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关键词:江苏;新能源;电力市场
本文为江苏省社会科学基金课题:“江苏战略性新兴产业创新驱动及路径研究”(批准号:13EYD024);南京工程学院大学生科技创新基金项目:“江苏省新能源发电市场研究”(项目编号:TB20160819)成果
中图分类号:F407.61 文献标识码:A
收录日期:2016年11月1日
一、引言
从国民经济生产的角度分析,能源消费与GDP是一种投入与产出的关系。从数据上看,2008~2014年江苏省GDP由30,981.98亿元增加至65,088.32亿元,年均增幅达12.14%。与之对应的是,电力消费量由3,118.32亿千瓦时增加至5,012.54亿千瓦时,年均增幅6.84%。从总量上看,江苏省GDP与电力消费量均位列全国前列,国民经济保持平稳快速发展。从发展趋势来看,2000~2007年江苏省GDP年均增长13.5%。同时能源消费年均增长13.3%。能源消费增幅明显放缓,单位地区生产总值能耗持续下降,能源消费与经济发展的协调性进一步加强。在一定程度上缓解了江苏省能源供应压力,达到了绿色发展、可持续发展的要求。江苏省工业发展起步较早,发展相对稳定,经济体量在国内遥遥领先。目前全省工业化和城市化发展所需的一次能源主要依赖外地输入;未来全省要在有限的不可再生资源和环境承载力基础上继续推进经济社会的持续发展,必须改变传统的发展模式与能源利用方式。
二、江苏省新能源产业发展情况
(一)光伏发电。2008年,江苏省新能源产业实现产值889亿元,光伏产业产值达780亿元,占比高达87.74%。光伏产业已成为江苏省新能源领域的支柱产业,总产量和产能在全国均遥遥领先。其中,太阳能电池产量占全球总产量的25%,全国总产量的70%,达1,580MW。同时,各种利好政策不断助推光伏发电市场。经过多年的发展,产业链条已日臻完善,技术水平不断进步。形成了300余家相关企业从高纯度多晶硅、硅片、太阳能电池、组件、集成发电系统设备到光伏应用产品的一条龙产业链,并不断向上下游进行延伸。无锡尚德拥有自主知识产权的Pluto单晶硅电池,其光电转换率已达19%,居世界第一位。徐州中能公司生产的多晶硅成本低至每公斤25美元,处于国际领先地位。江苏省光伏企业正不断加快自身国际化进程和国际市场竞争力,在国际光伏产业中发挥主导作用。然而,受2009年国际金融危机的影响,国际光伏市场迅速萎缩,海外订单锐减,国内行业产能严重过剩,企业发展面临严重困难。部分企业陷入生产成本高、生产效能低、负债压力增大的窘况。
目前,江苏省的光伏产业竞争非常激烈,而光伏板的生产属于资本密集型产业,往往需要十亿级的资金量,令很多中小企业望而却步。这些企业转而投资于光伏电站建设。值得注意的是,类似于房地产开发的“代建-收购”模式得以发展。中小企业有技术却苦于没有资金,投资者有资金却主要热衷于收购电站。在市场竞争日益激烈的背景下,如何进一步引导资本与技术相结合,促使中小企业做大做强,是一个值得思考的重要问题。
(二)风力发电。江苏省拥有954千米海岸线,沿海滩涂面积达6,500平方公里,而且每年仍持续向外淤涨。占全国滩涂总面积的25%,位居全国沿海各省区市之首,近海风电可开发量达18,000MW,风能资源丰富,风能资源利用难度低。利用多方有利条件,江苏省成为全国风力发电装备制造大省。风电整机制造能力高达100万千瓦,风电装备成套机组制造企业数量在全国遥遥领先,风力发电机和高速齿轮箱、回转支承等关键零部件国内市场占有率达50%。江苏风电生产在进行自主研发的同时引进消化,有力提升了兆瓦级风电机组整体设计与制造技术、重要支撑部件制造技术,从而使产业规模和技术水平均在国内遥遥领先。风力发电1.5兆瓦机组形成批量生产,2兆瓦机组试制成功,3兆瓦机组研制进展顺利。下一步应结合江苏省风能资源、地理条件、土地资源状况以及社会经济发展水平,有序发展沿湖滩涂、丘陵山区与地广人稀地带分散式低风速风力发电,就近接入电网,加快实现分散的风能资源就近分散利用。
(三)生物质能发电。农村经济社会的高速发展,导致农村能源消耗量持续增加。在此背景下,生物质能作为一项极具应用前景的新能源,其开发利用是解决能源紧张形势下农村能源供应问题的有效举措。以农作物、木材及其废弃物和动物粪便为主要内容的生物质能源,广泛分布于各农村地区。在生物质能有效转化方面,生物质发电排放的二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染物远少于燃煤发电,特别是生物质从生长到燃烧总体上对环境不增加碳排放量,生物质气化更是对环境不产生任何负面影响;垃圾焚烧发电工程对消除生活垃圾对环境的影响,科学有效地处理生活垃圾,提高环境质量,使垃圾达到无害化、减量化和资源化处理起到了关键作用;农村沼气工程属于清洁生产的重要措施,使农民能够有效转化各种有机废弃物从而得到资源化利用,对农村环境保护和可持续发展具有极其重要的作用。为了顺应生物质能利用技术状况和江苏省经济社会的发展,江苏省生物质能利用以生物质制气、生物质发电、固体成型燃料为重点,积极推广生物质燃气,有序发展生物质发电,加大步子,又好又快推进生物质成型燃料产业化进程。
(四)核能、水电、地热能。江苏省的核能产业以田湾核电站为代表,装机容量212亿千瓦,年发电量140亿千瓦时。作为中俄两国最大的经济技术合作项目,田湾核电站已投产运营十余年,为江苏省提供了大量清洁电力,有力助推了江苏省经济的发展。核电能带来良好的经济效益,但前期巨大的投资使很多企业望而却步。面对广阔的市场,如何进一步激发投资者活力,引导民间资本参股核电项目,成为广大新能源民企共同关心的问题。
江苏省地处长江中下游平原,地势低平,水能资源并不丰富,但河网密布,水量充沛,可利用这一优势进行抽水蓄能电站建设。已建成的宜兴抽水蓄能电站年发电14.9亿千瓦时,为“削峰填谷”保障电网安全以及节约能源做出了重要贡献。
江苏省位于东部沿海地区高热流地热异常带,为江苏省提供了丰富的地热能源。为充分利用地热能资源,江苏省拟开发以温泉和中浅层地温热能资源为主的商业模式。
三、光伏发电成本效益分析
(一)成本分析
1、建设成本。对于商用光伏电站而言,施工建设并持续运营的条件是社会资本的不断注入。光伏电站建设成本高,中小企业难以独自承担。其中,投资机构、电源生产商和发电集团都有通过售电而赚取超额利润的诉求,对我国光伏发电运营模式提出突破性挑战。对于随着薄膜发电技术的应用和储能产品的进步,对于自发自用的用户来说,投资成本在不断降低但仍处于较高水平。这部分用户一是有较高节能意愿的家庭;二是对供电可靠性要求较高的单位;三是装机规模较大的工商企业。
2、运维成本。相较于建设成本,光伏发电的运维成本低廉。光伏发电设备的全寿命周期约为25~30年,每年的运维成本约占投资额的0.5%~1%。
(二)效益分析
1、经济效益。光伏电站一旦建成往往能带来良好的经济效益。对投资企业来说,运营光伏电站能带来良好的现金流,同时有10%以上的投资回报率。对于自发自用用户来说,满足自身能源供应后,多余的电力还可以并网出售,享受国家每千瓦时0.42元的补贴。在青海省等偏远地区,商业用电电价高达每千瓦时4元,采用这种模式无疑能给用户带来巨大的经济效益。
2、社会效益。对于山区、高原、西北等我国电网欠发达的偏远地区而言,太阳能无疑是最方便、廉价的能源。一个光伏电站或屋顶太阳能发电设备成为了解决用电问题的最佳方案。光伏发电设备能极大地提高当地居民的生活水平,为当地提供了生产力进一步发展的可能,并为转变传统生产生活模式逐步脱贫致富提供了思路。符合国家产业政策和可持续发展战略,且相应国家“十三五”脱贫攻坚计划,具有良好的社会效益。
3、环境效益。利用屋顶、湖面、荒地等闲置空间建设的光伏发电机组不占用土地资源,在运行过程中不产生任何噪音。以一个3KW家用分布式并网发电机组为例,在全寿命周期中,除自用外,还可为电网提供清洁电能近10万度,可节约标煤35.1吨,减排二氧化碳91.62吨,减排二氧化硫0.29吨,减排氮氧化物0.25吨,以及大量灰渣的排放,从而改善了大气环境,具有良好的环境友好性。
四、新能源产业发展中存在的问题及建议
(一)新能源产业仍不能满足绿色发展的需求。经过多年的产业结构转型升级,江苏省的经济发展已向建设资源节约型经济体系和消费方式迈出了坚实的一步,在单位GDP能耗、二氧化硫排放量、碳排放量、氮氧化物排放量、化学需氧量等许多领域已处于全国领先水平。但仍未完全走出“高投入、高能耗、低效率”的粗放型发展模式,面临经济发展和环境治理双重压力。可持续发展的能源战略不仅重视节约能源,还要注重开拓能源特别是新能源的供应渠道,提高能源的利用效率。
(二)新能源产业区域发展不平衡。地区差异是江苏省新能源产业的一个明显特征。一方面以无锡为代表的苏南地区在新能源,尤其在光伏产业的市场中占绝对优势;另一方面苏北地区光伏产业起步较晚,以多晶硅和硅制品等原材料生产为主,技术性和创新性不强。在光伏发电领域,应根据江苏省太阳能资源、地理条件、土地资源以及国内光伏产业发展情况,以规模化与分散化相结合。构建以并网光伏电站项目为主、分布式光伏发电项目为辅、渔光互补光伏发电项目为示范,太阳能光热利用为补充的利用格局。不断扩大太阳能应用规模,为区域产业协同发展提供市场空间。
(三)注意产业链延伸,开拓海外市场。新能源基础设施建设投资量大、建设周期长,往往由政府或大型国企主导。与此同时,很多新能源中小企业依靠政府补贴生存,呈现出畸形发展的现状。在经济下行的压力下和转变经济增长方式的要求下,如何让新能源中小企业有独立造血的能力就显得尤为重要。
发展新能源,很大程度上是对环境保护的需要,但在某些地区却是刚需。如我国的偏远地区和非洲、东南亚等经济欠发达地区,电网覆盖率低。在没有电网覆盖的地区,新能源发电就成为解决用电问题的唯一方法。此类新能源工程以光伏和风电为主。为了解决发电不均衡,尤其是夜间和无风天气的用电问题,新能源发电设施往往要配合储能产品使用。产业发展有待提高,储能产品所发挥的作用对新能源产业至关重要。而目前我国储能产业较为混乱,缺乏统一的标准和指导。一方面在发达国家,“新能源发电――储能产品储电”模式已成为绝大多数新能源用户的标配;另一方面我国这种模式尚处于起步阶段,市场潜力巨大。在传统市场竞争日益激烈,需求趋于饱和的今天,应鼓励新能源企业延伸其产业链,着力研发高端储能产品。如发展化合物薄膜、晶硅薄膜、锂离子、钒液流、钠硫等电池储能技术。向新能源成套装备研发领域转型,积极顺应国内外需求。
(四)提升新能源企业整体质量,注重行业品牌建设。依据国家最新出台的新能源装备制造业相关准入条件,对现有企业逐一进行审查,坚决淘汰不符合准入条件的企业。引导企业提高现有产品技术水平,加快研发新型技术产品,鼓励现有企业通过兼并重组、强强联合、引入战略投资者等方式做强做大。鼓励现有优势企业对规模小、无知名度、无研发能力进行兼并,提高产业集中度;支持现有优势企业间开展战略合作,强强联合,优势互补;鼓励现有企业引入全球知名的新能源企业作为战略合作伙伴,利用知名企业的产品、技术、品牌、营销、管理等方面优势壮大自身。
(五)严格落实环评制度,杜绝以环保的名义破坏环境。新能源项目的建设往往能提供大量的清洁能源,不排放污染物和温室气体,而且可显著减少煤炭消耗和火力发电的水资源消耗,带来良好的生态效益。因此往往会忽略项目本身的环保性。光伏硅片的生产会消耗大量能源,风电装置建设占用一定的土地资源,风力发电机旋转的风机叶片可能会对靠近居民区的地方产生噪音污染,生物质能发电尤其是垃圾焚烧发电如果烟气处理不当,会严重破坏环境、不利于充分发挥地热能,同时会破坏土壤周围生态系统。随着海外市场,尤其是欧盟对产品环保性的要求日益严苛,产品的环保性往往成为开拓海外市场的瓶颈。因而,需要加强重视施工前做好环评及地质勘探等工作。新能源开发及使用过程严格遵守国家环境保护的有关法律、法规及规定,采取相应环保措施,不对环境产生负面影响。这既有利于保护生态环境,也有利于推动新能源企业“走出去”。
五、结束语
大力发展新能源是江苏省进一步落实科学发展观、争当生态文明建设典范的重要内容,也将为江苏省构建现代产业体系做出重要贡献,其新能源发电市场广阔,优势独特。结合当下电力体制改革,新能源发电行业市场前景广阔。加大新能源开发、利用力度,有利于减少常规能源消耗,对于弥补资源短缺、增加能源总量、调整能源结构、满足供应需求、实现绿色经济都具有极其重要的作用。新能源企业应以自身实际为基础,以市场需求为导向,打造自身核心竞争力。政府应对投资者,尤其是民间资本加以适当引导,把握电力体制改革的历史机遇,把新能源产业做大做强,打造江苏省经济新的增长极。
主要参考文献:
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19天前,这座位于上海近郊的垃圾厂发生闪爆,渗滤液处理一期厂房全面坍塌,面积约250平方米。厂区内恶臭呛人,一度弥散至厂区周边。事故共造成3人死亡,4人受伤,其中1人危重,2人重伤。
事故发生第二天上午,上海市绿化和市容局组织环境风险评估组专家进行检测和安全评估。上海市政府网站7日消息,称事故对周边环境影响已基本消除,未造成次生大气环境质量影响。“目前,江桥垃圾焚烧厂焚烧设施正常运行。”
这是政府部门至今最后一次与此次事故有关的消息。事故具体原因仍在调查。
江桥厂大股东上海城投控股股份有限公司(下称城投控股)曾公告,承认江桥厂系其子公司上海环境集团有限公司(下称环境集团)与威立雅环境服务中国有限公司共有的合资企业,“由威立雅公司运营管理”。环境集团副总裁邵军14日在公开场合透露,此次事故是外聘单位在维修渗滤液调节池抽气管时,违规操作所致。 事故原因初探
12月5日15时10分左右,江桥厂附近居民突然听到一声巨响,并伴有强震。他们起初以为“地震了”,但很快发现是江桥厂发生了爆炸。爆炸产生的冲击波震感强烈,有两名人员因此摔倒受伤,其他伤者则多被埋在瓦砾之下,其中二人重伤送医后不治,另一人则在事故发生后24小时才被找到,当时已经死亡。
江桥厂是国家发改委批准的重大环保基础设施,该厂已建成运营的一期、二期工程总投资9.2亿元,占地面积13.6公顷,设计处理能力1500吨/日。2006年8月建成时,是全国规模最大的生活垃圾焚烧厂。至2012年末,上海四个城区的大部分生活垃圾均由该厂处理,当年实际处理垃圾量达59.55万吨,发电量近2亿千瓦时。
上海市政府官网称,据初步调查,事故发生在厂区内渗滤液处理一期工程厂房。当时,约有250平方米的厂房正在进行管网维修,维修过程中突然发生爆炸。
对于事故原因,业界普遍怀疑是垃圾渗滤液发酵产生的沼气爆燃所致。
所谓垃圾渗滤液(又称渗沥液),是指垃圾在堆放过程中,经发酵等生化降解,同时,在降水等作用下产生的一种高浓度的废水。由于垃圾含水量较高,渗滤液产出率也较高,此次发生事故的江桥厂,其夏季渗滤液产出率高达35%。
在渗滤液产生的过程中,以及渗滤液中的有机物进一步降解时,都可能产生沼气。“早期焚烧厂的渗滤液,都是通过车辆或管道送往污水厂处理。近年来,环保法规趋严,越来越多的垃圾焚烧厂自建了渗滤液处理设施。”专注垃圾焚烧处理研究的浙江大学能源工程学系教授马增益回忆称,在本世纪初首批垃圾焚烧厂开始建设,当时设计者们并没想到,短期存放的垃圾也会产生这么多渗滤液。
2008年出台的《生活垃圾填埋污染控制标准》,规定了生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值,化学需氧量、五日生化需氧量、悬浮物、氨氮等指标,均不得超过100毫克/升。
渗滤液处理系统由此成为填埋场必须配备的一项设施,“建设标准较高的焚烧厂,就是参照这个标准”。马增益说。
江桥厂正是这样一座被称为“高标准”的焚烧厂。2006年8月,原国家环保总局主持通过项目一期、二期的环评验收时,作为配套工程的渗滤液处理一期刚刚试车,直到当年12月1日方结束试运行。
出于成本原因,在实际操作中,企业多采用生物法处理渗滤液。江桥厂也是这样。它的渗滤液处理一期工程采用的是一套“预处理+膜生化反应器”系统,首先将渗滤液引进调节池进行预处理,由于采用的是好氧发酵法,调节池中会进行预曝气,以去除对好氧反应不利的游离气体,这一过程会令渗滤液中的沼气溢出。而在生化反应阶段,则引入好氧微生物,并在一定温度条件下不断曝气,加速好氧菌群作用,从而降解大部分有机物,在这一过程中,则可能因好氧反应不完全,出现一部分厌氧反应,从而产生沼气。
江桥厂发生事故时,一条抽气管正在维修。在12月14日举行的2013(第七届)固废战略论坛上,邵军介绍,外聘的第三方单位违规操作最终导致了爆炸事故。
自然大学对现有的信息披露情况并不满意,他们呼吁第三方介入事故调查,并建立公众参与的第三方监督机制,“监督江桥垃圾焚烧厂的日常运行,避免类似事故的再次发生”。 控制不严
历史上无论是垃圾填埋场、污水厂还是市政污水管道,都多次发生过沼气爆燃。
住建部于2010年颁布《生活垃圾渗沥液处理技术规范》,明确提出“调节池、厌氧反应设施应设置硫化氢、沼气浓度监测和报警装置,曝气设施应设置氨浓度监测和报警装置”,“沼气和硫化氢等危险气体应采取控制与保护措施”等要求。但这仅是一项行业标准,并不强制执行。
在垃圾处置领域,防沼气爆燃隐患的国家强制标准,仅在《生活垃圾填埋污染控制标准》中可见:生活垃圾填埋场应建设填埋气体导排系统,在填埋场的运行期和后期维护与管理期内将填埋层内的气体导出后利用、焚烧。
专门针对垃圾焚烧厂的《生活垃圾焚烧污染控制标准》中未提及渗滤液,这一标准自2001年出台后,至今未经修订。
在马增益看来,建设和管理环节,集中关注的都是主体焚烧炉部分;对整个工程风险的关心,则主要集中于环境污染,并非安全生产。“环评时也会讲到爆炸可能带来的风险,很多人都怀疑垃圾厂可能爆炸吗?至于渗滤液系统,以往更没有敲过这个警钟,至少我自己就没有注意到这个事情。” 马增益说。
渗滤液处理设施的防火防爆,并无技术难度。从事渗滤液专业化处理多年的清华大学环境学院副研究员岳东北介绍,“涉及到沼气,一是要做监测,最起码要做甲烷监测;二是收集利用,不利用也要做好通风。此外,所有可能出现厌氧反应的范围,都要采用防燃防爆标准。”
浙江合坤生物能源科技有限公司总经理方小冬曾去过一些垃圾焚烧厂。就他所见,这些厂区内的渗滤液处理设施,只是对污水池加个盖防止气味溢出,气体收集设备非常简易,亦未配备监测设备。
“风机不是防爆的,工作服也不是防静电的……包括检修使用的工具,都必须是防爆的才行,能达到这个标准的,我看到的可以说是‘零’。” 方小冬指出,与专业的渗滤液处理厂(站)不同,垃圾焚烧厂在配套渗滤液处理设施时,并没有执行严格的防爆标准。 改造困境
“十一五”时期提出“焚烧为主,填埋为辅”的垃圾处理思路后,垃圾焚烧厂近年在各地纷纷上马。至2012年底,中国投入运行的生活垃圾焚烧发电厂共有142座,总处理能力为12.4万吨/日。根据各地政府的规划,焚烧将逐渐取代填埋,成为“垃圾无害化处理”的主要手段。由此带来的焚烧厂技术完善需求必将提上日程。
垃圾含水量太高,焚烧炉温度达不到标准,会增加产生二英这类有毒有害气体的风险,因此渗滤液必须单独处理。
早期建设的垃圾焚烧厂,大多数都选择将渗滤液回喷,“但这么多水入炉膛,燃烧时就需要添加更多辅助燃料,对节能非常不利,也提高了成本”。马增益说。
如果转运处置,依据《城市生活垃圾管理办法》规定,“应当采用全密闭自动卸载车辆或船只,具有防臭味扩散、防遗撒、防渗沥液滴漏功能。”
直接排放更无可能。要排入设置城镇二级污水处理厂的城镇排水系统,执行最低标准(三级标准),化学需氧量也必须在500毫克/升以下。而江桥厂产生的渗滤液原液,化学需氧量含量高达4.8万毫克-7.1万毫克/升,远远低于纳管要求。
华泰证券对《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》分析后,保守测算,至2015年渗滤液新增市场容量为90亿元左右,运营年均市场容量为20亿元,“存量市场超过增量市场3倍”。换言之,至2015年,垃圾渗滤液处理市场规模将超400亿元。
与巨大的市场需求不相匹配的是,真正拥有达标的渗滤液一体化处理工程建设、运营能力的企业很少,行业专业度不足。“多数企业产品技术含量低、无自主知识产权,无法提供渗滤液处理工程一体化服务。”第三方市场研究机构深圳中商智业投资顾问有限公司分析。
渗滤液处理企业正面临技术改造,产业升级的拐点。上海城环水务运营公司(下称城环水务)原总工程师周新宇在参与江桥厂渗滤液改扩建方案技术论证后称,江桥厂渗滤液处理设施使用的工艺存在污泥产量大,生产能耗与药耗大,工艺瓶颈环节众多,生产管理与设备运行要求高等弱点。城环水务是江桥厂渗滤液处理设施的运营商,亦是城投控股的下属企业。
周新宇介绍,在江桥厂渗滤液一期工程的实际使用中,原本希望在调节池通过技术手段将化学需氧量降低30%,因渗滤液原液酸性过高未能实现,生化反应后还堵塞了输送系统,因此降低了供氧效率。这也是众多应用膜超滤技术进行渗滤液处理的设施遇到的共性问题之一。
尽管超滤膜一般都会承诺3年-7年的使用时间,在实际使用中,因超滤膜易堵塞清洗频繁,以及腐蚀损伤等原因,使用寿命往往无法达到预期。北京桑德环保集团董事长文一波透露,“我们做过几十个渗滤液处理工程,全世界的膜基本都用上了,可以说都或多或少有些问题,很多膜一年甚至更短的时间就要更换。项目难以实现稳定可靠的经济性。”
一部分企业希望利用沼气,提高渗滤液处理经济效益。江桥厂在2007年提出技改扩建计划时,提出要在原有生化反应器前端增设厌氧装置,产生的沼气用于发电。“每吨渗沥液的处理成本扣除沼气发电收入后约为11.9元,比现有工程下降约60%。”《上海江桥生活垃圾焚烧厂技改及扩能工程环境影响报告书(简本)》中称。
在从业者和研究者看来,以厌氧发酵为主的工艺,尽管会因设备和防爆等原因增加一定投资,却更为节能和环保,应该是未来渗滤液处理技术的主要发展方向之一。然而,上海城投2013年半年报中,已将用于江桥厂技改扩能的492.7万元全部计作坏账,“预计无法收回”。
此外,渗滤液企业还面临着滤出浓液难以处理,回灌造成二次污染的技术难题。岳东北分析,虽然目前已经研究出化学氧化、蒸发浓缩结晶填埋等方法,但成本都较高,“能不能承受得起,谁来承担”?
渗滤液处理工程利润微薄,投资回收期太长也阻碍了企业的投入。“政府投资项目,企业一般希望7年收回投资,但政府的希望是10年,实际操作中经常要20年才能收回成本。”方小冬说,因此,压缩开支成为企业必然的选择,“比如说风机,防爆的比不防爆的至少要贵三成,有多少人在用”?
无论是从业者还是研究者,都认为垃圾渗滤液处理中存在的种种技术或安全问题,并非无法解决。政府提高成本投入,企业加强技术研发,引导整个行业向专业化发展,是显而易见的解决之道。
交通运输是经济的生命力。如果没有交通运输系统将人和货物运进、运出或者在周围移动,那么城市就不可能存在。交通运输一直是全球化的主要驱动力,它让距离不断缩小、促使整个新经济的出现并改善了数以百万计的人的生活质量。几乎每一天人们都离不开交通:需要坐公交、地铁或者开车去上班,需要骑车去上学,需要坐飞机出差等等。即使不出家门,生活也被交通行业影响,几乎所有的有形的物品——食品、服装、医药、汽车、计算机——都是从世界上其他地方运送到你的所在地。然而,现在许多交通运输系统的能力不足以满足21世纪的需求。
几年前,IBM公司发起一场名为“智慧地球”的运动,宣称数字技术能让能源、交通、城市等诸多领域更加智能化。各国政府也见风使舵,许多国家已经将大量的激励方案用于智能基础设施项目上,还有一些国家将智能系统放在产业政策的优先位置。
IBM的一项研究报告表明,随着世界变得更加城市化,到2050年,将有70%的人口生活在城市中。伴随着城市的增长,很多城市都在努力解决增加的交通流量和拥堵问题。目前,交通已成为市政规划者的迫切的优先事项,他们需要改善交通流量,以建设更加清洁、更少拥堵的城市。Pike Research一份对全球130个智慧城市项目的追踪报告表明,目前有50%以上的智慧城市项目集中于交通运输和城市机动性方面的创新。在智慧城市规划者需要优先考虑的项目列表中,为现代城市制定一个环保、经济高效并能被选民接受的机动性战略一直处于首位。尽管各国政府都在努力寻求减少债务、收紧预算,但智能交通系统行业在未来几年的投资仍将会增加。
Markets and Market公司的一份市场研究报告表明,智能交通市场整体在2012年的价值约为267亿美元,预计到2018年达到1023.1亿美元,从2013年到2018年的复合年增长率为23.6%。尤其值得注意的是,交通解决方案市场,其复合年增长率达22.5%,到2018年预计价值达到666.2亿美元。拉丁美洲、中东和非洲、东欧和独联体国家的增长最快,在2013年到2018年的增长率分别达到45.8%、39.1%和31.4%。
欧美智能交通机构
ERTICO-ITS欧洲是在欧洲联盟委员会、交通运输部和欧洲工业的领导成员的倡议下成立的一个多行业的公私合作关系,旨在进行智能交通系统服务(ITS)的开发和部署的机构。该组织将公共当局、业界人士、基础设施运营商、用户、国家智能交通系统服务协会以及其他组织联系起来,共同为实现“智能移动”而努力。ERTICO工作方案的重点举措是为了改善运输安全、加强防护、提高网络效率,同时要考虑减少对环境的影响。
在美国,每个州都有一个智能交通系统(ITS)分会,它会组织州内每个交通部门(州、市、镇、县)都派代表出席年度会议,以促进和展示其在智能交通系统方面的技术和理念。
智能交通技术的应用及实例
从古到今,任何交通运输系统都由三种元素组成:交通工具(汽车、船舶、飞机)、道路(公路、铁路、航道)和终端(车站、停车场、机场、海港)。人口增长、前所未有的城市化和持续的全球化给该系统中的所有元素以巨大的压力,逼迫它们到了超出其使用寿命内的能力的地步。在过去的两个世纪中,交通运输的发展——从运河、铁路、汽车、到飞机——创造了现代世界,并且为企业、为社会以及为我们如何生活迎来了一个新的时代。我们必须重塑交通运输,以满足21世纪的需求。
现有的物理交通运输系统可以用传感器、仪表、电器、照相机、智能手机、生物识别设备等装备起来,从而能够衡量、感知和看到所有事物的确切情况。这些装备可以感知正在发生的事情,无论是火车轮毂轴承的温度,放错了位置的手提箱,还是桥梁的金属疲劳。同时,先进的分析系统可以检测出模式和关系,并启用接近实时的连续决策。因此,我们可以更好地规划路线和行程,优化车辆、设备和设施,以扩大能力。
智能交通系统根据应用技术的不同而不同,从基本的管理系统,如汽车导航、交通信号控制系统、集装箱管理系统、可变信息标志、自动车牌识别或高速摄像机,到监控应用,如保安闭路电视系统,再到更先进的集成其他若干来源的实时数据和反馈的应用,如停车场的引导和信息系统、气象信息、桥梁除冰系统等。此外,正在发展的预测技术使得先进的建模以及与历史基准数据的对比成为可能。智能交通技术的应用主要包括以下几种:
【车载紧急呼叫系统】车载紧急呼叫是在发生事故后,由车乘人员手动生成或者是通过车载传感器自动激活的紧急电话。当激活时,车载紧急呼叫装置会建立起紧急呼叫,将语音和数据直接传送到最近的急救点。数据包括与事故相关的各种信息,如时间、精确位置、车辆行驶方向以及车辆识别等。
【自动道路执法】交通执法摄像系统用于探测和识别不遵守车速限制或其他法律规定的车辆,并且根据车牌号自动开出罚单。这类系统包括识别超速行驶车辆的高速摄像机、探测红灯时越过停止线或指定停车区域的红灯摄像机、识别在公交专用车道上行驶的车辆的公交车道摄像机、识别非法穿越铁路的车辆的平交路口摄像机、识别车辆越过双白线的双白线摄像机、识别违反高占用车道规定的高占用车道摄像机等。
【可变限速】 最近一些司法管辖区已经开始根据道路拥堵和其他一些因素对道路实行可变限制。通常情况下,这种限速只是在恶劣情况下要求降低车速,而不是在道路情况良好时允许提高车速。一个应用案例就是环绕伦敦的英国M25公路。M25全长188公里,是英国高速公路网络中最繁忙的公路之一。在2003年,位于伦敦希思罗机场附近的车流量曾经达到一天19.6万辆;而在2007年,路的西半段的平均日车流量达14.7万辆。自1995年开始,M25公路上最繁忙的23公里就开始使用可变限速和自动道路执法。初步结果表明,该举措节省了行车时间,使交通更加顺畅,同时事故数有所下降。
【防撞系统】日本的高速公路上安装了传感器,可以通知驾驶员前方有车辆停滞,从而防止碰撞事故的发生。
【动态交通灯序列】在多车辆、多车道和多路的交界区,该系统可提供一种有效的时间管理方案,为每个通道制定动态的时间计划。系统实时运行时能够根据每个通道上的车辆数量和路况来做出效仿执勤的交警人员的判断。
智能交通的作用及其在全球的发展
智能交通系统(ITS)是一种先进的应用,旨在提供有关不同模式的运输和交通管理的创新服务,并使各类用户能够更好地得到信息从而更安全、更协调和更“聪明”地使用交通运输网络。
目前,世界人口的一半居住在城市,人们每天需要在居住地和工作地之间穿梭。为确保所有这些人安全及时地到达工作场所,智能交通运输系统在人口密集的城市中发挥着至关重要的作用。全球智能交通系统市场也目睹了越来越多的政府主动推动智能交通系统发展的举措。
越来越多的道路交通事故和交通拥堵情况是迫使全球各国政府花费巨资改善道路交通的一个主要因素。仅在美国,每年浪费的燃料和时间的总成本就高达872亿美元,其中包括42亿小时的交通时间浪费和28亿加仑的燃料浪费。在欧盟,交通拥堵成本占其GDP的1%以上,或者说每年超过1千亿欧元。然而,我们不能依靠兴建更多的道路、桥梁和轨道交通来解决交通拥堵。正如澳大利亚昆士兰州高速公路首席执行官Phil Mumford先生所言,“我们看到的模式是每次新建一条路,使用就会增加,然后又重新造成拥堵。我们需要更聪明地管理交通流量、机场容量、铁路系统和航道”。而智能交通正是一种能够不做大的新资本投资,却能最大限度地利用现有交通系统的办法。根据Pike Research的报告,在智能交通中投资最大的领域将会是智能交通管理系统,这其中包括一系列的应用,例如旅客信息、拥堵收费和自适应信号。预计到2017年,这些系统将会无处不在,几乎在每个主要城市都能提供这样的服务。同时,随着城市中增加的替代路线或可预测的交通缓和,这些系统会变得越来越有活力。
在发达国家,最近政府在智能交通系统领域的活动——特别是在美国——进一步被日益受到重视的国土安全所驱动。许多拟议的智能交通系统还涉及公路监控,这是国土安全的首要任务。此外,在由因自然灾害或威胁而造成的大的伤亡事故中,智能交通系统可以发挥重要作用,帮助迅速大规模地疏散市中心的群众。智能交通系统中涉及的大部分的基础设施和规划都与国土安全系统相匹配。
2012年8月,美国运输部宣布计划进行世界上最大的真实世界的智能车辆测试,包括车辆对车辆(V2V)和车辆对基础设施(V2I)的通信。测试包括在密歇根州安阿伯地区的近3千辆通用和福特的小汽车、公共汽车和卡车。这些努力旨在推动安全技术进步,从而可以帮助车辆避免碰撞,同时改善交通通信。
在发展中国家,从农村到城市的迁移进展不同。发展中国家许多地区的城市化并未伴随显著的机动化和郊区的形成。虽然只有一小部分的人口可以买得起汽车,但汽车大大增加了这些多式联运的交通系统的拥堵。同时,它们也产生大量的空气污染,构成重大安全风险并加剧了社会中的不平等感。高人口密度可以由步行、自行车交通、摩托车、公交车和火车构成的多式联运系统来支持。而发展中国家的其他地区仍然主要是正在飞速地城市化和工业化的农村。在这些地区,随着人口的机动化,机动化的基础设施也在开发建设中。财富的巨大差距意味着只有一小部分人口可以机动化,因此穷人的高度密集的多式联运交通系统与富人的高度机动化的交通系统交叉在一起。
无可否认,我们的星球越来越智慧,智能正在注入世界的各个方面,而全球都在走向智能交通中的生活。
智能交通能帮助预测需求并优化可用容量。使用分析工具,交通运输提供商可以预测需求,调整能力和部署资产,不断适应跨整个网络的运作。比如与IBM合作,瑞典首都斯德哥尔摩从2007年开始使用拥堵计费系统。经过一年的使用,早晨通往斯德哥尔摩市的车辆排队时间减半,城市交通量下降了18%,内城二氧化碳排放减少了14%~18%。在新加坡,智能卡系统能使陆路交通管理局制定最优路线和班次,减少交通堵塞,提高公共交通的吸引力。
智能交通大大提高了端到端的旅行者体验。不论交通运输提供商是为城市交通、长途旅行还是货运业务服务,技术都可以按照客户喜好的方式和频率,向他们提供需要的信息和服务,从而提高满意度并最终加强客户忠诚度。加拿大航空开发的智能手机应用程序能让旅客下载电子登机牌、办理登机、获取飞行状态、预订租车等。这一应用使得手机办理登机增加了60%,并且有93%的加拿大航空的旅客说自助服务提升了他们的旅行体验;另外,该应用程序还可以节省80%的办理登机成本。
智能交通能在提高运营效率的同时降低对环境的不良影响。目前交通运输基础设施的很大一部分已经有几十年了,交通官员们往往需要管理这些复杂老化设备与较新资产的混合体。通过分析来自智能交通系统的数据,就可以知道何时设备过度需要维修;在任何给定的时刻,都可以知道资产的具置和状况。法国国营铁路公司(SNCF)管理客运和货运铁路以及城市公共汽车和电车。公司每天经营1.4万辆列车,包括高速TGV和部分巴黎及区域过境系统。通过使用智能传感器的预测性维修系统,法国国营铁路公司预防事故的发生、减少延误并降低了估计大约30%的维修成本。
智能交通有安全和保障。安全仍然是所有交通运输公司关注的首要问题。事实上,航空公司每年在安全上的花费每年约为59亿美元,而机场将它们的营运成本的60%以上用于安保。DHL基于无线射频技术(RFID)的系统监控制药发货从出发到抵达的各点的温度,帮助客户保持产品的新鲜度并产生新的收入增长源。
智能交通还可以帮助国家经济复苏。信息技术与创新基金会最近的一项研究发现,在美国,每在交通基础设施建设上投资12.5亿美元,就会创造并支持3.5万个就业机会。
总而言之,智能交通意味着对空中、陆地和海上的先进的交通管理。它围绕旅客进行优化,连接整个系统中的所有元素并实时传达状态信息。
未来如何更好地发展智能交通
城市、交通运营商和其他交通运输资产的业主将智能交通技术作为工具,来帮助他们提高流动性、减少燃油消耗、降低碳排放量、改善安全性并加强经济竞争力。
目前,交通运输中的许多组件和子系统还没有被装备起来,或者是由于各地的装备不同而造成无法确定地知道它们的当前状态。这不仅是大量的时间和金钱的浪费,还会造成质量的不一致和多个错误机会。显而易见,需求只会增长,特别是随着人口的增长和城市化进程不断扩大,交通工具和城市的装备化以及个人移动设备的赋权将继续呈指数级增长。我们需要从交通运输网络中得到更多的物理和数字化能力。将来,更智能的交通甚至会将先进的建模应用到以前不可预知的情况中,比如跨大西洋的火山灰流动,从而更好地安排全球交通。
要发展智能交通,有几个关键点:
首先是标准:必须建立达成一致的交通运输数据标准,惟有如此才能将整个系统中的流程和数据互相联系起来。
其次,要有意地设计智能交通系统:旅客的时间、安全和经历应该是智能交通系统的设计出发点。需要通过设计,将互联互通、系统认知、分析和安保等重要标准从一开始就嵌入到系统中。
再次,转化到真正的交通运输系统将允许和需要更多的合作:一个多样化的、有多方利益相关者的世界需要所有各方在日常基础上比肩合作。