与电力，建筑和工业部门不同，转变运输部门将需要可运输和存储的清洁燃料解决方案。因此，在许多情况下，这些应用将直接使用风能和太阳能等清洁能源将面临困难。

此外，运输部门包括铁路和短途公路运输，长途海运和航空在内的多种模式，对清洁燃料的需求各不相同。2060年的碳中和情景除了实施减少需求和能源效率解决方案外，还将依赖于各种清洁能源形式，具体取决于这些不同模式的特征（图1）。

• 对于铁路和短途公路运输，可再生能源电气化提供了可行的途径。在卡车运输市场上某些无法使用现有电池技术的行业中，将需要先进的化学电池或氢气。
• 在长距离远洋运输等电气化不可能实现的行业中，可以使用氢气和氨水替代当前使用的重质燃料油。
• 最后，对于航空业（最难脱碳的领域），多种技术将竞争。可持续生物燃料（不会通过改变土地使用方式增加碳排放量）将发挥关键作用。但是，可能不存在产生足够燃料的生物质。其他技术将需要介入。最具潜力的可能性是氢燃料飞机，超高效电动飞机或由电，水和二氧化碳产生的合成喷气燃料。

虽然无法知道哪种技术组合最终会获胜，但该博客评估了上述清洁能源的特征和现状，并提出了中国交通运输部门碳中和的短期，中期和长期目标。

短期目标：电气化是核心任务

运输电气化是目前最便捷，最具成本效益的清洁运输解决方案，具有最高的能源转化率。由于电池在过去几年中的快速发展，运输电气化已从铁路扩展到了轻型车辆，小型船舶，甚至是短程飞机。

考虑到中国公路和铁路旅行的预期数量，到2060年，电气化运输将消耗超过2万亿千瓦时的电力，相当于2.68亿吨标准煤，占交通运输总能耗的一半。在短期内，加快道路交通的电气化是实现交通行业低碳甚至零碳转型的核心任务。这就需要政策，技术，市场和基础设施之间的协调。

加快电气化将需要在政策设计，技术开发，市场创建和实施基础架构之间进行协调。一些关键政策包括制定雄心勃勃的电动汽车推广目标和提高排放标准，以及制定逐步淘汰时间表以逐步将ICE车辆从市场上撤出。此外，道路特权政策和补贴可以支持电动汽车（EV）市场的增长，并激励技术创新，从而增强电动汽车的竞争力。

电池技术的进步和车辆技术质量的优化是关键的技术驱动力，可以通过制定更严格的技术标准并提供资金支持行业来加速发展。此外，充电基础设施的大规模部署以及建立强大的运维服务系统的努力可以有效地降低电动汽车的使用成本，并导致电动汽车快速扩大规模。

中期目标：氢气的大规模商业应用

现有电池的能量密度相对较低。借助这些技术，使用电池储能的电气化无法解决中国交通部门约50％的能源需求。虽然电池化学性质将来肯定会有所改善，但还有多少尚不清楚。

考虑到当前技术与交通部门之间的巨大差距，将需要其他形式的电力存储。氢和氨这两种主要的存储方式可能在中国向零碳运输的过渡中发挥重要作用。氢燃烧的主要副产品是水，从排放的角度来看，水使其成为最清洁的能源之一。目前，中国大多数氢气是通过工业副产品和煤气化生产的。水电解的未来技术发展和成本降低将有力地推动绿色氢成为碳中和范围内生产无碳氢的主要方式。

氨是未来的又一有希望的燃料。氨是载氢的一种更有效的方式，因为它具有更高的体积能密度并且更容易液化。但是它也有其自身的缺点，例如它的毒性。由于氨气的产生基于氢气的产生，并且这两种气体具有相似的应用，因此本博客将把这两种气体归为同一类“氢能”。

成本仍然是运输领域氢应用的主要障碍。氢车辆的当前成本仍然相对较高。在中国，氢燃料电池卡车的价格目前是同​​等大小的内燃机卡车价格的五倍以上。

另外，燃料价格昂贵。即使在使用低成本化石燃料生产氢气的情况下，氢气的生产，存储和运输的总成本也比化石燃料昂贵得多，因为氢气很难液化并且易于从管道中逸出。这两个成本问题将在不久的将来难以解决。但是，从长远来看，随着氢燃料技术的发展和规模经济的作用越来越大，氢的成本将开始下降。

为了在2040年左右实现氢的大规模商业利用，中国需要通过应用氢技术来达到成熟和规模化，加快相关技术的开发和研究并降低成本。根据国务院办公厅于2020年11月发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》，中国将大力发展氢燃料电池和氢能储运技术。

2016年，工业和信息化部在《节能与新能源汽车技术路线图》中提出了到2025年使用氢燃料电池汽车5万辆，到2030年达到氢燃料电池汽车100万辆的目标。最近，在2020年《关于燃料电池汽车示范应用发展的通知》中，财政部，工业和信息化部，科学部，国家发展和改革委员会以及国家能源局明确提出了支持该发展的建议。向达到已确定标准的城市群提供财务奖励，从而实现燃料电池汽车行业的发展。

长期目标：生物质燃料和碳捕集的补充作用

尽管电气化发展迅速，氢在解决更高的能量密度运输需求方面具有未来的作用，但对生产和需求的分析表明，到2060年，氢和电气化仅能满足运输部门总能源需求的80％。其余20％的需求来自大型航空和远程运输。由于这两种运输方式对能量类型和密度的要求，用电气化或氢清洁能源很难完全满足这些要求。

与其他清洁能源相比，生物质燃料是一种可行的解决方案。生物质燃料可表现出与化石燃料相似的性能，许多车辆无需改动即可直接使用生物质燃料。生物质燃料的缺点是其供应难以改善。生物质燃料主要来自粮食作物和食物残渣作为原料，供应不足以满足需求。尽管二次生物质燃料技术可以使用落叶乔木中的稻草和木材作为原材料，但从商业意义上讲，许多技术仍然不可用。

保守的估计表明，生物质燃料可以为中国的交通运输部门提供相当于3000万吨标准煤的能源，或到2060年所需能源的5％。值得一提的是，电力燃料也是未来可能的解决方案。无碳航空和重型运输，但由于进展缓慢，很难预测40年后该技术的发展方向。为避免提供误导性信息，本博客将仅考虑2060年尚无法使用该技术的情况。

我们上面概述和强调的碳中和解决方案主要集中在减少需求，转变模式以及将剩余能源需求过渡到清洁替代能源。但是，根据目前的前景，到2060年，将它们加在一起将仅能解决交通运输总能耗的85％。

对于其余的15％（来自航空业的约4.8亿吨标准煤），来自航运业的5000万吨标准煤和公路运输中的3亿吨标准煤，要实现具有成本效益的完全清洁能源替代可能相对困难，技术上和商业上可行的替代方案。因此，包括碳汇或碳捕集与封存在内的负排放技术可能会成为实现完全碳中和的廉价补充方法。据计算，到2060年，其余15％的运输能耗将每年产生约2.5亿吨CO 2排放。

概要

解决交通运输部门的减排问题将在中国到2060年实现碳中和的总体目标中发挥关键作用。但是，尽管减排潜力巨大，但交通运输部门实现碳中和仍充满挑战。为了实现中长期目标，有必要在氢和生物质等清洁能源替代品的技术研究和开发中保持大量投资和先进部署。

此外，中国必须抓住未来十年的黄金机遇，利用电动汽车和高速铁路等解决方案，提前提前实现道路交通排放峰值，并尽快开始下降。前面的路很长，但是很有前途。中国在交通运输领域的排放控制方面取得了坚实的进展。在各行各业的共同努力下，清洁，低碳，高效的运输系统已近在咫尺。