运输能耗高,特别是石油对进口依赖大,影响着国家能源安全,运输能力不足,制约着中国经济可持续发展,限制了提高能源利用效率,造成了严重的环境污染。自动化、智能化、高效节能、大运输能力的交通系统,是解决中国乃至世界能源问题的根本出路。
西南交通大学开放课题《地下直线电机牵引地面车辆动力实验》,提出“地下直线电机为牵引地面车辆的创新的交通方法”,在相对铁路和公路交通降低单位运输能耗50-80%以上的情况下,任何一条公路均可以改造成以直线电机为牵引动力的自动化运输线路,达到或超过铁路的运输能力。在现代计算机、通信、互联网和自动控制技术支持下,利用直线电机控制性能好这一特性,实现类似自动化传送带的,高效节能、自动化、智能化地面交通运输系统。利用这一运输能力巨大交通方法,通过降低交通能耗直接节能,通过提高能源利用效率和大规模利用可再生能源间接节能。
通过高效节能大运输能力交通系统节能途径,主要有以下几种:交通直接节能;降低能源输送能耗;提高一次能源的利用效率;将高能耗产业生产转移到再生能源丰富地区,充分利用可再生能源;将生产生活中心向可再生能源地区转移,实现分布式生产模式和分布式生活居住模式。
在高效、高速、自动化、智能化、大运输能力运输网络的支持下,可以实现分布式生产模式和分布式生活居住模式。以产业功能划分的分布式生产模式,可以更大规模、有效地利用可再生能源,更合理地进行关联产业分工协作;以商业、娱乐、教育、行政、医疗等功能划分的分布式功能化城镇,可以更有效地利用通过热—电或热—电—冷联产发电机组,提高化石能源的利用率;分布式人类生活居住模式,可以使人类更大规模,更大范围地使用可再生能源。由于可再生能源往往在偏远和交通不便的地区,如此巨大分散的能源,靠电网输送到大中城市,工程建设可行性很低,同时输电损耗和运行维护费用会非常高。反之,如果能将全国2-5亿人口,特别是冬季采暖耗能高的寒冷地区老龄退休人员,通过分布式生活居住模式,迁移到可再生能源丰富地区工作和居住,利用可再生能源满足生活和工作需要,生活物资,甚至包括生活用水和生活垃圾,都通过利用可再生能源的自动化交通系统从几百公里以外运进运出,从而实现第三次能源转换。
另外,建设单向年运输能力可达数亿吨的自动化的地面运输线路,联接中国、中亚和欧洲的新丝绸之路,可改变目前中国进出口货物依赖海运,特别是依赖马六甲海峡和苏伊士运河战略海运通道的局面,缩短出口货物运抵欧洲的时间。按平均速度60km/h计算,西安到伦敦10000km约需7天左右,大大少于海运40天左右。无论是从经济上还是从能源安全上考量,建设一条新丝绸之路对中国今后的发展都有着极其重要的战略意义。
从运输三大要素:速度、能耗、运输能力看,地下直线电机牵引地面车辆交通方法具备了成为第三次工业革命的交通工具全部条件。这一革命性的交通方法将会极大地扩大人类的劳动分工,从而前所未有地提高劳动生产率,提高人类的生产力水平,人类可以更广泛、更大规模地使用可再生能源。开展对这一创新交通方法研究,将对中国未来的能源安全、环境污染、城镇化进程、经济和社会可持续发展产生意义深远的影响。
(作者单位:中国人民解放军理工大学)