我國水路交通與能源融合發展路徑探析

袁裕鵬，袁成清，徐洪磊，嚴新平,4，何琳

（1.武漢理工大學交通與物流工程學院，武漢 430063；2 國家水運安全工程技術研究中心，武漢 430063；3.交通運輸部規劃研究院，北京 100028；4.武漢理工大學智能交通系統研究中心，武漢 430063；5.海軍工程大學艦船振動與噪聲研究所，武漢 430034）

一、前言

隨著全球一體化的深入發展和市場競爭加劇，水運行業在過去數十年間以追求高效化與低成本化為主要發展趨勢，是化石能源消耗與溫室氣體排放的重點領域之一[1]。國際海事組織等相關機構出臺了一系列關于限制船舶排放的法規，各國也在不斷深入推進產業結構調整，以解決水運行業能耗高、效率低的問題[2]。20 世紀60 年代以來，歐盟、美國、日本、澳大利亞等國家和地區開始著眼于水路交通與能源的融合發展，相關研究主要圍繞船舶與能源融合、港口與能源融合以及航道與能源融合3個方向進行[3]；積極研制新能源船舶[4~7]，涉及太陽能、風能、核能、氫能等能源形式，運用純電動船、液化天然氣（LNG）內燃機、氨內燃機、甲醇內燃機、氫內燃機等動力形式。例如，2000年，世界首艘商用的風能/太陽能混合動力雙體客船“Solar Sailer 號”在澳大利亞成功下水試航；2009年，世界首艘燃料電池船舶“Viking Lady號”海洋工程船改裝完成，配有功率為320 kW 的燃料電池動力系統。在我國，新能源船舶研究起步較晚，2022 年，國家工業和信息化部“綠色智能內河船舶創新專項”示范船舶“長航貨運001”輪在江蘇鎮江正式交付，是我國內河首艘綠色智能船舶，設有“柴油主機+軸帶電機+LNG氣體燃料發電機組+鋰電池”的混合推進系統；另外，新能源港口機械[8]、新能源航標燈等相關研究及示范應用也在逐步推進。

水路交通行業用能以燃油消耗、煤炭消耗、電能消耗為主，尤其是燃油消耗占比仍然很高。根據我國碳達峰、碳中和戰略目標以及水路交通行業當前的能源結構，為應對全球氣溫升高和能源危機，水路交通領域應在傳統能源供應基礎上，從能量供應源頭改變用能形式，積極采用可再生能源；對我國內河及沿海水路交通基礎設施和運載裝備的用能模式進行必要調整，更好適應能源形式的轉變。值得指出的是，水路交通綠色化的進程離不開水路交通中使用能源的綠色化，離不開水路交通與新能源的深入融合。推動我國水路交通行業進行綠色、低碳轉型，必然面臨包括內河及沿海的綠色交通基礎設施布局、基礎設施的能源需求形態優化、船舶動力系統能源多元化轉變、能源融合核心技術攻關和相關裝備研制在內的多項挑戰，需要兼顧規劃、政策、技術、經濟性等多個方面進行系統深入的研究。

針對上述行業發展的迫切問題，我國已開展了相對充分的研究。具體包括在分析我國能源輸送總體格局的基礎上，研判能源輸送發展趨勢，提出推進能源輸送網絡與綜合交通體系融合發展建議[9]；針對陸路交通系統，從技術角度探討交通能源融合發展運行框架、控制方法，闡述能源系統與交通系統協同發展涉及的關鍵技術[10]；針對水路交通中的港口能源系統，提出水路交通與能源融合規劃方法、運行方法、評估指標體系，兼顧運營管理及技術應用[11]。本文著眼國家亟需并提煉研究切入點，重點從我國水路交通行業出發，剖析行業用能特征及能源需求演化趨勢，分析內河及沿海區域的自然稟賦并評估相應交通基礎設施資產的能源化應用潛力，提出我國水路交通與能源融合的發展路徑，以期帶動水路交通與能源高質量融合的產業發展研究。

二、我國水路交通的用能特征

（一）船舶的用能特征分析

表1 為不同動力形式船舶能源類型和能量傳遞方式。柴油機動力系統具有功率水平高、安全系數高等應用優勢，在船舶動力系統諸多配置形式中，占主導地位的是“柴油機-軸系-螺旋槳”的動力系統配置，為此水路載運工具目前的用能特征仍然以采用船舶柴油機燃用輕/重柴油為主[12]，并在綜合考慮綠色環保、市場效益、技術成熟度等因素的情況下，輔以應用包括柴油電力推進形式、柴油與LNG雙燃料動力形式、多種清潔能源混合動力形式在內的新型船舶動力系統，提升船舶的綠色化水平[13]。通過合適的參數設置和能量分配，多能源混合動力系統可以有效降低船舶的能耗和碳排放[14]。

表1 不同動力形式船舶能源類形和能量傳遞方式

（二）港口的用能特征分析

水路交通基礎設施能量消耗方式主要是港口裝備用能、交通用能、在港船舶用能等，包括港口機械和停泊船舶能源消耗兩大類[15]，如圖1所示。基礎設施能源消耗主要分為電能和燃油兩大類。其中，電能占整體能源需求的主要部分，主要供給電力裝卸設備；燃油則主要用于運輸作業車輛。靠港船舶的早期用能主要是停泊發電機消耗燃油發電來滿足；近年來靠港船舶則主要使用岸電系統，利用岸電設施為停靠船舶提供相對廉價、高質量、穩壓穩頻的電能，滿足船舶用能需求，從而減少柴油發電機組的使用，減少船舶燃油消耗，降低船舶運營成本，優化港區大氣環境，提高港口碼頭的競爭力。

基礎設施的能量需求主要由電能、燃油、煤炭、LNG等能源提供。其中，電能、煤炭、燃油滿足了絕大部分能量需求。電能主要用于裝卸運輸機械用電、堆存保障用電、維護管理用電；柴油主要用于裝卸機械運輸機械用油等；汽油主要用于車輛的公務通勤和維修用油等。

以天津港為例，該港作為我國北方最大的綜合性對外貿易港，港內各類生產物流設施齊全，相關統計數據充足。天津港2018年的用能情況如下[16]：①電力消耗占總能耗的比重約為36.08%，燃油消耗占總能耗的比重約為37.90%，煤炭消耗占總能耗的比重約為26.02%，耗能組成較為平均；②生產用能占比約為40.69%，非生產用能占比約為59.31%，非生產用能消耗所占的比例相對較高；③在港口吞吐量增長了22%時，總能源消耗環比增長了10.42%，電能消耗的增長約為32.11%，超過了吞吐量的增長。

根據港口不同區域的功能定位，結合港口實際發展規劃情況，港口能耗負荷主要包括臨港/碼頭工業負荷、公共服務負荷、商業負荷、生活負荷4個部分，如圖2所示[17]。其中臨港/碼頭工業負荷實行晝夜連續作業，有較大的用能需求，且對可靠性要求較高，在用能種類上，包括電、熱、冷等多種用能形式；近年來，隨著相關設備的升級改造，越來越多的港口工業設備實現了電氣化運行（見表2）。公共服務負荷與商業負荷主要集中在白天，且所占港口負荷比重較小，對供能可靠性的要求不高，能源種類主要為電能。而生活負荷的特點在于其用能時序與其他類型的負荷正相反，負荷高峰一般出現在晚上，用能種類主要包括電、熱和氣等多種類型。

圖1 水路交通基礎設施能量消耗方式

圖2 港口多能負荷用能分析

表2 港口工業設備清潔能源替代方案分析

三、我國水路交通能源需求的演化趨勢

（一）碳排放視角下的能源需求演化趨勢

為減少溫室氣體排放，全球主要國家和地區都積極制定了溫室氣體減排目標及不同時間節點下的行動方案，在聯合國建立的全球應對氣候變化政策框架下，我國與歐盟率先提出了碳減排路線規劃圖[18]。

圖3 碳排放視角下的能源演化

在碳排放視角下，為了實現“雙碳”目標，船舶能源需求將從船用重油、輕油逐步向LNG等低碳燃料演化，最終發展為使用零碳燃料，如圖3所示。零碳能源主要是氫和氨，在未來，氫和氨會從灰氫/灰氨、藍氫/藍氨逐步向綠氫/綠氨發展，即通過可再生能源制取氫和氨，真正實現零碳排放[19]。由此可見，立足于碳排放角度，水路交通能源需求將由高碳燃料向低碳燃料與零碳燃料進行演化。

（二）能源供給視角下的能源需求演化趨勢

圖4 水路交通能源供給轉變趨勢

在能源供給視角下，水路交通能源供給始于載運工具自攜能源，將朝岸基能源轉變，最終演化為載運工具清潔能源部分自洽，即載運工具配備太陽能和風能為輔的混合動力系統或者載運工具，可利用太陽能和風能進行制氫/氨，為船舶提供氫/氨能源，如圖4所示。①當載運工具（船舶）通過所運載的能源為自身提供動力時，需設專門的燃料油艙，降低船舶的載貨空間，進而影響載運工具的營運經濟性。載運工具（船舶）自攜的能源形式包括燃料油、LNG、氫能、氨能等[20]。其中，燃料油可通過泊位、錨地進行加注，即分別通過陸地油罐車與供油船向靠泊或拋錨船舶進行輸油。②考慮到傳統內燃機為主的動力形式會產生污染，影響空氣質量和水源質量，岸基清潔能源的使用比例將日益提高。對于港口而言，可利用的能源有太陽能、風能、潮汐能等，在船舶靠港時為其供應岸電；還可以通過岸基電力為部分小型電池動力船舶充電提供航行動力。③隨著“雙碳”目標的提出，包括太陽能、風能、波浪能在內的清潔能源在船上的應用成為載運工具用能模式的重點發展方向。綠色能源的開發和利用可有效降低船舶發電機組或主機帶來的能量損失，提高能量利用效率，因此，清潔能源自洽的發展模式具有廣闊的發展前景。

（三）能源質量視角下的能源需求演化趨勢

目前，水路交通領域多使用化石低品位燃料，為提供燃料利用效率，燃料清潔高效利用、多能互補能源利用和余熱回收利用等技術正在蓬勃發展。在未來，水路運輸將越來越多將清潔與轉換效率高的高品位能源作為首選。因此，在能源質量視角下，水路交通能源需求將由低品位能源向高質量能源方向演化。

對高質量能源的評價通常可以從熱力學、經濟性角度來進行。除燃料本身價值外，燃料所占艙室容積大小會影響到船舶運營成本，而不同類型的燃料對船舶動力性影響較小，因此，可以從能量密度的角度對不同類型的燃料進行分析。船用燃料的體積能量密度比較情況如圖5所示。對于內河航行船舶來說，航程相對較短、靠港頻次較高、燃料補給相對便利，除LNG、甲醇等低碳燃料外，還可以使用能量密度相對較低的能源；對于電池動力船舶來說，現階段采用磷酸鐵鋰電池是較為均衡的技術路線，而三元鋰電池將在更高密度需求的船舶應用領域發揮作用[21]；對于國際航行船舶來說，航程較長、靠港頻次低、燃料補給不便，對燃料的能量密度有一定要求，因此，可使用低碳燃料或氨燃料。

（四）能源利用模式視角下的能源需求演化趨勢

現有的能源利用形式過于單一，尚未充分實現不同種類能源間的交互以及循環利用，未來的能源利用形式將向多能源綜合利用的方向演化。

圖5 船用燃料體積能量比較

圖6 能源利用模式視角下的能源需求演化趨勢

圖6 列出了能源利用模式視角下的能源需求演化趨勢。根據港口樞紐的條件，采用綠色能源與電網供電融合的“發電+儲能”能源發展模式，可以減輕城市供電體系負荷；利用港口大型裝備作業的特點，回收機械勢能，并就近在本機利用；通過利用綠色能源進行電解水制氫，為港口移動裝備燃料電池補充氫能；利用岸電技術，為靠泊船舶提供清潔電力。利用船舶的空間和資源，收集太陽能、風能及波浪能，形成多能源融合系統，為船舶提供電能；多余的電能制取氫氣，為船舶氫動力裝置提供氫源；收集船舶的振動能，為傳感設備提供電源，從而實現多能源綜合利用。

未來水路交通將致力于形成多能協同作用的能源網絡，實現對不同能源的捕獲、轉換和控制，為載運工具和基礎設施提供能源需求服務，大幅提高節能減排效果。

四、水路交通與能源融合發展的技術性評估

（一）我國水路交通系統的自然稟賦分析

根據我國風資源分區，結合國家綜合立體交通網中的港口和高等級航道網布局，通過地理信息系統疊加分析可知，我國絕大多數的內河和沿海主要港口位于我國風資源的四類區。在內河高等級航道中，約有95%（約為2.5×104km）位于風資源Ⅳ類區，約有3%（約為740 km）位于風資源Ⅲ類區，約有2%（約為459 km）位于風資源Ⅱ類區。我國高等級航道網所在風資源分區的基本情況如表3所示。

在光資源分布方面，我國內河高等級航道約有82%（約為2.2×104km）位于光資源Ⅲ類區，約有17%（約4547 km）位于光資源Ⅱ類區，約有1%（約318 km）位于光資源Ⅰ類區。我國高等級航道網所在光資源分區的基本情況如表4所示。

由表3 及表4 可知，我國高等級航道自然稟賦條件尚可，全國大部分航道、港口擁有一定的風、光資源，能夠開展新能源發電并應用的基礎，具有基礎設施資產能源化應用的潛力。

（二）水路交通基礎設施資產能源化應用潛力評估

為進一步評估水路交通基礎設施資產能源化的應用潛力，分別對水路交通中的兩個典型應用場景：港口及航道的發電潛力進行測算。

1.港口發電潛力測算

以我國綜合立體交通網中的沿海和內河主要港口（未包含香港港的數據）為研究對象，分別分析港區范圍內建設光伏設備、風電設備可利用太陽能、風能的潛力。港區的面積、岸線長度和平均潮差數據主要來自港口規劃和規劃環境影響評估中的數據。若規劃和環境影響評估中相關數據較陳舊或缺失，則分別以港口單位吞吐量（沿海或內河港口分別計算）、港區面積、岸線長度、港口吞吐量數據為依據進行估算。

表3 我國高等級航道網所在風資源分區的基本情況

表4 我國高等級航道網所在光資源分區的基本情況

對于港口的發電潛力，按照兩種利用方式進行評估，方式一為樂觀場景測算，即在港區30%的總面積范圍內鋪設光伏或風力發電設備；方式二為一般場景測算，即在港區10%的總面積范圍內鋪設光伏或風力發電設備。

在測算太陽能的可裝機容量時，以2015 年發布的《光伏發電站工程項目用地控制指標》為依據[22]。在假設太陽能經由光電設備轉換為電能總輸出效率為20%的前提下，我國港口區域樂觀場景下的太陽能可裝機容量約為29 623 MW，年發電量約為5.74×109kW·h；一般場景下的太陽能可裝機容量約為14 760 MW，全年預計可發電量為1.913×109kW·h。

在測算風能的可裝機容量時，以《電力工程項目建設用地指標（風電場）》為依據[23]，單臺機組用地指標按照3000 kW進行測算。除考慮機組基本用地指標外，風電站建設還需要考慮變電站、集電線路、管理中心、交通工程等用地情況，故綜合用地指標按照機組基本用地指標的1 倍進行測算。在風能經由機電設備轉換為電能總輸出效率為30%的假設前提下，我國港口樂觀場景下的風能可裝機容量約為2.2×108kW，年發電量約為1.39×1010kW·h；一般場景下的風能可裝機容量約為0.7×108kW，年發電量約為5.21×109kW·h。

2.航道發電潛力測算

對于內河航道的發電潛力，按照兩種情景進行評估。情景一為樂觀情景測算，約有20%的高等級航道兩側可鋪設光伏或風力發電設備；情景二為一般情景測算，約有10%的高等級航道兩側可鋪設光伏或風力發電設備。分別測算兩種情景下，航道兩側各5 m范圍內鋪設光伏或風力發電設備時的裝機容量。

在測算太陽能的可裝機容量時，仍以《光伏發電站工程項目用地控制指標》為依據，計算方法與港口相同。在太陽能經由光電設備轉換為電能總輸出效率為20%的假設前提下，我國內河航道樂觀場景下的太陽能可裝機容量約為2321 MW，年發電量約為4.5×108kW·h；一般場景下的太陽能可裝機容量約為1160 MW，年發電量約為2.3×108kW·h。

在測算風能的可裝機容量時，航道仍以《電力工程項目建設用地指標（風電場）》為依據，單臺機組用地指標按照3000 kW進行測算。在風能經由機電設備轉換為電能總輸出效率為30%的假設前提下，我國內河航道樂觀場景下的風能可裝機容量約為2×107kW，年發電量約為1.43×109kW·h；一般場景下的風能可裝機容量約為9×106kW，年發電量約為6.4×108kW·h。

（三）我國水路交通系統的用能需求分析

考慮我國目前發展現狀，水路交通系統用能需求不斷增加，且水路交通能源消費總量相比于全國其他能源消費總量占比較大。通過對貨運總量和貨物周轉總量的預測，估算出下一階段我國不同類型水路交通系統運輸能耗的總量。

根據《中國統計年鑒2021》[24]，2019年，我國交通運輸、倉儲及郵電通信業的能源消費總量約為4.391×108tce，約合1.752×1011kW·h，其中汽油的消費量為6.25×107t，占全國汽油消費總量的45.82%；柴油的消費量為9.87×107t，占全國柴油消費總量的66.14%；煤油的消費量為3.69×107t，占全國煤油消費總量的93.39%。

2019 年，我國水路貨運量為7.47×108t，貨物周轉量為1.04×1013t·km，其中內河運輸、沿海運輸和遠洋運輸貨運總量及貨物周轉總量如表5所示。

2019 年，123 家公路水路運輸企業的統計數據顯示[25]，遠洋和沿海貨運企業每百噸海里單耗0.48 kgce，港口每千噸單耗0.21 tce。2019 年，我國水路交通運輸能耗的基本情況為，遠洋和沿海貨運的能耗約為2.27×107tce，約合1.85×1011kW·h；港口能耗約為2.93×106tce，約合2.38×1010kW·h。

根據2019年水路交通運輸基本情況及過往歷史數據，分別對2025 年、2030 年、2035 年水路交通運輸發展情況進行預測，預測結果如表6 所示。預計2025 年、2030 年、2035 年全國港口吞吐量分別達到1.66×1010t、1.74×1010t 和1.78×1010t [26]。同樣，根據歷史統計數據分別對2025 年、2030 年、2035 年我國港口能耗進行預測，預測結果分別為2.83×1010kW·h、2.97×1010kW·h、3.04×1010kW·h。

表5 2019年我國水路交通運輸基本情況

五、我國水路交通與能源融合的發展思路與發展路徑

（一）發展原則

根據“雙碳”目標和當前水路交通行業的能源結構，水路交通能源融合發展可分為“三步走”，即短期戰略（2021—2025 年）、中期戰略（2025—2030 年）和長期戰略（2030—2035 年）3 個階段。短期戰略是根據沿海港口的自然稟賦發展風能和太陽能，水路載運工具提升化學儲能裝備和燃料電池的功率密度，形成LNG、甲醇等低碳能源或油（氣）電混合動力模式，實現可再生能源與儲能模式相結合。中期戰略是深入推進河港口和錨地，對其動力設備和載運工具實施電動化改造，同時實現氫能的制取、存儲與運輸；提高清潔能源的使用占比，實現清潔能源自洽，形成微電網的自給自足模式。長期戰略是在此基礎上推進至沿海和內河的自然稟賦匱乏區域，實現余電上網模式，構建多層級、一體化的水路交通與能源融合的樞紐體系。具體發展原則如下。

（1）加快船舶動力系統能源的多元化轉變。根據水路交通以國內內河航運為主、國際航運為輔的特點，內河及沿海船舶由LNG、柴油機和蓄電池（超級電容）等多模式的柴（氣）電混合動力船舶逐步過渡到純電動船舶。國際航運船以氨和氫燃料為主，采用內燃機和燃料電池為主動力，以太陽能、風能等清潔能源作為輔助動力。

表6 2025年、2030年、2035年我國水路交通運輸規模預測結果

（2）加快港口、錨地的能源需求形態轉變。利用基礎設施的自然稟賦，在考慮經濟成本和運行模式的前提下，逐步淘汰以柴油機為代表的高能耗、高排放、低效率的老舊設備，形成以太陽能、風能、波浪能和潮汐能等一次能源為主的能源融合系統。在滿足港口、錨地和船舶岸電用能的同時，富余電能接入儲能系統或余電上網，同時利用綠色能源電解水制氫，實現綠色經濟一體化的港船能源網絡。

（3）加快能源融合關鍵技術的攻關和核心裝備的研制。以氨和氫氣為代表的零碳燃料逐步取代傳統燃料，考慮技術的可行性和經濟性，需攻克眾多項核心技術，如氨的引燃、氮氧化物減排、高密度儲氫等。發展以蓄電池和超級電容為介質的儲能系統，進一步提升能量密度和降低成本；突破載運工具輕量化、船舶風力助航、光伏發電和余熱回收利用等關鍵技術，助力實現凈零碳排放。

（4）加快相關行業技術標準與法規體系的制定。貫徹落實黨中央、國務院“雙碳”行動方案的部署和要求，由中央財政設置專項資金，對新能源動力船舶進行補貼試點，并不斷提高技術門檻。通過新能源行業技術標準，引導水路交通能源融合，形成完整的技術標準體系；制定《新能源船舶補貼標準》，完善《港口和船舶岸電管理辦法》，促使靠港船舶使用岸電；實行碳稅政策，推行激勵措施。

我國水路交通與能源融合發展在能源結構、基礎設施、技術路線、法律法規等方面需要建立新的發展模式。只有推廣成熟度高、可行性強的能源體系，構建低碳和零碳燃料結構，才能促進水路交通與能源有效融合，實現水路交通的綠色化、智能化、高效化發展。

（二）發展思路

按照我國水路交通能源系統供給將由低碳到零碳，能源系統配用由低效到高效轉變的現實需要，實現能源結構的轉變。通過優化水路交通系統的能源配置，拓展覆蓋范圍，提升貨運量和貨物周轉量；通過水路交通基礎設施與新能源的融合集成，構建清潔、高效和智能的新型水路交通能源系統，并從“源-網-荷-儲”4個層面構建清潔化、高效化的新型水路交通能源系統。

在“源屬性”層面：將水路交通能源應用多樣化，在港口、船舶、航道和錨地等水路交通系統提升風、光等可再生能源占比。針對不同自然稟賦特征，對經濟效益和發展潛力進行評估，提高用能自洽率和新能源滲透率。根據船舶船型、航線、功能的不同，綜合利用各種資源，使水路交通在“源屬性”上體現出新的發展模式。

在“網屬性”層面：將港口作為樞紐，在空間上加強港口、錨地、航道和船舶的聯系。考慮水路交通能源系統的分散性和波動性，將太陽能、風能、波浪能和潮汐能等與電網融合，通過水路交通能源系統的多點互聯、多能互補，實現用能形式的多樣化，優化能源結構，構建分布式微網，并于2035年前形成集安全、智能、經濟、綠色一體化的微電網體系。

在“荷屬性”層面：將負荷用能需求分散到分布式微網中。針對電網的分散性和波動性，通過“源屬性”“網屬性”和“儲屬性”實現水路交通能源系統負荷側的可控。形成基于變電站、儲能站、配電站等的新型水路能源系統，實現水路交通能源系統的電力平衡，提高負荷側的經濟性和穩定性。

在“儲屬性”層面：將功率型儲能和能量型儲能技術應用于水路交通能源。儲能系統可在較短的時間內釋放能量，補償電網中的能量波動，改善電能質量，提高電能利用率，同時提升了對風、光等一次能源的消納能力，最終實現系統“源-荷-網-儲”的協調運作。

綜上，我國水路交通與能源融合需要切實提出具體的應用場景，明確研究路徑，給予政策支持，發展相關產業，建立示范工程，形成與自然稟賦相適應的“源-網-荷-儲”為一體的水路交通與能源融合系統。

（三）發展路徑

以實現“雙碳”戰略為目標，以《交通強國建設綱要》為總指導，結合國務院《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃通知》、交通運輸部《綠色交通“十四五發展規劃”》等政策文件，按合理推進、逐漸推廣的原則，水路交通與能源融合發展將由多風/ 多光區域逐步向少負荷/ 多光/ 多風區域、沿海和內河少光少風區域拓展，按序依次從沿海港口開發至內河港口。

根據我國水路交通資產能源化潛力測算，若綜合考慮風、光自然資源稟賦，對2021—2025 年、2026—2030年、2031—2035年3個階段的清潔能源利用率分別按20%、40%、60%計算。根據水路交通系統用電負荷需求，在不考慮載運裝備能耗前提下，在樂觀場景下，計算出不用階段內的自洽率。

2021—2025 年：我國新能源滲透率不低于15%，用能自洽率預期可達17.3%。采用可再生能源發電配合復合儲能的供能模式，優先開發沿海港口及近海多風、多光區域。該階段用能主要仍以電網供電為主、可再生能源發電為輔。預計節能減排效果顯著，能量利用效能逐步提高。

2026—2030 年：我國新能源滲透率不低于35%，用能自洽率預期可達33.1%。可再生能源發電配合氫能、復合儲能可提供的有功出力進一步提高，剩余出力由電網補充。深入推進至自然稟賦優越、用能負荷較少的內河航道、港口、錨地及水上服務區。預計節能減排效果取得大幅進展，能效得到進一步提高。

2031—2035年：我國新能源滲透率不低于55%，用能自洽率預期可達48.5%。可再生能源發電配合氫能和復合儲能及微電網模式可提供約50%的有功出力，并在用能低谷期實現余電上網，逐步推進至沿海和內河少風少光的航道、港口。水路交通向實現智能化、綠色化、高效化和環境友好性大踏步前進。

六、推動我國水路交通與能源融合的舉措與建議

（一）政策層面

明確戰略定位，加強頂層設計。明確水路交通與能源融合的定位，將水路交通與能源融合發展納入國家水路交通建設的發展戰略，開展水路交通與能源融合發展規劃研究和頂層設計。

落實融合理念，加快相關建設。普及水路交通與能源融合的思路，推廣交通資產能源化的理念，將太陽能、風能、氫能等可再生能源系統納入航道、錨地、港口等綠色化升級改造過程中，并同步至相關規劃。

強化示范引領，實現精準扶持。推廣水路交通與能源融合發展，聯合研發企業、設計單位、造船企業、船東共同響應；研究并優化精準扶持范圍，提高補貼標準，延長政策時限，完善管理規定和標準規范，激發各方積極性。

（二）技術層面

加強自主研發，推進技術創新。堅定推進水路交通與能源融合自主創新，全面提升可再生能源系統的性能，逐步突破航道、錨地、港口等典型應用場景下的關鍵技術，推進全產業鏈發展。水路交通與能源融合涉及的關鍵技術如下。

1.“風、光、儲、氫”多能源系統融合模式及匹配方法

不同的航道、港口自然資源稟賦各異，交通資產能源化的方式也不同，能源融合模式多樣，且可再生能源滲透率參差不齊；此外，港區用能設備眾多，各種機電系統耦合，能耗大且難以預測，靠港船舶能耗需求具有隨機性和差異性；“風、光、儲、氫”運行特性各異，不同容量的各能源子系統匹配困難，難以實現整體效率最佳。為此，今后要重點突破“風、光、儲、氫”多能源系統融合模式及匹配方法，為水路交通與能源融合提供技術支撐。

2.多能源系統的能源捕獲與穩定控制技術

航道、港口風光資源捕獲及其能源化利用是水路交通能源融合發展的基礎，同時港區負荷差異大、載荷范圍寬等場景特征對“源-荷-儲”的柔性互聯、功率變換與穩定運行提出了新的要求。因此，實現航道-港口-船舶多能源系統的柔性互聯與穩定控制是水路交通與能源融合發展所要解決的關鍵問題。

3.大容量氫氣“制-注-儲-供-用”一體化運行控制與安保技術

航道和港區的風、光、水等可再生能源自然稟賦充足，但不確定性和隨機性較大，同時港區的用氫設備運行具有一定的周期性，在波動制氫條件下合理的進行“制-注-儲-供-用”全鏈條氫能量管理與調配，同時在復雜條件下快速實現安全預警及應急處理，是保障氫能安全、高效利用的關鍵。

4.多能接入港區局域電網優化運行控制技術

對于電網接入大容量多類型綜合能源的港區多能源系統，部分多能流電源對外呈現出低阻尼或是負阻抗特性，將使整個局域電網系統呈現出低慣量、弱阻尼的特征，致使電網系統的抗擾動能力變差。因此，需要針對多能源系統接入港區電網，研究多能源融合系統穩定運行的控制策略。

（三）人才培養層面

打造特色學科體系，助推行業持續建設。以學科的可持續發展為目標，結合國家能源交通發展規劃和戰略要求，綜合多學科特點，加快交通、電氣和能源動力等學科的協同發展，促進水路交通與能源融合，推動“產學研用”一體化發展，全面打造特色學科體系。