助力实现高速公路绿色服务区的建设。

1我国能源形势与政策

在可再生能源领域，中国光伏产业的发展相较于其他新能源遥遥领先。我国光伏产业于1958年开始萌芽，于20世纪80年代开始大规模生产。2000年至今，在世界可再生能源发展浪潮的有利契机下，光伏产业的技术与规模迅速发展。

中国风力发电产业也已经处于世界领先地位。我国颁布《可再生能源法》后，由于政策的大力补贴，国内风电领域的企业如雨后春笋。时至今日，中国的风力发电机组整机与部件设计制造方面已经实现了由千瓦向兆瓦级的跨越，国产化率已经达到了85%。

中国其他可再生能源产业的发展也均位于世界前列。在水力发电领域，中国2017年新增7.3吉瓦，总容量达到了312.7吉瓦。在生物燃料领域，我国在世界名列前茅。中国2020年在工业领域消耗了3 000万吨生物燃料，在减少煤炭消耗的同时节能减排、保护环境。另外，生物燃料还缓解了天然气短缺的困境，能及时为北方供暖。

如今，“碳达峰、碳中和”目标为我国低碳转型的发电领域指明了方向和路径。在全球能源电力行业创新发展的背景下，一大重要措施是构建绿色能源创新型电力系统。发电领域向低碳化、清洁化、智能化、电气化、市场化、国际化发展成为必然趋势。由于风电、光伏发电发展时间较长，所以也最为成熟、经济性最好，未来在继续发展风电、光电的同时，大力开发其他可再生能源，致力于增量主体到存量主力的转变。

具体的政策主要围绕“投入与收益、开发与保护、时间与空间”3对关系，关注“开放能源体系、自洽能源系统、绿色能源开发、高效能源利用”4项场景，坐实“源网荷储统筹、绿电应用降碳、产业开发增利、推进模式创新、协调机制顺畅”5项任务系统推进新能源融合发展。通过构建“油-氢-光-储-充-换”一体化的高速服务区综合能源系统，积极探索保障公路交通运转的多能源系统研究及交通运输场景下多态能源间变换与控制的关键技术研究，进一步助力低碳服务区快速发展。快速建设低碳新能源服务区，实现能源能效“双赢”目标。

2低碳服务区建设原则

高速公路服务区位置的封闭性与独立性对服务区的建设规划与维护运营至关重要，因此选址时应充分考虑地质地形和大气环境等因素。例如，将低碳服务区选址在地势平坦且对环境危害最小的区域。将绿色、循环、低碳理念深度贯穿于高速公路服务区设计建造的全过程。通过生态设计、循环利用、工程绿化、能源替代等措施，节约资源、减少排放，打造零碳服务区、低碳高速公路，致力于多方位、多层次、多路径落实交通运输行业节能减排目标，努力实现全产业、全链条的绿色发展。

在服务区建设过程中，应满足安全和发电效率的双重要求；研发服务区能源智慧管控系统，实现碳排放追踪、能源管控、设备管理和智慧决策；研发服务区污水应急处理系统，解决了处理后水质不稳定等难题。在推动“低碳服务区”建设过程中，坚持“生态设计、循环利用、工程绿化、能源替代”的思路，按照可行性、经济性原则开展论证，确定实施“可再生能源利用、零碳智慧管控、污废资源化处理、林业碳汇提升”四大系统。

生态设计：服务区建设中应将高速公路低碳服务区选址在地势平坦且对环境危害最小的区域。以提高土地使用率和合理规划功能布局为目的，使服务区场地内流线顺畅、每一项配套设施都能充分发挥其功能。同时还须最小化服务区周边环境的破坏。

循环利用：在低碳服务区的建设中进行海绵服务区专项设计，使用“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术措施，灵活地将服务区雨水综合利用、生态保护相结合，使服务区实现径流污染控制、峰值控制、总量控制等目标。

工程绿化：绿色结构和绿化设计对服务区的舒适度有很大影响。比如，花卉和绿植等景观植物适合在休闲区种植，赏心悦目的同时提升休闲区的舒适性。而树冠面积较大的高大树种则适合在停车区种植，不仅能吸收二氧化碳，而且具有遮阴防风的功能。合理配置植物物种，确保植物多样性的同时尽量保持原有的生态系统，使实用与美观二者兼得。

能源替代：依托高速公路服务区合理建设光伏、储能、充换电站、加氢站等，为服务区提供绿色能源。逐步淘汰燃煤等高能耗、高污染发电方式，为低碳转型提供支撑。

3低碳能源在服务区建设规划中的能效分析

影响服务区发电能效的主要因素有很多，包括服务区面积、服务质量、设施种类、检修站数量、加油站数量、服务区供配电系统设备、供电方式、服务区建筑物材质、服务区供暖供热系统、污水与垃圾处理方式等。

为实现“碳达峰、碳中和”目标，风、光、水力、地热等可再生能源在未来能源市场占比将会加速提升，使得能源结构做出调整，实现绿色化转型。例如，光伏发电使得白天光照产生的电能满足夜晚的照明；利用风能发电持续不断地向各项用电设施供电；利用地热能向室内供暖或制冷等。服务区的地理气候条件为选择依据，在太阳能光电、风能发电、水力发电、地源热泵等绿色能源开发利用技术中选择能效较高的发电方式。

3.1 太阳能光伏发电能效

高速公路服务区的封闭性和独立性决定了其对资源和环境的依赖性和压力。太阳能作为一种可再生清洁能源，不仅可以减少能源消耗，提高能源效率，还可以减少空气污染，保护生态环境。太阳能光电技术基于光电效应，将太阳能直接转化为电能。太阳能光伏系统具有使用寿命长、占用空间小、无水发电以及无污染排放等优点，非常适合公路服务区。

目前的光伏系统大部分采用光电市电互补的设计模式，其中光伏发电为主力，市电为辅助电力，当蓄电池电量不足时，启动市电供电模式。这种光电市电结合的方式不仅能减少输电时的能源损耗，还能减少服务区发电高能耗问题，目前的低碳服务区多采用独立光伏发电系统。

3.2 风能发电能效

风能是空气流做功所产生的能量，属于可再生能源。风能发电的原理是风的动能转化为风车旋转的动能，从而产生电力。风能设施结构不立体化，这样的设计可保护陆地和生态，同时能大幅降低电网生产成本。陆地上的风能储量为253GW，换句话说，如果按等效满负荷2 000 h计算，陆地上储存的风能每年发电可提供的电量约为500TW。全国平均风能密度为100 W/m2，我国三北地区、沿海地区风能资源比陆地更丰富，适合在其高速公路服务区建立高能效风力发电设施。

3.3 水力发电能效

我国水电技术产业链在过去十年里全面提升。水电设备产业形成了设计、制造、安装、运行维护等一体化的体系设备，并且在水轮发电机设计制造方面处于国际先进水平，然而在冲击式水轮机技术方面，国内还缺乏相关经验。目前我国高速公路服务区在新能源转型方面对水力发电的开发力度不足，很大程度是因为服务区的特殊地理环境使得周围水源不足，无法靠水力进行发电，因此水力发电在服务区的能效极低。

3.4 氢能发电能效

为了推动氢能在多领域多渠道的应用，科技部开发了氢能综合应用新模式。具体来说，通过氢能高速、氢能园区、氢能服务区建设，开发可推广的氢能综合应用示范工程；该示范工程在围绕四城的高速公路建设了氢能服务区，并且启动了燃料电池热电联动，在该服务区建立了13个氢气加注站，创新性地解决了燃料电池车加氢问题。我国首次将碳中和理念引入高速公路服务区，以可再生能源利用为起点，整合可再生能源现场制氢、高压储氢、燃料电池热电联供、综合节能、碳补偿机制、差异化能源价格等技术、经济、政策多维度手段，探索建立零碳服务区的实施路径。

针对高速公路高能耗问题，目前主要研究氢能零碳服务区规划与设计的实施路径，通过制定氢能与高速的融合策略，形成氢能零碳服务区整体规划及建设方案。建设方案包括氢能高速氢气输配调度、氢气加注、安全应用、车辆维保等技术集成，同时建立氢能高速智能化监测及运维体系。可再生能源现场制氢、高压储氢、燃料电池热电联供、综合节能等关键技术集成，建立以氢气储能为核心的零碳服务区是目前建设低碳服务区的主要研究方向之一。

3.5 地热能发电能效

地热能发电分为水热型发电和干热岩型发电。其中，水热型地热发电技术较为成熟，现有技术包括地热蒸气扩容发电技术，真正做到零能耗。未来需要攻克核心技术，加快地热能发电的体系建设，具体的核心技术包括地热蒸汽轮机发电机组设备的智能化与自主化，建设水热型地热示范工程。目前的研究重心在水热型地热发电，干热岩型地热发电方面的技术仍停留在实验室阶段，技术瓶颈主要是资源靶区定位和干热岩储层激发等技术，未来研究方向应开发高效梯级地热综合利用技术，将地热能每一层都充分利用。

丰富的地热资源，地质资料一般大量存在于油气盆地中，由于可利用废弃井数量大，非常适合在该区域的高速公路服务区建立地热发电系统，降低产能与用能过程中的碳排放，打造节能减排的绿色低碳服务区。目前我国低碳服务区地热能的应用仅限于夏季空调制冷和冬季供暖，能效较低，未来应向地热能发电供全服务区使用的方向发展。

4提高低碳服务区能效的建议

对于未来新能源在低碳服务区的高能效广泛应用，本文提供以下几点建议：

首先，应加强顶层规划设计，现阶段，统筹部署发展任务，科学谋划建设布局，合理制定实施方案，定时开展监测评估，明确“双碳”中长期发展目标，建立规划动态调整机制。

其次，将服务区与新能源深度融合，开展绿色能源发电、储能、充电一体化智能网联项目，打造分布式光伏工程试点示范，实行智能微电网试点，推动智慧化能源能效监测系统建设。

最后，明确发改、工信、能源等相关部门管理职责，协调各个部门，制定建、管、养、运的一体化政策。建设时充分考虑选址与新能源的适配性，满足电网政策和运行管理要求，使得能效最大化，规范建设施工、管理养护标准体系，建立标准规范与科技创新联动机制，鼓励可实施性强的创新成果及时投入使用。