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[摘要]电气化公路是实现道路运输零排放的新型交通基础设施，具有一定的工程承包市场前景。文章系统分析了电气化公路的构成、特点和施工技术，基于国际政策与市场发展趋势，对电气化公路的发展前景进行展望，并对我国工程建设单位提出应对措施建议。
[关键词]电气化公路；低碳；交通基础设施；工程承包市场
[DOI]1013939/jcnkizgsc201615140
1概述
电气化公路指对传统公路布设供电系统，使配备有混合动力系统的汽车获得连续驱动电能，实现零排放运行的新型交通基础设施。在全球环境刚性约束日趋增强的背景下，受到了业内的广泛关注，可能成为未来城市和区域公路基础设施建设的新增长点，具备一定的工程承包市场前景。
2电气化公路的基本构成及特点
电气化公路由供电牵引系统、汽车集电装置和汽车动力装置三部分构成。[1]供电牵引系统包括高架接触网系统和无线能源转换系统（Dynamic Wireless Power Transfer System，DWPT）两类（见图1）。电气化公路较传统公路设施的优势主要有两点：一是充分服务于电动汽车的行驶需求。在私家车保有率较高的发达国家，电动汽车的数量和使用频率都在迅速增长，然而采用静态充电站的电力供给方式，迫使汽车必须停靠后充电，已经显露出了续航里程较短的弊端。[2]电气化公路便于电动汽车的连续驾驶，并且能够减少建设和运维成本，减少地面空间使用，能够充分满足电动汽车的行驶需求，伴随着电动汽车的进一步推广和充电续航需求的提升，电气化公路很有可能成为未来城市建设的重要环节。二是实现道路运输“零排放”。一直以来，欧洲国家在交通运输节能减排领域充当着“急先锋”的角色，致力于提升技术水平，改善基础设施，寻求减轻交通运输对化石燃料的依赖，并提出在2030年前，交通运输温室气体排放量降低至2008年水平的80%。[3]由于采用电网电力为道路运输提供动力，能够显著降低化石燃料消耗带来的碳排放，国外众多研究机构认为，电气化公路可以帮助道路运输摆脱对石油的依赖，是降低碳排放的有力工具。目前在英国、美国等发达国家正在紧密地进行测试项目，政府部门也投入了相当数额的财政预算，着力推进电气化公路的发展。
3无线能源转换系统的施工技术
目前，业内提出了三种无线能源转换系统的施工方法，即：沟槽施工（Trench-based construction）、全车道施工（Full lane construction）和全车道预制装配施工（Full lane prefabricated construction）。[4]对于传统公路的电气化改造，沟槽施工是最为简单和快捷的方式。只需要开挖沟槽、埋设电气化供电牵引网络以及浇筑沥青路面层等程序即可。全车道施工指的是移除既有路段后再进行现场施工或埋设预制单元的。相比于沟槽施工方式，全车道施工可以将纵向缝设置在路边，并且施工维护需求较少；但是成本和时间消耗均高于沟槽施工方式。
全车道预制施工即使用已经埋设了牵引系统的预制路段替换整条既有路段，明显加快施工进度和提升施工质量。目前，研究人员已经开发出Modieslab系统。[4]从运输物流的角度来看，由于Modieslab浇筑用模板体积和重量更小、更加灵活，利于原材料转运。尽管预制过程需要投入资金，得益于浇筑用模板带来的物流便捷性，在规划阶段就能有效控制原材料的运输物流成本，进而降低了全车道预制施工的成本。
4电气化公路的成本与收益
英国学者通过计算机模拟对电气化公路带来的成本和收益进行了估算，认为电气化公路将明显降低道路运输的“外部负面效应”。[4]根据折现率为35%和2010年价格作为基准价格的前提条件，计算期取20年，每千米电气化公路向电力供应商付费总额超过1200万英镑，占比达到70%，基础设施成本占其余的30%，其中每千米无线能源转化单元基础设施成本为305万英镑，占净现值比重为18%（见表1）。
环境影响方面，在计算期末，二氧化碳、氮氧化物和PM排放减少额均超过35%，其中氮氧化物和PM的排放减少额超过40%。如果将发电环节也考虑在内，二氧化碳排放减少额的货币化价值达到199万英镑，占无线能源转换基础设施成本的65%；在计算期的最后一年，电动汽车的市场占有率达到峰值的条件下，每年二氧化碳排放减少额的货币化价值为163万英镑。对于高速公路附近区域、城市区域等不同地理位置，排放减少额的货币化价值有较大变化，越靠近人群的区域，其货币化价值越大。综合以上分析，电气化公路将给机动化区域特别是城市地区带来明显的环境效益。
5电气化公路的发展前景
51发达国家注重电气化公路的前期论证，并加快科研成果的转化
欧美等发达国家正在紧密地进行电气化公路的各项基础研究与测试，促进研究成果向生产环节的转化。例如，英国政府将电气化公路视为“战略公路网络（strategic road network）”。[2]学者观察到，超低排放车辆（ultra-low emission vehicles-ULEVS）销售总量正在经历迅猛增长，将在未来的交通出行当中扮演更加重要的角色，必须改善现有的道路基础设施满足电动汽车的行驶需求。英格兰公路局业已经启动有关项目，承诺未来五年将拨款5亿英镑（约合78亿美元）用于开展这一项目。西门子公司承揽了瑞斯德哥尔摩北部E16公路电气化试验项目合同，旨在形成可复制、可推广的经验。[5]在美国最大海运枢纽洛杉矶港和长滩地区的一段公路连接线上，西门子公司也进行了利用电气化公路为货运卡车提供动力的试验项目，并已经证实了未来商业运作的适用性。[6]
52巴黎协议正式签约，低排放增长模式成为全球共识
2015年12月12日，在法国巴黎举行的联合国气候变化大会达成了一项具有法律约束力的国际条约——《联合国气候变化框架公约巴黎协议》，它是自1992年达成的《联合国气候变化框架公约》以及1997年达成的《京都议定书》以来人类应对气候变化的第三个里程碑式的成果文件。巴黎协议的达成，标志着全人类迈向了应对气候变化的新征程，低排放增长模式已成为全球共识，势必将推动碳排放主题相关产业（如电动汽车）发展，为电气化公路这一支持低碳客货运输的交通基础设施提供了良好的发展前景。 6措施建议
61加大调研力度，跟踪国际市场动态
2016年以来，全球经济依然处于低位运行，其中欧洲经济复苏态势疲软，日本经济持续低迷，新兴经济体经济增长率同比有所下滑，资源型国家由于大宗商品价格萎靡削减了财政收入预算。然而，伴随全球生态环境硬约束不断强化，世界各国在循环经济、低碳交通等方面仍然存在很高的要求，从长期来看，在建筑、能源、交通运输等行业摆脱对于化石燃料的依赖仍然是实现可持续发展目标的有利途径。这就要求我国工程承包单位要充分认识到有关市场的新趋势、新变化，加大市场调研力度，紧密跟踪有关国别市场的动态，积极参与东道国低碳经济和可持续发展建设，不仅拓宽业务板块，更能为全球低碳发展模式做出贡献，普及企业的社会责任，树立良好的企业形象。
62提升装备水平，完善施工工艺
电气化公路有关技术与管理方法已经趋于成熟，例如运输物流中已经采用的Modieslab概念，通过减少物流成本降低全过程成本，起到“以小博大”的作用，充分体现了发达国家在运输物流过程中关注的单元化思想。鉴于此，我国工程单位应积极转变发展思路，从扩大产能和规模向提升价值链和产品附加值逐渐转型，推进分工细化，扩充数字化基础设施、先进交通运输设备的施工能力，全面提升施工工艺、效率环保和产品服务价值水平。
63加强技术攻关，支撑业务拓展
电气化公路环保是一项系统工程，需要与电动汽车集电系统的协同合作，也是一项相对较新的业务板块，对专业技术、法律法规、管理水平和沟通协作等方面有较高的要求。因此，企业要重视培养复合人才，构建复合人才培养体系，组织对从事有关业务人员的培训；支持高校和企业联合科学技术公关和人才培养，通过产学研合作等方式，实现优势互补，为企业相关业务板块的发展提供有力支持。
7结论
一直以来，道路运输是碳排放的重要贡献力量，电气化公路作为服务于电动汽车的交通基础设施，伴随今后电动汽车产业的发展以及电动汽车市场占有率的进一步提高，将逐渐进入发达国家甚至是发展中国家城市管理者的视野，其建设工程承包市场具有较为广阔的前景。工程承包单位只要抓住良好机遇，与坚持创新引领企业转型升级的企业发展战略相结合，不断提高装备水平，培育通晓发达国家市场准则的综合人才，必将在未来的市场竞争中赢得主动和优势。
参考文献：
[1]张耀平，刘本林电气化公路及电力汽车技术经济分析[J].交通节能与环保，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]企业之窗西门子建设瑞典首条电气化公路[J].The World of Power Supply，2015（8）：12-13
[6]EM要闻西门子在美国加州试验电气化高速公路系统[J].电气制造，2014（8）：15-16
[关键词]电气化公路；低碳；交通基础设施；工程承包市场
[DOI]1013939/jcnkizgsc201615140
1概述
电气化公路指对传统公路布设供电系统，使配备有混合动力系统的汽车获得连续驱动电能，实现零排放运行的新型交通基础设施。在全球环境刚性约束日趋增强的背景下，受到了业内的广泛关注，可能成为未来城市和区域公路基础设施建设的新增长点，具备一定的工程承包市场前景。
2电气化公路的基本构成及特点
电气化公路由供电牵引系统、汽车集电装置和汽车动力装置三部分构成。[1]供电牵引系统包括高架接触网系统和无线能源转换系统（Dynamic Wireless Power Transfer System，DWPT）两类（见图1）。电气化公路较传统公路设施的优势主要有两点：一是充分服务于电动汽车的行驶需求。在私家车保有率较高的发达国家，电动汽车的数量和使用频率都在迅速增长，然而采用静态充电站的电力供给方式，迫使汽车必须停靠后充电，已经显露出了续航里程较短的弊端。[2]电气化公路便于电动汽车的连续驾驶，并且能够减少建设和运维成本，减少地面空间使用，能够充分满足电动汽车的行驶需求，伴随着电动汽车的进一步推广和充电续航需求的提升，电气化公路很有可能成为未来城市建设的重要环节。二是实现道路运输“零排放”。一直以来，欧洲国家在交通运输节能减排领域充当着“急先锋”的角色，致力于提升技术水平，改善基础设施，寻求减轻交通运输对化石燃料的依赖，并提出在2030年前，交通运输温室气体排放量降低至2008年水平的80%。[3]由于采用电网电力为道路运输提供动力，能够显著降低化石燃料消耗带来的碳排放，国外众多研究机构认为，电气化公路可以帮助道路运输摆脱对石油的依赖，是降低碳排放的有力工具。目前在英国、美国等发达国家正在紧密地进行测试项目，政府部门也投入了相当数额的财政预算，着力推进电气化公路的发展。
3无线能源转换系统的施工技术
目前，业内提出了三种无线能源转换系统的施工方法，即：沟槽施工（Trench-based construction）、全车道施工（Full lane construction）和全车道预制装配施工（Full lane prefabricated construction）。[4]对于传统公路的电气化改造，沟槽施工是最为简单和快捷的方式。只需要开挖沟槽、埋设电气化供电牵引网络以及浇筑沥青路面层等程序即可。全车道施工指的是移除既有路段后再进行现场施工或埋设预制单元的。相比于沟槽施工方式，全车道施工可以将纵向缝设置在路边，并且施工维护需求较少；但是成本和时间消耗均高于沟槽施工方式。
全车道预制施工即使用已经埋设了牵引系统的预制路段替换整条既有路段，明显加快施工进度和提升施工质量。目前，研究人员已经开发出Modieslab系统。[4]从运输物流的角度来看，由于Modieslab浇筑用模板体积和重量更小、更加灵活，利于原材料转运。尽管预制过程需要投入资金，得益于浇筑用模板带来的物流便捷性，在规划阶段就能有效控制原材料的运输物流成本，进而降低了全车道预制施工的成本。
4电气化公路的成本与收益
英国学者通过计算机模拟对电气化公路带来的成本和收益进行了估算，认为电气化公路将明显降低道路运输的“外部负面效应”。[4]根据折现率为35%和2010年价格作为基准价格的前提条件，计算期取20年，每千米电气化公路向电力供应商付费总额超过1200万英镑，占比达到70%，基础设施成本占其余的30%，其中每千米无线能源转化单元基础设施成本为305万英镑，占净现值比重为18%（见表1）。
环境影响方面，在计算期末，二氧化碳、氮氧化物和PM排放减少额均超过35%，其中氮氧化物和PM的排放减少额超过40%。如果将发电环节也考虑在内，二氧化碳排放减少额的货币化价值达到199万英镑，占无线能源转换基础设施成本的65%；在计算期的最后一年，电动汽车的市场占有率达到峰值的条件下，每年二氧化碳排放减少额的货币化价值为163万英镑。对于高速公路附近区域、城市区域等不同地理位置，排放减少额的货币化价值有较大变化，越靠近人群的区域，其货币化价值越大。综合以上分析，电气化公路将给机动化区域特别是城市地区带来明显的环境效益。
5电气化公路的发展前景
51发达国家注重电气化公路的前期论证，并加快科研成果的转化
欧美等发达国家正在紧密地进行电气化公路的各项基础研究与测试，促进研究成果向生产环节的转化。例如，英国政府将电气化公路视为“战略公路网络（strategic road network）”。[2]学者观察到，超低排放车辆（ultra-low emission vehicles-ULEVS）销售总量正在经历迅猛增长，将在未来的交通出行当中扮演更加重要的角色，必须改善现有的道路基础设施满足电动汽车的行驶需求。英格兰公路局业已经启动有关项目，承诺未来五年将拨款5亿英镑（约合78亿美元）用于开展这一项目。西门子公司承揽了瑞斯德哥尔摩北部E16公路电气化试验项目合同，旨在形成可复制、可推广的经验。[5]在美国最大海运枢纽洛杉矶港和长滩地区的一段公路连接线上，西门子公司也进行了利用电气化公路为货运卡车提供动力的试验项目，并已经证实了未来商业运作的适用性。[6]
52巴黎协议正式签约，低排放增长模式成为全球共识
2015年12月12日，在法国巴黎举行的联合国气候变化大会达成了一项具有法律约束力的国际条约——《联合国气候变化框架公约巴黎协议》，它是自1992年达成的《联合国气候变化框架公约》以及1997年达成的《京都议定书》以来人类应对气候变化的第三个里程碑式的成果文件。巴黎协议的达成，标志着全人类迈向了应对气候变化的新征程，低排放增长模式已成为全球共识，势必将推动碳排放主题相关产业（如电动汽车）发展，为电气化公路这一支持低碳客货运输的交通基础设施提供了良好的发展前景。 6措施建议
61加大调研力度，跟踪国际市场动态
2016年以来，全球经济依然处于低位运行，其中欧洲经济复苏态势疲软，日本经济持续低迷，新兴经济体经济增长率同比有所下滑，资源型国家由于大宗商品价格萎靡削减了财政收入预算。然而，伴随全球生态环境硬约束不断强化，世界各国在循环经济、低碳交通等方面仍然存在很高的要求，从长期来看，在建筑、能源、交通运输等行业摆脱对于化石燃料的依赖仍然是实现可持续发展目标的有利途径。这就要求我国工程承包单位要充分认识到有关市场的新趋势、新变化，加大市场调研力度，紧密跟踪有关国别市场的动态，积极参与东道国低碳经济和可持续发展建设，不仅拓宽业务板块，更能为全球低碳发展模式做出贡献，普及企业的社会责任，树立良好的企业形象。
62提升装备水平，完善施工工艺
电气化公路有关技术与管理方法已经趋于成熟，例如运输物流中已经采用的Modieslab概念，通过减少物流成本降低全过程成本，起到“以小博大”的作用，充分体现了发达国家在运输物流过程中关注的单元化思想。鉴于此，我国工程单位应积极转变发展思路，从扩大产能和规模向提升价值链和产品附加值逐渐转型，推进分工细化，扩充数字化基础设施、先进交通运输设备的施工能力，全面提升施工工艺、效率环保和产品服务价值水平。
63加强技术攻关，支撑业务拓展
电气化公路环保是一项系统工程，需要与电动汽车集电系统的协同合作，也是一项相对较新的业务板块，对专业技术、法律法规、管理水平和沟通协作等方面有较高的要求。因此，企业要重视培养复合人才，构建复合人才培养体系，组织对从事有关业务人员的培训；支持高校和企业联合科学技术公关和人才培养，通过产学研合作等方式，实现优势互补，为企业相关业务板块的发展提供有力支持。
7结论
一直以来，道路运输是碳排放的重要贡献力量，电气化公路作为服务于电动汽车的交通基础设施，伴随今后电动汽车产业的发展以及电动汽车市场占有率的进一步提高，将逐渐进入发达国家甚至是发展中国家城市管理者的视野，其建设工程承包市场具有较为广阔的前景。工程承包单位只要抓住良好机遇，与坚持创新引领企业转型升级的企业发展战略相结合，不断提高装备水平，培育通晓发达国家市场准则的综合人才，必将在未来的市场竞争中赢得主动和优势。
参考文献：
[1]张耀平，刘本林电气化公路及电力汽车技术经济分析[J].交通节能与环保，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]企业之窗西门子建设瑞典首条电气化公路[J].The World of Power Supply，2015（8）：12-13
[6]EM要闻西门子在美国加州试验电气化高速公路系统[J].电气制造，2014（8）：15-16