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探秘全球首條光伏高速公路

 來源:經濟導報 作者: 發表日期:2017-10-27
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近日,濟南一段長約160米、面積僅為660平方米的路段,引發了交通與新能源界的廣泛關注和討論。這一路段采用承載式光伏路面技術,是我國首例光伏路面示范區,也是全球首條全路幅寬度鋪設的光伏路面,由齊魯交通發展集團投資建設。

14日,在位于濟南市奧體西路齊魯交通發展集團院內的該示范區,經濟導報記者看到,鋪設在路面的光伏組件清晰可見,經過的車輛小心翼翼地開過去,既是出于好奇,也為試探其承重力。

“這是交通行業與新能源產業深度融合發展的標志性事件,將為智慧交通和綠色能源開辟全新發展前景,為經濟發展和公眾出行提供全新模式。”齊魯交通發展集團董事長徐春福如是評價。

放眼全球,路面與光伏發電相結合是一項新的應用模式,多國都在嘗試。我國光伏路的未來已來,從試驗到產業化發展,其間攻克了哪些關鍵技術?試想有一天,我們驅車經過的高速公路路面就是光伏組件,駕駛的電動車輛可以邊行駛邊充電、智能引導、安全提醒等,真正實現智慧公路的夢想,還要做哪些突圍?

“交通+新能源”的跨界融合

據悉,光伏路面示范區項目自去年12月啟動,于今年9月完成鋪設并實現并網發電,同時配備了電動汽車充電樁、智能引導標線等衍生應用設施。

光伏路面不額外占用土地,數字可以直觀體現其經濟效益。以山東省的高速公路為例,僅總面積2600多萬平方米的緊急停車道,鋪設路面光伏設備后,年發電量將達62.17億千瓦時,發電效益60.93億元,年減排二氧化碳620萬噸,減排效益18.6億元,直接效益達79.5億元。

經濟效益的背后,是傳統的交通行業與新能源產業開始走向深度融合。發展綠色能源是齊魯交通戰略性產業之一,之前其已摸索出“高速公路+光伏”模式,依托高速公路沿線土地資源布局分布式光伏發電。此次光伏路面示范區,是齊魯交通又一次用新技術改造提升傳統交通產業的重大嘗試,將逐步實現光伏發電、交通運輸、節能減排、自動駕駛、道路養護等高效整合,開創交通與新能源的全新業態。

徐春福透露,下一步,齊魯交通將在光伏路面示范區進行一系列應用性測試,進一步提升完善核心技術和周邊系統,年內將啟動全球首條高速公路承載式光伏路面的研發和鋪設,為實現光伏路面產業化打下基礎。

解決關鍵難題

光伏發電離不開好的載體,相比屋頂,地面的安裝環境更加便捷,并且可用空間大,有更多可挖掘的潛力。光伏路面是由多種材料構成的復合結構,受光面嵌有能利用太陽能發電的光伏電池,而且必須是特質材料,透光性好,能夠承受汽車碾軋、耐受惡劣環境等,核心技術的突圍非常關鍵。

光伏路面由山東光實能源有限公司研發,光實能源首席科學家、同濟大學交通運輸工程學院張宏超教授科研團隊為這一光伏路面示范區提供核心技術,解決了光伏智能道路的關鍵技術難題。

14日晚間,張宏超接受經濟導報記者采訪時表示,光伏路面示范區采用完全自主知識產權的承載式光伏路面技術,是將符合車輛通行條件的光伏發電層與路面系統融合,實現太陽能發電。“不同于傳統交通,光伏路面的承壓承載水平、抗滑能力都要有極高的工程技術支持,尤其是在具體應用中,還要充分考慮車流量、超載車及自然環境等現實因素的影響。”張宏超對經濟導報記者說。

光實能源董事長李武介紹說,承載式光伏路面的技術指標和通行安全系數均超過當前普遍使用的瀝青混凝土路面,強度和使用性能上可滿足車輛行駛正常使用要求。科研團隊從2009年開始探索光伏路的技術及應用,當時的預判是,實現產業化發展至少還需要20年的時間。但相關產業的疾行,讓未來已來。

一組數據顯示,去年全社會用電量59198億千瓦時,截至去年年底,中國公路里程約為458萬公里,假如公路僅兩車道(共343.5億平方米)鋪設這種光伏路面,年發電量就可達到7.6萬億千瓦時,相當于全社會用電量的1.28倍。

其實光伏路面的價值,不能簡單用數字進行核算。據悉,光伏路面將能夠實現電熱轉換,同步融化路面積雪,如果與電動汽車技術銜接,還能實現車輛移動充電,遍布全國的高速公路網,將會變成流動的“太陽能充電寶”。“未來,信息技術與大數據銜接,還可以實現道路與車輛的信息交互,為無人駕駛提供前置性技術支持。”李武表示。

從工程技術角度看,相比瀝青混凝土路面,材料使用壽命如何,光電轉化率是否高,高速公路的運營維護成本能否合理控制在一定范圍內,都是光伏發電路產業化需要考量的因素。

整合上下游資源

光伏路之前囿于技術轉化、投資建設成本高昂、回收期漫長等因素,難以實現產業化發展,這正是示范區建設突圍的方向。

去年年底,在法國諾曼底的一個小鎮上,世界首條太陽能電池公路投入試運營。這條斥資高達500萬歐元的公路只有2.8米寬、1000米長,每平方米造價折合1.4萬元人民幣,理論上可以提供小鎮當地3400人所需的電能。當時,法國可再生能源行業聯合會(SER)主席Jean-Louis Bal認為,太陽能公路生產1瓦特電力的代價是17歐元,傳統光伏板發電站需花費1歐元,成本高昂。

采訪中經濟導報記者獲悉,光伏路面原材料、組件要實行定制化,因此,整合上下游產業鏈條資源是未來努力的方向之一。相對于國外,我國光伏產業在技術、價格上具有無可比擬的優勢,這在一定程度上可以大幅降低光伏路的成本,隨著相關產業協同發展的水平提高,成本降低的空間很大。“實現產業化之后,一公里路的投建成本會比國外降低一半以上。”對于推動降低成本,齊魯交通頗有信心。

因此,核心技術突圍之后,光伏路進入規模化應用,仍需在產業協同、標準制定、政策支持等方面進行深入探索。


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