1.3 轨道交通行业新能源技术发展现状与趋势

1.3.1 轨道交通行业发展现状

1. 国内外轨道交通行业现状与趋势

（1）城市轨道交通发展现状与趋势

1）中国地铁：截至2016年，国内已批复规划58个城市线路总投资37018.4亿元，其中14个城市投资计划超1000亿元，48个城市（部分地方批复未纳入）在建线路总规模5636.5km，未来将有86个城市，超过3万km的城市轨道交通建设规划，而目前已运营里程才4152.8km。磁悬浮、有轨电车、云轨（跨坐式单轨）等多种制式轨道交通协同高速发展。中国未来将有87个城市（含香港、澳门和台湾地区）规划线路达817条，总计里程超过30556km。按照现阶段城市轨道交通的造价和运营成本计算，将会产生百万亿体量的投资空间。

2）全球地铁：截至2016年已有55个国家200多个城市有地铁运行，地铁线路长度达12865.6km。

（2）铁路发展现状与趋势 截至2016年，高铁已连接28个省份、2.2万km；至2020年，运营里程达到3万km；至2025年，完成“十纵八横八连一环”。按照十三五规划，截止到2020年全国铁路网规模将达到17.4万km，高速铁路网将达到3.8万km，到2030年我国铁路规模将达到20万km左右，其中高速铁路4.5万km左右。

全国铁路网全面连接20万人口以上城市，高速铁路网基本连接省会城市和其他50万人口以上大中城市，实现相邻大中城市间1～4h交通圈，城市群内0.5～2h交通圈。截止到2030年铁路总体投资额将超过8万亿元。计划到2020年，城际铁路运营里程达到3.6万km（其中新建城际铁路约8000km），覆盖98%的节点城市和近60%的县（市）。

截至2030年，预计海外高铁里程达到8万km，2016—2030年投资将达到16.8万亿元。

2. 我国城市轨道交通发展现状分析

截至2016年末，我国共30多个城市开通城市轨道交通运营，共计133条线路，运营线路总长度达4152.8km。其中，地铁3168.7km，占76.3%；其他制式轨道交通运营线路长度984.1km，占23.7%。

年度新增运营线路长度创历史新高，首次超过500km（534.8km），同比增长20.2%。全年累计完成客运量160.9亿人次，同比增长16.6%，拥有两条及以上城轨交通运营线路的城市达到21个。运营线路增多、客流持续增长、系统制式多元化、运营线路网络化的发展趋势更加明显。

2016年，我国城轨交通完成投资3847亿元，在建线路总长5636.5km，均创历史新高。可研批复投资累计34995.4亿元。截至2016年末，共有58个城市的城轨线网规划获批（含地方政府批复的14个），规划线路总长达7305.3km。在建、规划线路规模进一步扩大、投资额持续增长，建设速度稳健提升。

（1）运营情况

1）运营规模进一步增大，制式多元化、运营网络化趋势明显。

线路：截至2016年末，共30个城市（新增福州、东莞、南宁、合肥4市）开通城轨交通运营，共计开通城轨交通运营线路133条，运营线路总长度4152.8km。其中，地下线路2564km，占61.7%；地面线389.7km，占9.4%；高架线1199.1km，占28.9%。

场站：运营车站总数为2671座，其中换乘站457座，占比17.1%；车辆场段168座，拥有2条及以上城轨交通线路的城市21个，占30个运营城市的70%，城轨交通的网络化已成为主要趋势。

制式结构：在4152.8km的城轨交通运营线路中，地铁3168.7km，占76.3%；其他六种制式（包括轻轨、单轨、市域快轨、现代有轨电车、磁浮交通、APM等）共计984.1km，占23.7%（图1-2）。

2016年新增的534.8km运营线路中，主要以地铁为主，新增地铁线路510.7km，占比95.5%。其他制式新增为单轨线路和有轨电车线路，共占4.5%。

2）发车间隔缩短，运输效率逐步提高，服务水平稳步提升。据不完全统计，截至2016年末，全国城轨交通累计配属车辆3850列，当年完成运营里程23.2亿车km。北京、上海、广州、深圳、南京、成都、杭州、长沙、宁波8个城市的兑现率均超100%，主要是由于客流需求超预期，增加了实际开行列次。

（2）建设情况

1）建设规模快速增长，多市进入快速建设期。截至2016年末，我国有48个城市（部分地方政府批复项目未纳入统计）在建线路总规模4636.5km，同比增长26.7%。在建线路228条，共有23个城市的在建线路超过100km，其中建设规模超过300km的有成都、武汉、广州、青岛、北京5个城市；建设规模在150～300km之间的有深圳、上海、天津、重庆、南京、厦门、杭州、西安、苏州、长沙10个城市；建设规模在100～150km的有昆明、宁波、南昌、佛山、温州、南宁、沈阳、福州8个城市。

在建线路中，地铁4925km，轻轨13.4km，单轨33.4km，市域快轨300.7km，现代有轨电车328.6km，磁悬浮交通28.8km，APM 6.6km，7种制式同时在建。

2）换乘站大幅增加，城轨交通网络化格局正在形成。据不完全统计，在线线路共计车站3463座，其中换乘站1037座，占车站总数的29.9%，与目前运营线路换乘站占比17.1%相比，换乘站占比大幅提高，各城市交通线网逐渐形成，网络化进程加快。

3）建设投资持续增长，“十三五”开局良好。据不完全统计，截至2016年末，我国在建线路可研批复投资累计34995.4亿元。初设批复投资累计28458.6亿元。2016年度共完成投资3847亿元，同比增长4.5%，占可研批复的11%。

15个城市完成投资过百亿元，其中，武汉、上海、成都、广州全年完成投资均超过200亿元，4个城市共计完成投资1105.2亿元，占全国总投资的28.7%。

（3）规划情况

1）规划规模持续增长，网络化趋势明显，制式多元化发展。截至2016年末，据不完全统计，我国已获得城轨交通建设批复的城市有58个[包括地方批复的淮安、南平、珠海、红河州、文山州、渭南（韩城）、安顺（黄果树）、三亚、黄石、泉州、台州、海西州（德令哈）、天水、毕节14个城市]，规划线路总长7305.3km。

50个城市批复规划线路均超过2条，线网规模超100km的有28个城市。据不完全统计，规划车站总计4562座，其中换乘站1213座，换乘站占比为26.6%，换乘站占比保持较高水平，表明线路的网络化结构已逐渐形成。

规划线路包含地铁、轻轨、单轨、市域快轨、现代有轨电车、磁浮交通、APM 7种制式，城轨交通制式呈现多元化发展格局。

2）城轨交通总投资额计划达3.7万亿元，多市投资计划过千亿。据不完全统计，58个城市已批复规划线路总投资37018.4亿元。14个城市投资计划超过1000亿元，除北京、上海、广州、深圳、武汉、重庆、成都等城轨交通起步比较早的城市外，青岛、厦门、西安、贵阳、杭州、合肥、苏州、长沙等城轨交通新兴城市的投资计划明显加快，将成为“十三五”期间城轨交通发展的生力军。

北京、上海、武汉、成都4个城市投资超过2000亿元，规划线路投资总计达10388.6亿元，约占全国已批复规划线路投资的三成。大城市和特大城市城轨交通发展仍保持快速增长的态势。

（4）远景规划 继2013年国务院下放项目核准权之后，2015年又再次下放城市轨道交通审批权限。地方轨交项目再一次提速建设。据权威人士透露，我国对申报发展城市轨道交通的城市人口要求，将从城区人口达300万人以上，下调至城区人口达150万人以上，而西方建设城市轨道交通的人口门槛为100万人以上。据2016年第六次人口普查结果显示，我国人口超过150万的城市达到272个，对比现阶段批复的58个城市，未来将有巨量的城市轨道交通建设空间。来自网络的不完全统计数据显示，全国远景将有87个城市（含香港、澳门和台湾地区），规划线路达817条，总计里程超过30556km。按照现阶段城市轨道交通的造价和运营成本计算，将会产生百万亿体量的投资空间。

“十三五”规划中对城轨发展提出了全局性的明确要求：完善优化超大、特大城市轨道交通网络，加快300万以上人口城市轨道交通成网，新增城市轨道交通运营里程约3000km。据此推算，预计2016～2020年城轨运营里程复合增速达12.70%。

3. 我国高铁、城际、铁路发展现状及趋势

（1）十三五规划推动中国铁路大力发展2016年国家发改委印发《中远期铁路网规划》，规划内容包含三个部分：高速铁路网、普通铁路网、综合交通枢纽。

1）高速铁路网：在原来“四纵四横”的基础上，增加客流支撑、标准适宜、发展需要的高速铁路，同时充分利用既有铁路，形成以“八纵八横”主通道为骨架，区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。

2）普速铁路网：重点围绕扩大中西部路网覆盖，完善东部网络布局，提升既有路网质量，推进周边互联互通。

3）综合交通枢纽：实现客运换乘“零距离”、物流衔接“无缝化”、运输服务“一体化”。

按照十三五规划，截止到2020年全国铁路网规模将达到17.4万km，高速铁路网将达到3.8万km，到2030年我国铁路规模将达到20万km左右，其中高速铁路4.5万km左右。全国铁路网全面连接20万人口以上城市，高速铁路网基本连接省会城市和其他50万人口以上大中城市，实现相邻大中城市间1～4h交通圈，城市群内0.5～2h交通圈。截止到2030年铁路总体投资额将超过8万亿元。

（2）2016年中国铁路运行情况2017年铁路新开工项目达35个，计划投产新线2100km、复线2500km、电气化铁路4000km，石济客专、武九客专、西成客专、宝兰客专等项目于2017年开工建设。

1）基础设施。2016年末全国铁路营业里程达到12.4万km，比上年增长2.5%，其中高铁营业里程超过2.2万km。全国铁路路网密度129.2km/万km²，增加3.2km/万km²。铁路营业里程中，复线里程6.8万km，比上年增长5.2%；电气化里程8.0万km，增长7.4%。

2）运输装备。2016年末全国拥有铁路机车2.1万台，其中内燃机车占41.8%，电力机车占58.1%。拥有铁路客车7.1万辆，比上年增加0.3万辆，其中动车组2586标准组、20688辆，增加380标准组、3040辆。拥有铁路货车76.4万辆。

3）固定资产投资。2016年全国完成铁路公路水路固定资产投资27902.63亿元，比上年增长4.7%。其中，铁路方面全年完成固定资产投资8015亿元，投产新线3281km；其中高速铁路1903km。

（3）城际铁路发展迅猛 由于长期以来定位不明，各类规划文件中鲜有针对城际铁路提出过具体目标。目前最具参考价值的是2015年11月发布的《城镇化地区综合交通网规划》：计划到2020年，城际铁路运营里程达到3.6万km（其中新建城际铁路约8000km），覆盖98%的节点城市和近60%的县（市）。

根据该规划，这里除新建之外的部分主要是指利用路网铁路，即现有普铁，而新建城际铁路则与设计规范保持一致。因此，结合我们的统计结果，预计到2020年全国城际铁路运营里程将达1.1万km以上，“十三五”期间复合增长率为28.61%。

1.3.2 轨道车辆新能源供电技术的优势

目前包含地铁在内，全国城市轨道交通年耗电量约103亿kW·h，占全国总耗电量的1.7‰左右。到2020年我国轨道交通总里程将达13385km，涉及79个城市，年耗电量将达468亿kW·h，占目前全年总电耗的7.7‰左右，节能需求也日渐紧迫。

发展城市轨道交通车辆的背景及意义包括以下几个方面。

（1）国家政策的需要《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》和《产业结构调整指导目录》等政策文件，均将轨道交通行车列为鼓励类产业并且扶持企业自主创新。现阶段，我国经济正处于快速发展时期，城市发展向城市群（带、圈）扩张，城市交通拥堵整体处于上升趋势，急需加快发展轨道交通。2012年10月10日，国务院常务会议研究部署在城市优先发展公共交通的举措，提出未来将公共交通放在城市交通发展的首要位置。

（2）城市发展的需要 随着经济的发展和物质水平的提高，人们对城市交通的要求提高，不仅仅满足于能够准时到达目的地，还要求安全、舒适、美观、快捷以及更多的人文关怀等。因此发展绿色、智能、人文一体化的城市交通势在必行。高效、便捷、环保、节能的轨道交通运输方式已经成为世界各国的共识。

（3）技术发展的需要 传统城市轨道交通需要复杂且占地空间巨大的接触网或带有高压电的第三轨，接触网支撑杆和供电电源站不仅成本高，且存在安全隐患。而采用第三轨供电的有轨道路无法与其他城市交通共享路权，功能单一。同时车辆上需要安装受电弓或者集电靴，需要通过摩擦方式进行受流，增加了摩擦损耗的费用。近年来飞速发展的新能源轨道车辆，如超级电容/动力电池+内燃机混合动力车、超级电容混合动力车、动力电池混合动力车、超级电容+动力电池混合动力车（部分区段架设电网，或是全线无网、站点设置充电装置），甚至是全线无需架网的燃料电池有轨电车等，可以很好地解决与汽车共享路权、优化城市交通、维护城市景观的问题，是世界各国大力提倡的新型交通运输方式。它具有以下优点：

1）美观。无架空接触网造成的视觉震撼，混合动力技术省去了架空接触网、支撑杆等基础设施，避免破坏城市景观和形象，避免破坏沿街树木和建筑，提高了城市的可观赏性，如图1-3所示。

2）应用范围广。随着经济环境和城市环境的发展，城市的空间越来越狭窄，而城市人口越来越多，人均占地面积越来越小。混合动力技术适用于城市中心广场或街道等既要通行城市有轨电车又不允许设立接触网的区域，如图1-4所示。

3）避免了杂散电流问题。很多城市存在大量的名胜古迹，而传统的有轨电车需要通过钢轨进行回流，会对周围的基础设施内部的金属产生慢性腐蚀，破坏建筑物的内部构造。而混合动力技术能够很好地避免此缺陷。

4）损耗更低。混合动力车辆的供电系统和负载之间无直接的电气连接，不会产生火花，不必担心触电和短路，没有机械磨损和摩擦，电气的可靠性和安全性得到了极大的提高，设备易维护、易管理。而传统的车辆需要安装受电弓或集电靴，需要通过摩擦受流。

5）环境适应性强。传统的架空接触网等基础设施容易受大风、暴雪、暴雨、台风等恶劣天气的影响，而无受电弓电能传输技术因其独特的优点不受此类天气的影响。

6）舒适性好。传统的方式需要安装主断路器等高压设备，其频繁动作产生很大的噪声，而混合动力车辆避免了此类部件的使用，因此其噪声水平更低，舒适度更高。

7）安全性好。混合动力车辆尽量避免使用架空接触网、高压设备，无外界的高压接口，电气两端可完全封闭系统，各部分之间可真正实现完全电气绝缘，可以确保系统的水密性和气密性，系统更加安全。

8）智能化高。混合动力车辆无需机械插拔动作，可以实现真正的无人化管理，适用于无人区域、环境恶劣区域以及一些需要全自动智能工作的场合。