3月12日，北京大学工学院教授、大数据分析与应用技术国家工程实验室（以下简称“国家工程实验室”）核心成员宋洁，国家工程实验室助理研究员王剑晓在Cell旗下期刊《The Innovation》（IF：32.1）上发表了关于推动新型能源体系与零碳交通协同碳中和发展的最新成果。该成果第一作者为华北电力大学马静、孔惠文，通讯作者为北京大学王剑晓、清华大学钟海旺、北京大学宋洁，其他共同作者包括加州大学伯克利分校丹尼尔·科曼以及广西大学黎博。
国内外已广泛探索以电动汽车为代表的交通电气化技术与零碳交通发展路径，然而由于我国当前能源结构对化石燃料的高度依赖以及清洁能源与负荷需求的逆向分布，交通电气化负荷的快速增长可能引发电力系统的碳增效应，然而鲜有研究量化分析能源交通的跨系统能量流动与碳排放转移机理。为此，该研究提出了电动汽车集群能耗特性的数据分析方法，构建了计及交通电气化负荷的能源系统碳排放计算模型，基于我国2020年492万辆电动汽车实际运行统计数据和7大区域能源结构数据，预测2035年交通向电力系统转移的碳排放强度，进而提出推动新型能源体系与零碳交通协同发展的政策建议。
该研究估计我国2020年492万辆电动汽车总能耗约37.6 TWh，引起电力系统碳排放为1700万吨，仅占据全国电力行业碳排放总量的3.68‰。尽管当前交通和能源的耦合影响不显著，但随着电动汽车市场的扩张和保有量的激增，未来这种耦合可能成为影响电力能源供应的主要因素之一。根据《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》对电动汽车平均百公里能耗、电动汽车销售量的目标要求，结合现有分省区电动汽车日均行驶里程统计分布，设计未来我国7大区域电动汽车能耗的多元情景，预测2025年、2030年和2035年我国电动汽车能耗分别为194.63、442.82和705.34 TWh，进而按照区域新能源弃电量优先消纳的保守估计原则，计算三个时间节点由交通向电力系统转移的碳排放量将达到5000-7100万吨、1.20-1.37亿吨和1.80-1.94亿吨，2035年碳转移量已经相当于英国等发达国家全年碳排放总量的1/3-1/2。
此外，该研究提出1）布局路侧光伏（RSPV）、实现电动汽车就近负荷匹配和2）加强发电侧碳捕集封存利用（CCUS）等协同治理策略。到2035年，满足我国电动汽车负荷的路侧光伏装机需求约544.75 GW，仅占我国公路资产能源化开发潜力的1.21%；而对等需要部署的CCUS容量约为0.27亿吨，仅占我国地质固碳开发潜力的2.23%。进而，分析我国7大区域开展两类治理策略的平准化减碳成本，提出不同成本情景的发展路径。
A.2020年我国电动汽车和混合动力电动汽车中的乘用和商用占比；B.2020至2035年我国电动汽车保有量和能耗预测；C.2020至2035年交通向电力系统转移的碳排预测及与其它国家总排放显著性对比；D.2025至2035年我国七大区域面向碳中和的CCUS与路侧光伏平准化碳减排成本.
该研究揭示了行业之间发展不均衡导致的资源失配和碳排转移，而这一现象可能发生在世界各国推动零碳交通和低碳能源转型的进程中，更加突显了政策制定者追踪跨行业能量流动和碳排转移的紧迫需求。基于上述分析，建议政府部门需要关注跨行业的协同发展，在加快建设全国统一大市场的背景下，厘清跨行业的能量流动与碳履约责任，对制定跨行业碳配额、优化新能源技术布局具有重要意义，期待该研究为我国推动能源交通融合发展提供科学依据。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675824000493
论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100611
作者简介
宋 洁
北京大学工学院党委书记、长聘教授，北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室核心成员，北京大学长沙计算与数字经济研究院副院长，北京大学能源研究院联聘教授，教育部长江学者特聘教授。主要研究领域为在线学习、仿真优化及在工程管理领域的应用，发表学术论文60余篇。承担国家自然科学基金创新群体、重大、重点等多项课题，主持国家发改委、国家粮食局、国家电网等单位重点研究课题。国际电气和电子工程师协会高级会员（IEEE Senior Member），担任IEEE国际自动化管理技术委员会主席（首任亚洲学者），同时入选IEEE杰出报告人。曾先后入选教育部青年长江学者，长江学者特聘教授。研究获得日内瓦国际发明金奖，IEEE协会期刊最佳论文奖，IISE国际工业与系统工程协会最佳论文荣誉奖，INFORMS最佳论文奖，工程管理教指委“最佳指导导师奖”，北京市高等教育教学成果一等奖，多次获得北京大学教学优秀奖和教学改革优秀奖。
王剑晓
北京大学大数据国家工程实验室助理研究员，主要研究数据驱动优化决策及其在新能源电力系统、储能与氢能技术等领域应用，担任Cell The Innovation青年编委、IEEE Transactions on Industry Applications编委等，入选中国科技部国家重点研发计划青年科学家、福布斯中国U30、北京市优秀青年人才、中国科协青年人才托举工程项目、吴文俊人工智能优秀青年奖、北京市“千人进千企”专项行动产业特派员、全国仿真创新应用大赛全国优秀指导教师等。曾获工信部优秀研究成果奖、日内瓦国际发明金奖、Elsevier全球可再生转型奖等，相关成果得到人民日报官微报道。
转载本网文章请注明出处
