1.3 軌道交通行業新能源技術發展現狀與趨勢

1.3.1 軌道交通行業發展現狀

1. 國內外軌道交通行業現狀與趨勢

（1）城市軌道交通發展現狀與趨勢

1）中國地鐵：截至2016年，國內已批復規劃58個城市線路總投資37018.4億元，其中14個城市投資計劃超1000億元，48個城市（部分地方批復未納入）在建線路總規模5636.5km，未來將有86個城市，超過3萬km的城市軌道交通建設規劃，而目前已運營里程才4152.8km。磁懸浮、有軌電車、云軌（跨坐式單軌）等多種制式軌道交通協同高速發展。中國未來將有87個城市（含香港、澳門和臺灣地區）規劃線路達817條，總計里程超過30556km。按照現階段城市軌道交通的造價和運營成本計算，將會產生百萬億體量的投資空間。

2）全球地鐵：截至2016年已有55個國家200多個城市有地鐵運行，地鐵線路長度達12865.6km。

（2）鐵路發展現狀與趨勢 截至2016年，高鐵已連接28個省份、2.2萬km；至2020年，運營里程達到3萬km；至2025年，完成“十縱八橫八連一環”。按照十三五規劃，截止到2020年全國鐵路網規模將達到17.4萬km，高速鐵路網將達到3.8萬km，到2030年我國鐵路規模將達到20萬km左右，其中高速鐵路4.5萬km左右。

全國鐵路網全面連接20萬人口以上城市，高速鐵路網基本連接省會城市和其他50萬人口以上大中城市，實現相鄰大中城市間1～4h交通圈，城市群內0.5～2h交通圈。截止到2030年鐵路總體投資額將超過8萬億元。計劃到2020年，城際鐵路運營里程達到3.6萬km（其中新建城際鐵路約8000km），覆蓋98%的節點城市和近60%的縣（市）。

截至2030年，預計海外高鐵里程達到8萬km，2016—2030年投資將達到16.8萬億元。

2. 我國城市軌道交通發展現狀分析

截至2016年末，我國共30多個城市開通城市軌道交通運營，共計133條線路，運營線路總長度達4152.8km。其中，地鐵3168.7km，占76.3%；其他制式軌道交通運營線路長度984.1km，占23.7%。

年度新增運營線路長度創歷史新高，首次超過500km（534.8km），同比增長20.2%。全年累計完成客運量160.9億人次，同比增長16.6%，擁有兩條及以上城軌交通運營線路的城市達到21個。運營線路增多、客流持續增長、系統制式多元化、運營線路網絡化的發展趨勢更加明顯。

2016年，我國城軌交通完成投資3847億元，在建線路總長5636.5km，均創歷史新高。可研批復投資累計34995.4億元。截至2016年末，共有58個城市的城軌線網規劃獲批（含地方政府批復的14個），規劃線路總長達7305.3km。在建、規劃線路規模進一步擴大、投資額持續增長，建設速度穩健提升。

（1）運營情況

1）運營規模進一步增大，制式多元化、運營網絡化趨勢明顯。

線路：截至2016年末，共30個城市（新增福州、東莞、南寧、合肥4市）開通城軌交通運營，共計開通城軌交通運營線路133條，運營線路總長度4152.8km。其中，地下線路2564km，占61.7%；地面線389.7km，占9.4%；高架線1199.1km，占28.9%。

場站：運營車站總數為2671座，其中換乘站457座，占比17.1%；車輛場段168座，擁有2條及以上城軌交通線路的城市21個，占30個運營城市的70%，城軌交通的網絡化已成為主要趨勢。

制式結構：在4152.8km的城軌交通運營線路中，地鐵3168.7km，占76.3%；其他六種制式（包括輕軌、單軌、市域快軌、現代有軌電車、磁浮交通、APM等）共計984.1km，占23.7%（圖1-2）。

2016年新增的534.8km運營線路中，主要以地鐵為主，新增地鐵線路510.7km，占比95.5%。其他制式新增為單軌線路和有軌電車線路，共占4.5%。

2）發車間隔縮短，運輸效率逐步提高，服務水平穩步提升。據不完全統計，截至2016年末，全國城軌交通累計配屬車輛3850列，當年完成運營里程23.2億車km。北京、上海、廣州、深圳、南京、成都、杭州、長沙、寧波8個城市的兌現率均超100%，主要是由于客流需求超預期，增加了實際開行列次。

（2）建設情況

1）建設規模快速增長，多市進入快速建設期。截至2016年末，我國有48個城市（部分地方政府批復項目未納入統計）在建線路總規模4636.5km，同比增長26.7%。在建線路228條，共有23個城市的在建線路超過100km，其中建設規模超過300km的有成都、武漢、廣州、青島、北京5個城市；建設規模在150～300km之間的有深圳、上海、天津、重慶、南京、廈門、杭州、西安、蘇州、長沙10個城市；建設規模在100～150km的有昆明、寧波、南昌、佛山、溫州、南寧、沈陽、福州8個城市。

在建線路中，地鐵4925km，輕軌13.4km，單軌33.4km，市域快軌300.7km，現代有軌電車328.6km，磁懸浮交通28.8km，APM 6.6km，7種制式同時在建。

2）換乘站大幅增加，城軌交通網絡化格局正在形成。據不完全統計，在線線路共計車站3463座，其中換乘站1037座，占車站總數的29.9%，與目前運營線路換乘站占比17.1%相比，換乘站占比大幅提高，各城市交通線網逐漸形成，網絡化進程加快。

3）建設投資持續增長，“十三五”開局良好。據不完全統計，截至2016年末，我國在建線路可研批復投資累計34995.4億元。初設批復投資累計28458.6億元。2016年度共完成投資3847億元，同比增長4.5%，占可研批復的11%。

15個城市完成投資過百億元，其中，武漢、上海、成都、廣州全年完成投資均超過200億元，4個城市共計完成投資1105.2億元，占全國總投資的28.7%。

（3）規劃情況

1）規劃規模持續增長，網絡化趨勢明顯，制式多元化發展。截至2016年末，據不完全統計，我國已獲得城軌交通建設批復的城市有58個[包括地方批復的淮安、南平、珠海、紅河州、文山州、渭南（韓城）、安順（黃果樹）、三亞、黃石、泉州、臺州、海西州（德令哈）、天水、畢節14個城市]，規劃線路總長7305.3km。

50個城市批復規劃線路均超過2條，線網規模超100km的有28個城市。據不完全統計，規劃車站總計4562座，其中換乘站1213座，換乘站占比為26.6%，換乘站占比保持較高水平，表明線路的網絡化結構已逐漸形成。

規劃線路包含地鐵、輕軌、單軌、市域快軌、現代有軌電車、磁浮交通、APM 7種制式，城軌交通制式呈現多元化發展格局。

2）城軌交通總投資額計劃達3.7萬億元，多市投資計劃過千億。據不完全統計，58個城市已批復規劃線路總投資37018.4億元。14個城市投資計劃超過1000億元，除北京、上海、廣州、深圳、武漢、重慶、成都等城軌交通起步比較早的城市外，青島、廈門、西安、貴陽、杭州、合肥、蘇州、長沙等城軌交通新興城市的投資計劃明顯加快，將成為“十三五”期間城軌交通發展的生力軍。

北京、上海、武漢、成都4個城市投資超過2000億元，規劃線路投資總計達10388.6億元，約占全國已批復規劃線路投資的三成。大城市和特大城市城軌交通發展仍保持快速增長的態勢。

（4）遠景規劃 繼2013年國務院下放項目核準權之后，2015年又再次下放城市軌道交通審批權限。地方軌交項目再一次提速建設。據權威人士透露，我國對申報發展城市軌道交通的城市人口要求，將從城區人口達300萬人以上，下調至城區人口達150萬人以上，而西方建設城市軌道交通的人口門檻為100萬人以上。據2016年第六次人口普查結果顯示，我國人口超過150萬的城市達到272個，對比現階段批復的58個城市，未來將有巨量的城市軌道交通建設空間。來自網絡的不完全統計數據顯示，全國遠景將有87個城市（含香港、澳門和臺灣地區），規劃線路達817條，總計里程超過30556km。按照現階段城市軌道交通的造價和運營成本計算，將會產生百萬億體量的投資空間。

“十三五”規劃中對城軌發展提出了全局性的明確要求：完善優化超大、特大城市軌道交通網絡，加快300萬以上人口城市軌道交通成網，新增城市軌道交通運營里程約3000km。據此推算，預計2016～2020年城軌運營里程復合增速達12.70%。

3. 我國高鐵、城際、鐵路發展現狀及趨勢

（1）十三五規劃推動中國鐵路大力發展2016年國家發改委印發《中遠期鐵路網規劃》，規劃內容包含三個部分：高速鐵路網、普通鐵路網、綜合交通樞紐。

1）高速鐵路網：在原來“四縱四橫”的基礎上，增加客流支撐、標準適宜、發展需要的高速鐵路，同時充分利用既有鐵路，形成以“八縱八橫”主通道為骨架，區域連接線銜接、城際鐵路補充的高速鐵路網。

2）普速鐵路網：重點圍繞擴大中西部路網覆蓋，完善東部網絡布局，提升既有路網質量，推進周邊互聯互通。

3）綜合交通樞紐：實現客運換乘“零距離”、物流銜接“無縫化”、運輸服務“一體化”。

按照十三五規劃，截止到2020年全國鐵路網規模將達到17.4萬km，高速鐵路網將達到3.8萬km，到2030年我國鐵路規模將達到20萬km左右，其中高速鐵路4.5萬km左右。全國鐵路網全面連接20萬人口以上城市，高速鐵路網基本連接省會城市和其他50萬人口以上大中城市，實現相鄰大中城市間1～4h交通圈，城市群內0.5～2h交通圈。截止到2030年鐵路總體投資額將超過8萬億元。

（2）2016年中國鐵路運行情況2017年鐵路新開工項目達35個，計劃投產新線2100km、復線2500km、電氣化鐵路4000km，石濟客專、武九客專、西成客專、寶蘭客專等項目于2017年開工建設。

1）基礎設施。2016年末全國鐵路營業里程達到12.4萬km，比上年增長2.5%，其中高鐵營業里程超過2.2萬km。全國鐵路路網密度129.2km/萬km²，增加3.2km/萬km²。鐵路營業里程中，復線里程6.8萬km，比上年增長5.2%；電氣化里程8.0萬km，增長7.4%。

2）運輸裝備。2016年末全國擁有鐵路機車2.1萬臺，其中內燃機車占41.8%，電力機車占58.1%。擁有鐵路客車7.1萬輛，比上年增加0.3萬輛，其中動車組2586標準組、20688輛，增加380標準組、3040輛。擁有鐵路貨車76.4萬輛。

3）固定資產投資。2016年全國完成鐵路公路水路固定資產投資27902.63億元，比上年增長4.7%。其中，鐵路方面全年完成固定資產投資8015億元，投產新線3281km；其中高速鐵路1903km。

（3）城際鐵路發展迅猛 由于長期以來定位不明，各類規劃文件中鮮有針對城際鐵路提出過具體目標。目前最具參考價值的是2015年11月發布的《城鎮化地區綜合交通網規劃》：計劃到2020年，城際鐵路運營里程達到3.6萬km（其中新建城際鐵路約8000km），覆蓋98%的節點城市和近60%的縣（市）。

根據該規劃，這里除新建之外的部分主要是指利用路網鐵路，即現有普鐵，而新建城際鐵路則與設計規范保持一致。因此，結合我們的統計結果，預計到2020年全國城際鐵路運營里程將達1.1萬km以上，“十三五”期間復合增長率為28.61%。

1.3.2 軌道車輛新能源供電技術的優勢

目前包含地鐵在內，全國城市軌道交通年耗電量約103億kW·h，占全國總耗電量的1.7‰左右。到2020年我國軌道交通總里程將達13385km，涉及79個城市，年耗電量將達468億kW·h，占目前全年總電耗的7.7‰左右，節能需求也日漸緊迫。

發展城市軌道交通車輛的背景及意義包括以下幾個方面。

（1）國家政策的需要《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》和《產業結構調整指導目錄》等政策文件，均將軌道交通行車列為鼓勵類產業并且扶持企業自主創新。現階段，我國經濟正處于快速發展時期，城市發展向城市群（帶、圈）擴張，城市交通擁堵整體處于上升趨勢，急需加快發展軌道交通。2012年10月10日，國務院常務會議研究部署在城市優先發展公共交通的舉措，提出未來將公共交通放在城市交通發展的首要位置。

（2）城市發展的需要 隨著經濟的發展和物質水平的提高，人們對城市交通的要求提高，不僅僅滿足于能夠準時到達目的地，還要求安全、舒適、美觀、快捷以及更多的人文關懷等。因此發展綠色、智能、人文一體化的城市交通勢在必行。高效、便捷、環保、節能的軌道交通運輸方式已經成為世界各國的共識。

（3）技術發展的需要 傳統城市軌道交通需要復雜且占地空間巨大的接觸網或帶有高壓電的第三軌，接觸網支撐桿和供電電源站不僅成本高，且存在安全隱患。而采用第三軌供電的有軌道路無法與其他城市交通共享路權，功能單一。同時車輛上需要安裝受電弓或者集電靴，需要通過摩擦方式進行受流，增加了摩擦損耗的費用。近年來飛速發展的新能源軌道車輛，如超級電容/動力電池+內燃機混合動力車、超級電容混合動力車、動力電池混合動力車、超級電容+動力電池混合動力車（部分區段架設電網，或是全線無網、站點設置充電裝置），甚至是全線無需架網的燃料電池有軌電車等，可以很好地解決與汽車共享路權、優化城市交通、維護城市景觀的問題，是世界各國大力提倡的新型交通運輸方式。它具有以下優點：

1）美觀。無架空接觸網造成的視覺震撼，混合動力技術省去了架空接觸網、支撐桿等基礎設施，避免破壞城市景觀和形象，避免破壞沿街樹木和建筑，提高了城市的可觀賞性，如圖1-3所示。

2）應用范圍廣。隨著經濟環境和城市環境的發展，城市的空間越來越狹窄，而城市人口越來越多，人均占地面積越來越小。混合動力技術適用于城市中心廣場或街道等既要通行城市有軌電車又不允許設立接觸網的區域，如圖1-4所示。

3）避免了雜散電流問題。很多城市存在大量的名勝古跡，而傳統的有軌電車需要通過鋼軌進行回流，會對周圍的基礎設施內部的金屬產生慢性腐蝕，破壞建筑物的內部構造。而混合動力技術能夠很好地避免此缺陷。

4）損耗更低。混合動力車輛的供電系統和負載之間無直接的電氣連接，不會產生火花，不必擔心觸電和短路，沒有機械磨損和摩擦，電氣的可靠性和安全性得到了極大的提高，設備易維護、易管理。而傳統的車輛需要安裝受電弓或集電靴，需要通過摩擦受流。

5）環境適應性強。傳統的架空接觸網等基礎設施容易受大風、暴雪、暴雨、臺風等惡劣天氣的影響，而無受電弓電能傳輸技術因其獨特的優點不受此類天氣的影響。

6）舒適性好。傳統的方式需要安裝主斷路器等高壓設備，其頻繁動作產生很大的噪聲，而混合動力車輛避免了此類部件的使用，因此其噪聲水平更低，舒適度更高。

7）安全性好。混合動力車輛盡量避免使用架空接觸網、高壓設備，無外界的高壓接口，電氣兩端可完全封閉系統，各部分之間可真正實現完全電氣絕緣，可以確保系統的水密性和氣密性，系統更加安全。

8）智能化高。混合動力車輛無需機械插拔動作，可以實現真正的無人化管理，適用于無人區域、環境惡劣區域以及一些需要全自動智能工作的場合。