中國儲能網(wǎng)訊：隨著全球禁售燃油車的時間表紛紛出爐，業(yè)界亦在爭論，未來是否應把充電樁放置在傳統(tǒng)加油站內(nèi)，以化解電動汽車產(chǎn)業(yè)最大的瓶頸?
跳出思維的桎梏，不少道路設計專家及學者卻想另辟蹊徑，將目光轉(zhuǎn)移到光伏產(chǎn)業(yè)領域，致力于將“綠色”的代表“太陽能”和“便捷”的代表“高速公路”聯(lián)系在一起，創(chuàng)造全新的現(xiàn)代道路交通系統(tǒng)，在繼續(xù)完成車輛通行的傳統(tǒng)使命基礎上，將其演進為現(xiàn)代清潔能源中心和現(xiàn)代智能交通的核心載體。
光伏跨界，
融合新能源道路建設
2016 年，國家能源局科技司《能源互聯(lián)網(wǎng)應用于人人光伏發(fā)展研究》課題提出設想，預測到2035 年全國人均可享一千瓦光伏。
受上網(wǎng)電價調(diào)整、成本下降等多重因素影響，2017 年我國光伏發(fā)電市場規(guī)?？焖贁U大。由中國經(jīng)濟信息社發(fā)布的《中國清潔能源行業(yè)年度發(fā)展報告(2017 年度)》顯示，當年，我國光伏發(fā)電裝機容量繼續(xù)保持快速增長，新增裝機53.06GW，同比增長53.6%，連續(xù)5 年居世界第一。
同時，分布式光伏新增19.44GW，同比增長3.7 倍。截至2017 年12 月底， 全國光伏發(fā)電累計裝機容量達到130GW，其中，光伏電站100.59GW，分布式光伏29.66GW。
在中科院半導體研究所研究員曲勝春看來，“光伏公路作為一種新生事物，比普通的公路增加了發(fā)電的功能。”技術發(fā)展已經(jīng)使得“交通+新能源”融合變成可能，而隨著封裝材料和封裝技術的發(fā)展，太陽電池將不再僅僅是發(fā)電器件，還可以用作道路或建筑材料，“實現(xiàn)跨界融合”。
曲勝春口中的“光伏公路”，即指充分利用道路沿線光伏、風力和水力等清潔能源，依托多種能源協(xié)同發(fā)電以及大容量儲能緩存等能源互聯(lián)網(wǎng)尖端技術，以電動汽車等終端為能源信息移動載體，沿線建設分布式光伏電站、自駕車宿營地等能源信息節(jié)點，最終將其打造成為一條能源與信息有機融合的高速公路。
實際上，早在2006 年，美國的一對科學家夫婦就提出了“光伏路面”的設想，并著手研制出一種Solarroadways 太陽能電池板，盡管其在強度及摩擦力等方面均較混凝土和瀝青材料稍勝一籌，卻最終因造價高昂而暫停擱置使用。
11 年后，全球首段光伏路面也于法國西北部圖魯夫爾歐佩爾什鎮(zhèn)正式投入使用，成為世界上第一段真正可供機動車行駛的“光伏公路”。
根據(jù)測算，光伏路面每平方米一年的發(fā)電量可達239 度。假設以2016 年底我國公路里程統(tǒng)計數(shù)據(jù)458 萬公里計算，公路僅兩車道約321 億平米鋪設光伏路面，年發(fā)電量即可達到7.6 萬億度。而根據(jù)能源局公布的數(shù)據(jù)，同年我國社會總用電量不過只有5.9 萬億度。
從另一方面看，東部地區(qū)雖然電力不足，但勝在路網(wǎng)稠密，充分利用東部路網(wǎng)優(yōu)勢，將路面作為能量收集平臺、電力供給平臺，將有望做到“自發(fā)自用”，不僅滿足自身用電需求，還避免了“西電東送”過程中長距離輸電導致的電力損失等問題。
更有專家提出，在冬季雨雪天氣，甚至可將“光伏公路”自身存儲電量合理利用，為其增設電能轉(zhuǎn)換熱能的裝置，而后通過人工開啟或智能感知路面結冰情況開啟電力加熱系統(tǒng)，消融冰雪，保障出行安全。
全球首條光伏高速公路面世，
通向綠色智能的“超級路”?
2017 年12 月，齊魯交通光伏路面技術負責人、同濟大學交通運輸工程學院教授張宏超耗時九年，專注光伏路面研究從地下車庫出生，在體系下成長，孕育于同濟大學道路與交通工程實驗室，最終新鮮出爐，被搬到了山東濟南的高速公路路面上。
齊魯交通發(fā)展集團黨委書記、董事長徐春福為張宏超的產(chǎn)業(yè)化試驗“刨開”了路面。在他看來，發(fā)電賣錢絕不是光伏高速公路發(fā)展的最終目的，在未來的某一天，他們要建成一條開往綠色、智能的“超級公路”——一種立體智能出行的未來交通系統(tǒng)，是以光伏路面為全線電氣化、智能化載體，實現(xiàn)高時速(120 公里/ 小時以上)、高效率( 智能編組、同速匯流、智能分流)、高能效( 無線移動充電、智能供電管廊)、高智能( 預約出行、即時出行、無人駕駛、車路協(xié)同) 的綠色、安全、無接駁、點對點的全新出行方式。
試驗路段通車時，不少濟南成中的車友到此體驗，這段“看起來像玻璃，摸起來像土”的全球首條光伏高速公路，在他們眼中和平常的高速公路差不多，“沒有鏡面反射，剎車距離也和正常路面近似?！?
與相鄰的超車道相比，光伏路面呈灰白色、顆粒感較強。不過，行車道和超車道的厚度基本一致。
據(jù)悉，該段光伏路面分為三層。最表層為透光混凝土路面，具有高強度和超過90% 的透光率;中層為光伏板，可利用路面空閑時間吸收陽光發(fā)電;底層為絕緣層，三層結構總厚度不超過3 厘米。而在光伏路面之下，無需新建路基，仍是原先的瀝青混凝土路面。只不過施工人員在兩個月內(nèi)，采用路面改造方案，將原路面結構精銑刨后加鋪光伏發(fā)電層，用特殊膠水粘連，保持路面總厚度和標高不變，以保證路面承載能力，同時利于排水。
當2018 年的第一場雪在千呼萬喚中悄然降臨濟南，繞城高速南線亮白色路燈的映照下，雪片紛飛。據(jù)齊魯交通發(fā)展集團養(yǎng)護部部長張宏慶介紹，亮燈的能源，正來自于下方光伏路面白天存放在“光伏銀行”中的電。
據(jù)悉，光伏路面鋪設總面積達5875 平方米，分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電裝機容量峰值功率817.22 千瓦，“預計可實現(xiàn)年發(fā)電量約100 萬千瓦時。”同時，試驗段實現(xiàn)為路燈、電子情報板、融雪劑自動噴淋設施、隧道及收費站提供電力供應，余電上網(wǎng)。
盡管該項目尚處試驗階段，但未來三年的技術路線方向卻是實現(xiàn)車輛移動充電，使整個公路化身為一個巨大的“充電樁”。
“汽車產(chǎn)業(yè)的智能化與電氣化是兩大趨勢。一直以來，由于缺失公路的智能化配套，智能駕駛只能圍繞汽車單方面推進;由于公路沒有實現(xiàn)電氣化變革，導致電動汽車只能蝸居在城市里。”山東光實能源有限公司董事長李武指出，光伏高速的市場化應用有望一體推進汽車產(chǎn)業(yè)這兩大趨勢的進程。
讓“純能耗”的交通，
變?yōu)樾碌哪茉粗行?
盡管首條光伏高速公路試驗路段僅在濟南正式開通上線后5 天，就傳出了光伏路面面板失竊的消息，濃墨重彩般登場、頗具戲劇性的插曲、出現(xiàn)在相關政策調(diào)整的關鍵時刻，不免讓人唏噓不已。
但就整個公路本身，《人民日報》記者張保淑仍在《“光伏公路”通向智能交通時代》一文中認為，“光伏公路”意味著道路交通可以成為新的能源中心，意味著路通道哪里，哪里就會有豐富的清潔電力資源，不僅可以為與高速公路相關的道路基礎設施提供電力支持，而且可以為方興未艾的電動汽車提供動力來源。
在她看來，“光伏公路”正在從根本上解決當下電動汽車面臨的“行駛里程焦慮”，既可以提供電能，廣建充電樁等基礎設施，又可以干脆通過無線充電技術，使電動車獲得如影隨形的充電服務。
徐春福的眼中，高速公路電氣化還將成為智能化的基礎。有了電，才能滿足照明、融雪、交通監(jiān)控、安全設施、無線通訊以及未來智能交通路端設備隨時隨地的用電需求，智能車輛在電氣化公路行駛過程中，同步實現(xiàn)著信息與能量的“握手”，也就是車與路的能量和信息交互，完成車輛自我校核和車路雙向校核，有了上述前提，智能交通就將成為現(xiàn)實。
然而，亦有專家認為，“光伏高速公路的設想還是有些理想化?！?
根據(jù)王欣在《電腦報》發(fā)表的《光伏高速公路看起來很美好》的評論文章中可見，經(jīng)對媒體報道數(shù)據(jù)的綜合分析，山東濟南的該段光伏高速公路的光電轉(zhuǎn)化效率“并不算高”，“即便索性刨去光伏組件的不匹配性、板間連線造成的能耗損失、透光混凝土覆蓋層的影響以及其他安裝角度因素，光伏面板的實際發(fā)電效率最多也只有理論值的八成左右?！?
正如徐春福所言, 實現(xiàn)汽車“邊跑邊充電”的設想也還是以后的事。電磁感應式無線充電雖然效率較高，但要求特定的擺放位置才能實現(xiàn)精確充電，這對高速路上行駛的電動汽車而言無疑是一大技術難關。
此外，金屬感應式接觸必然會導致發(fā)熱，而一旦線圈升溫，上面提到的畠體硅特性就會影響光伏面板的光電轉(zhuǎn)化效率了。“通過光伏面板儲電并在道路兩旁設立充電樁的方式顯然更加切實可行?！?
除了技術可行性還有待更多相關數(shù)據(jù)資料的公布和實際運行過程的檢驗外，如何控制建設成本也是光伏高速公路在推廣和普及前所必須克服的一大難題。
根據(jù)參與濟南市繞域高速試驗路段項目的業(yè)內(nèi)人士介紹，由于模塊化的結構特性，本次亮相的光伏高速公路在養(yǎng)護環(huán)節(jié)上的便利性雖優(yōu)于普通高速公路，但建設成本卻一點不低。
張宏超教授在接受央視采訪時亦表示，光伏發(fā)電的高昂成本曾一度為其科研帶來阻力，好在近年光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展已經(jīng)大大降低了光伏成本，光伏高速公路的路面造價最多只需要3000 元每平方米。
如何降低成本，同時提高光電轉(zhuǎn)化效率，無疑是真正實現(xiàn)光伏公路普遍推廣的關鍵性問題之一。
