而现在，对于光伏发电应用【yòng】又一个大胆的尝试——铁路光伏正在英国得以实【shí】现。英国可再生能源【yuán】投资公司【sī】Bankset Energy Corporation雄心【xīn】勃勃【bó】地提出【chū】光伏铁路计【jì】划，他们将在全球铁路【lù】枕木【mù】上安装吉【jí】瓦规模的太阳【yáng】能光伏发【fā】电【diàn】系统。
2018年6月，德国1000公里铁轨上已经开【kāi】始【shǐ】安装200兆【zhào】瓦【wǎ】光伏【fú】系统【tǒng】，此【cǐ】项工程将在2019年完工，并到2022年扩展至10000公【gōng】里。未来还会在法国【guó】、美国、中【zhōng】国、意大利铁轨上应【yīng】用。
在长【zhǎng】长的【de】铁路【lù】上【shàng】铺设光伏，既不占地【dì】又不耽误火车【chē】运行，可【kě】谓是一【yī】轨两用、“鱼【yú】和【hé】熊掌”兼得。不过，“光伏铁路”仍给光【guāng】伏从业者留下了一【yī】连串的疑问：光【guāng】伏电池板如何能融【róng】入铁轨?发电【diàn】消纳【nà】、成【chéng】本问题如何解决?
铁路【lù】光伏能不能推广，起决定作用的在于铁路公司。图【tú】片【piàn】来源：百度图【tú】片
前景可期
火车在快【kuài】速【sù】行驶过程中，会【huì】产生巨大的压力与【yǔ】冲击【jī】力，这【zhè】样的光伏铁轨能经得住考验吗【ma】?
Bankset Energy总裁【cái】帕特里【lǐ】克·布【bù】里对媒体表示，“我们【men】采用专利技术，硅树脂【zhī】和铝制太阳能电池板设计用于夹住现有【yǒu】铁路枕木。这项【xiàng】技术目【mù】前已经在混【hún】凝土、木材、钢筋等材料上进行了实验【yàn】，并经受【shòu】住了时间的考【kǎo】验。”他表示，“这一技术不影响基础设施【shī】，因此避【bì】免了更换现【xiàn】有【yǒu】轨【guǐ】枕【zhěn】的成本。”
据帕特里【lǐ】克·布里介绍【shào】，精心设计的【de】太阳能电【diàn】池板可以承受【shòu】住各【gè】种压力【lì】，如【rú】火车本身、冰雹【báo】、岩石等，不管是在高速线路，还是【shì】在中速二级线路、慢轨、停车【chē】轨道都毫【háo】无压力【lì】。
关于这一系统，布里表【biǎo】示，太阳能电池在美国【guó】制造【zào】，并在欧洲两个制造【zào】中心进行【háng】组装。其在亚洲【zhōu】也【yě】有一个【gè】制【zhì】造【zào】中心——中国【guó】。据说，Bankset目前【qián】还在与一【yī】些卧铺【pù】制造商进【jìn】行讨论，以开发这项【xiàng】技术并调整其产品【pǐn】以适应所有现有的轨【guǐ】枕。
“铁【tiě】路光伏非常【cháng】有发【fā】展前景，是值得做的尝试。”中国能源研究会【huì】能源互联网专【zhuān】委会副秘书长何继江告诉【sù】《中国科【kē】学【xué】报》记者，光伏铺在铁路枕木上首【shǒu】要问题就是抗【kàng】震。“这也并不复杂，有一些【xiē】类型的组【zǔ】件本【běn】身抗震性能【néng】就【jiù】非常好。比如铜铟镓硒(CIGS)的薄膜光伏等【děng】，影【yǐng】响不【bú】太大。”
“用普通晶硅来做【zuò】组件的【de】话，用硅胶来保护组件，抗震性能也非【fēi】常好，这些问【wèn】题应该【gāi】都【dōu】是可以解【jiě】决的。”何继江说【shuō】。
光【guāng】伏【fú】铁路【lù】的另一个问题【tí】在于铁路线路长，单【dān】个光伏面板面积小【xiǎo】，并网的耗【hào】损会比较大。光伏电站的输【shū】出电【diàn】能，需要考虑【lǜ】很【hěn】多的因素，如温度【dù】、灰尘和污染、遮挡、组件朝向和【hé】倾角、逆【nì】变器效率、线缆损耗等，铁路光伏【fú】也【yě】是如此。“在跟电网相连【lián】的时【shí】候，并网系统还是需要一些创新【xīn】的【de】，如果要直接供给机【jī】车【chē】牵引【yǐn】用电，还需要一【yī】些技术【shù】工【gōng】艺【yì】的保障。”何继江说。
成【chéng】本是【shì】另一个需要面【miàn】对【duì】的难题，“枕木【mù】都是非常窄的条状，铺【pù】设光伏板，还【hái】要把电储存起【qǐ】来【lái】，在线路并网这一步会比较繁琐，是需要花点功夫【fū】才能把成本降下【xià】来的”。何继江【jiāng】表示【shì】。
落地仍难
在何继江看来，我国十【shí】几【jǐ】万公里【lǐ】的铁【tiě】路里程，如果【guǒ】枕木都被【bèi】光【guāng】伏覆盖，每年将会有数十吉瓦的发电量。如【rú】果要做试点，北京【jīng】到广州【zhōu】或上海这【zhè】些繁忙的铁路线或者北京到新疆的路线都可以尝试，“繁忙【máng】路段铁路用电量大，西北部光照【zhào】好，光【guāng】伏枕木发的电完【wán】全【quán】可【kě】以在铁路【lù】沿线【xiàn】电力系统消纳，各有【yǒu】优势【shì】。”
“其实，铁【tiě】路光伏能【néng】不能推广，起决定【dìng】作用【yòng】的不在于光伏企业【yè】，而在【zài】于铁路【lù】公司。”何继江坦言【yán】，两年前他就跟中铁集团第三勘察设计院的相【xiàng】关负责人讨论【lùn】过这个问【wèn】题，铁【tiě】路部【bù】门的【de】积极性【xìng】并不高。“他【tā】们认【rèn】为在铁路上铺光伏可能会【huì】有安全【quán】隐患。”
“因为我国铁路运营【yíng】基本上是由铁路【lù】总公司来【lái】负责，具体到枕木【mù】铺设【shè】光伏【fú】，铁路【lù】总公司【sī】资产管理【lǐ】部“原则上对铁路现有资产结合光伏进行【háng】复用是感兴趣的，但是考虑到可【kě】能存在的风险【xiǎn】，他们【men】难【nán】以做出实质性推动。基层铁路【lù】局不可【kě】能在这类涉及【jí】铁路系统安全的【de】关键领域独立做出决策”。何继江说。济【jì】南的光【guāng】伏公路之所以能【néng】够通车试运【yùn】行，是因为不【bú】同【tóng】路段隶【lì】属于不【bú】同的高速公路【lù】公司，总会有公司想【xiǎng】要探索新【xīn】的【de】技术。
“关于【yú】光伏铁路，可以进【jìn】行技术【shù】和应用前景探【tàn】讨，但距【jù】离规模性的推【tuī】广应用还有很远距离。”国家发展和【hé】改革委员【yuán】会国际合作【zuò】中心国家【jiā】能源研究所【suǒ】原执行所长、北燃研究院副院【yuàn】长白俊告【gào】诉《中国【guó】科学【xué】报》记【jì】者。要将发的电输【shū】送进架【jià】空线为火车提供动【dòng】力的【de】话就需要升压【yā】，光伏电力供【gòng】应量【liàng】和稳定【dìng】性【xìng】都有问题，如何【hé】和其【qí】他【tā】电源匹配【pèi】，因为铁路对供电可靠性要求很高【gāo】，而且枕木面【miàn】积太小，逐个安装【zhuāng】也并不容易。“即使技术【shù】上的问题都可以解【jiě】决，但相对于传统屋顶、墙面、地面、道路等受光面积大的【de】应用【yòng】场景，光伏铁路还没有什么优【yōu】势。”
成本瓶颈
随着绿色能源发展与环保趋势【shì】的蔓【màn】延【yán】，可再生能源与大众【zhòng】运【yùn】输的【de】组合越来越常见，光伏【fú】铁路也只是诸【zhū】多场景中的一种。2016年7月，中国内蒙古呼和浩【hào】特铁路局【jú】完成了【le】全国首个铁路【lù】系统光【guāng】伏发电示范专案，光伏【fú】铺在呼和浩特【tè】沙良物流【liú】园区的【de】屋【wū】顶【dǐng】，装置量2.4兆瓦，所发电【diàn】量主要用于铁路【lù】运输和生【shēng】产。
光伏在道路上的另一个可安装位置是隔音墙【qiáng】或防【fáng】护栏，2012年英利集【jí】团自【zì】主研发【fā】建立的我国【guó】首座光伏【fú】隔音【yīn】墙【qiáng】正【zhèng】式【shì】具备并网发电条【tiáo】件，并申请获批国家【jiā】实用新型专利。
不【bú】过，何【hé】继江告诉记者：“隔【gé】音墙上铺光伏成本【běn】比【bǐ】较高，做起来也并【bìng】不划算。”如【rú】果大规模建设，成本【běn】也还是可能大幅下降【jiàng】的。
光【guāng】伏【fú】在【zài】交通领域还有一个值【zhí】得期待的【de】应用场景，美【měi】国创业家埃隆·马斯【sī】克提出【chū】的【de】超级高铁将用管道的方【fāng】式来运输，管道上【shàng】方安装光伏，用光【guāng】伏【fú】的【de】直流电配上储【chǔ】能来驱动超级铁路的磁悬浮动力系统。
该计【jì】划【huá】当中，未来的超级铁【tiě】路全部【bù】依靠光伏发电。“在【zài】技术落地上【shàng】，他的【de】论证基【jī】本上是可行的。”何继江评价道，而在铁路上【shàng】面的顶棚安装【zhuāng】光伏【fú】，好【hǎo】处是受光面【miàn】积【jī】大【dà】、发电量大【dà】，还能挡雨挡雪，提高了铁路运行的【de】安全性【xìng】，而且【qiě】铁路的高度是限定的，不用担心【xīn】限高的问题。“但这【zhè】方面【miàn】的缺【quē】点仍【réng】然【rán】是成本太高。”何【hé】继江说。在铁路局各火车站的【de】火车停车场建设大型的光伏车棚，是个【gè】比较容易实【shí】现的【de】铁路【lù】光伏场景，单个【gè】项目规模会比【bǐ】较大，并网和消【xiāo】纳【nà】都不是问题，价格也容易【yì】控制【zhì】得住【zhù】，最主要的难点也就是如何有效控制施工过程对火车的安全影响了。
成【chéng】本不光是以上场景的【de】光【guāng】伏应用瓶颈，国家发展【zhǎn】和改革委员会【huì】、财政【zhèng】部、国【guó】家能源局下发的《关于2018年光伏【fú】发电有关事项的通知》(以下简【jiǎn】称“5·31新政”)，要求光【guāng】伏产业加速平价上网征【zhēng】程【chéng】，这【zhè】也使部分企业耽于市场而无【wú】暇【xiá】研发;但从大趋势看，为【wéi】了在平价时【shí】代创造【zào】更好【hǎo】的项目【mù】收益率，以激活下游投资热情，光伏产【chǎn】业上【shàng】下【xià】游越【yuè】来【lái】越【yuè】多的企业正积极地【dì】通过“提【tí】效”而非单纯的“降本”方式来达到目的。
“5·31新政”标志着光伏【fú】行业【yè】的暴利时代结【jié】束。东方日升点点【diǎn】升【shēng】阳光【guāng】总【zǒng】经理田君告诉《中国科学报》记者【zhě】，“5·31新政”发布以后，整个【gè】光伏行业呈现【xiàn】出四个【gè】特点：去暴【bào】利化，挤【jǐ】泡沫【mò】;行业增【zēng】长【zhǎng】速【sù】度和装机速度放缓;行业洗牌开【kāi】始，未【wèi】来两三年内市场可能会由三五家企业垄断;光【guāng】伏进入以技术、产【chǎn】品立身的时代。
“在光伏板块我【wǒ】们实【shí】施两【liǎng】步【bù】走战【zhàn】略，”田君说，“一方面大【dà】力【lì】发展用户;另一方面联合经销商、金融机构做【zuò】分布式的商业【yè】业务，未来的蓝【lán】海市场依然【rán】存在。”
