双碳目标下我国交通运输行业“去油化”的路径选择

刘建国　朱跃中　戢时雨

成品油是当前我国交通用能的主要能源品种，也是交通运输碳排放的主要来源。推进交通运输“去油化”是在满足人民群众日益增长的高品质运输服务需求的同时，实现碳达峰、碳中和目标的必由之路。近些年随着铁路电气化快速提升，以及电动汽车、车船用天然气的加快推广，我国交通“去油化”进程取得明显进展。2019年，我国交通运输油品消费合计达3.2亿吨油当量，占当年我国交通用能的86.9%，明显低于欧美发达国家。交通用能电气化趋势已经凸显，将成为“去油化”的主要途径。近中期，生物燃料、天然气是重要替代能源，可作为“去油化”的重要补充。中远期，氢能在难以电气化领域将发挥作用，是实现“去油化”的兜底保障。

在双碳目标约束下，通过合理引导交通服务需求，大力推进交通低碳转型，加快燃料节约替代技术推广，交通运输石油需求有望在2025年左右达峰，峰值为3.5亿吨油当量，仅比2019年增加3000万吨。此后随着乘用车电动化全面提速，到2035年我国交通用汽油将仅为峰值的一半左右。如果电动汽车全面普及，重卡、船舶、航空等燃料替代技术在2030年前后取得重大突破，交通运输油品需求有望在2050年左右“归零”。

一、交通用能电气化是大势所趋，需坚定推进以电力为主体的交通能源供应体系

目前，道路交通能源需求与碳排放占全社会交通用能及碳排放的3/4以上，是交通“去油化”的重要突破口。对于道路运输而言，乘用車的电动化已经步入快速发展期，如果保持当前发展势头，我国电动汽车新车渗透率有望在2030年达到50%以上。2035年以后，乘用车可实现新车全部电动化，再过5—8年，全社会拥有的乘用车将几乎全部实现电动化。对于商用车，随着刀片电池规模化量产以及固态电池研发取得进展，电动货车续航里程问题有望在2030年前后得到解决，届时除了边远地区的特殊场景外，道路交通有望全面实行电动化。

铁路在我国交通运输体系中发挥着压舱石的作用，近几年完成的旅客周转量占全社会旅客周转量的40%以上，完成货物周转量占全社会货物周转量（不含远洋运输）的20%左右。伴随着高铁运营里程的快速增长，以及重载电力机车技术突破与投入使用，铁路电气化水平已从2010年的47%增至2020年的73%，平均每年增加2.6个百分点，同期电力机车占比由43%增加至63%。相信随着碳达峰、碳中和的推进，特别是铁路沿线地区配电网容量及电网基础设施的进一步完善，铁路电气化水平将持续提升。2035年前，除了少数地区外或特殊线路外，铁路机车将全部实现电气化。此外，随着磁悬浮列车等新一代高铁技术的发展，铁路对中长距离民航客运的替代进程也会加速。

研究表明，2030年我国交通运输电气化水平将达到10%，2050年电气化水平将接近70%，到2060年，我国交通运输电气化水平将超过75%。因此，需顺势而为提前布局，加快推动构建以电力为主体的交通能源供应体系。建议推动新能源汽车、信息技术、人工智能、新能源等领域已取得成果的加速融合，促进城市能源和交通基础设施融合升级。一是完善分时电价政策。加快出台电动汽车参与电网调峰调频的辅助服务政策，提升新能源汽车在终端市场的便捷性和竞争力。二是试点开展充换电站电池储能参与城市电力调峰、智能电网发展的可行商业模式。促进充换电企业盈利模式多元化发展，提升电网稳定性。三是鼓励石油、电网企业等参与建设运营充电桩等基础设施。由能源生产商转型为能源服务提供商。四是强化动力电池安全及循环利用相关标准。严格电池安全管理，提高电池中稀有金属循环利用率，减少废弃动力电池可能带来的环境污染和健康风险。

二、近中期生物燃料、天然气是重要替代能源，要积极完善相关配套保障措施

水运、航空以及重载货车领域的零排放技术仍处于研发或示范前期，是交通“去油化”的难点。其中，水运在我国货运周转量中占据重要地位。历史上水运占货物周转量的比例曾高达60%以上，近年来虽有所下降，目前占比依然在50%左右。2019年，我国水运行业消费了3300万吨左右的燃料油和重柴油，大约排放1亿吨二氧化碳，约占交通运输能源消费与碳排放的9%。随着我国人均收入水平的提高，方便快捷的航空成为商务和旅游出行的重要选择。2019年，民航旅客周转量比2010年增长1.9倍，民航也超过公路成为仅次于铁路的第二大客运出行方式，在旅客周转量中占比约为1/3。航空煤油消费快速增长，2010—2019年年均增速超过10%。重载货车领域，天然气的替代作用已经逐步显现。目前约有50万辆重型货车使用LNG作为燃料，在山西、内蒙、陕西、新疆等煤炭生产大省，LNG重型货车占比高达60%—70%。

通过加大生物燃料、天然气等替代燃料发展，2025年左右水运油品需求有望达峰，峰值仅比2019年增加200万吨。民航方面，通过客运线路优化、节能技术改进，以及生物航煤及少量电动与氢燃料飞机的试点，民航煤油需求保持缓慢增长。2030年，航空煤油需求达到峰值，峰值为5200万吨，比2019年仅增长1500万吨。与此同时，交通运输的生物燃料、天然气需求将呈现先升后降态势。交通运输天然气需求在2025年达峰，峰值为3300万吨油当量，此后逐步下降。2030年，生物燃料需求将超过700万吨，2050年超过2000万吨，此后随着航空部门氢燃料与电动飞机的规模化运用，生物燃料需求将有所下降。未来若人工合成燃料、阳光液体燃料等技术取得突破，且成本大幅下降，合成燃料可以在交通运输发挥重要补充作用。生物燃油、天然气合计占交通总用能比例将从2019年的8.3%提高至2030年的9.5%、2040年占比达到12.1%的峰值，此后占比逐步下降。

与传统燃料相比，替代燃料碳减排效益明显，但也存在缺乏统一的国际标准等问题。近中期宜在内河及沿海港口积极布局天然气加气站，保持船舶天然气推广力度。加快生物燃料技术更新迭代，推动在水运、民航中生物燃料的推广应用。同时，加强水运和民航部门技术与相关排放的标准制定，特别是构建以国产大飞机、支线客机以及船舶为应用主体的生物燃料标准体系，逐步对标美国和欧盟，为我国生物燃料发展奠定坚实基础，作为中远期的民航与水运“去油化”的重要支撑。

三、中远期氢能在难以电气化领域将发挥替代作用，宜提前布局技术研发

氢能作为一种零排放的二次能源，在交通领域应用场景较为广泛，不仅可以应用在机动车上，也可以作为船舶、飞机的替代燃料，有望在中远期交通运输“去油化”中发挥重要作用。截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量已超过3万辆，以氨燃料为氢能载体的船舶已经开始投入市场，氢燃料电池及氢能飞机也在积极研发中。实际上，自20世纪80年代，欧美日等发达国家一直在推动氢能源发展。近期随着主要国家纷纷提出碳中和目标，氢能在国内外热度逐渐增加。

由于一些关键环节尚未取得重要突破，经济性较差，氢能在交通领域大规模商业化应用仍有较长的路要走，近中期氢能发展的重点仍以基础研发及小规模示范应用为主。特别是考虑到氢能的能量密度是油品的三倍多，但体积却是后者四倍多，目前研发集中于长途货运及短途船舶和飞机。预计2035年左右，氢能生产、输送、储存技术将会有明显进展，氢能有望逐步用于电能难以替代的交通运输场景，特别是可以在远洋巨轮及远距离民航飞机中使用。研究表明，到2050年氢能需求量将达到1180万吨，可占交通用能需求的20%，将发挥比较重要的替代作用。

为了推动氢能尽早在交通“去油化”中发挥作用，建议近中期重点推动氢能相关技术研发与示范应用，强化核心产业技术攻关，并做好相关标准的研究制定。可在重点省市或试点地区开展加氢站建设，在全国大规模布局加氢站需根据届时的市场前景。同时，加快制定推进零排放船舶、飞机的长期战略，引导市场主体、高校和科研院所等行业单位参与氢能在水运和民航领域应用的技术研发与生产建设，特别是邀请国际相关企业、研究机构在我国开展联合研发。此外，建议在民航、水运等近中期难以实现“去油化”领域，积极引入包括碳排放交易、碳税等市场机制，激励减排责任主体采用低碳/零碳燃料及相关技术减少温室气体排放，为水运、民航实现减碳去油目标提供灵活的解决方案。

（作者单位：国家发展改革委能源所）