建設工程承包市場具有較為廣闊的前景。工程承包單位只要抓住良好機遇，與堅持創(chuàng)新引領企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，不斷提高裝備水平，培育通曉發(fā)達國家市場準則的綜合人才，必將在未來的市場競爭中贏得主動和優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]張耀平，劉本林電氣化公路及電力汽車技術(shù)經(jīng)濟分析[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2013（6）：38-43

[2]Highways AgencyPreparing the strategic road network for electric vehicles：a research programme[R].London：Department of Transport，2015

[3]European CommissionRoadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system[R].Brussels：European Commission，2011

[4]Highways EnglandFeasibility study：Powering electric vehicles on Englands major roads[R].London：Highways England，2015

[5]企業(yè)之窗西門子建設瑞典首條電氣化公路[J].The World of Power Supply，2015（8）：12-13

[6]EM要聞西門子在美國加州試驗電氣化高速公路系統(tǒng)[J].電氣制造，2014（8）：15-16