互联网预言家凯文·凯利曾说过,不管你是做哪个行业的,真正对你构成最大威胁的一定不在行业内,而是那些行业之外你看不到的对手。正当业界还在争论,未来是否应把充电桩放置在传统加油站内,以化解电动汽车产业最大的瓶颈时,全球首条光伏高速公路近日在山东济南建成通车。

在高速公路上充电 齐鲁交通这么“玩转”新能源

互联网预言家凯文·凯利曾说过,不管你是做哪个行业的,真正对你构成最大威胁的一定不在行业内,而是那些行业之外你看不到的对手。正当业界还在争论,未来是否应把充电桩放置在传统加油站内,以化解电动汽车产业最大的瓶颈时,全球首条光伏高速公路近日在山东济南建成通车。

尽管该项目尚处试验阶段,但未来三年的技术路线方向却是实现车辆移动充电,使整个公路化身为一个巨大的“充电桩”。

倒逼的改革

“未来‘超级公路’既是一个‘发电场’,也将是一个巨大的‘充电桩’。”2017年12月28日,在全球首段光伏高速公路建成通车仪式上,投资该项目的齐鲁交通发展集团(以下简称“齐鲁交通”)董事长徐春福如是说道。

这一“超级公路”试验段位于济南绕城高速南线,由太阳能光伏电池板铺设于主行车道和应急车道上。该项目自2016年12月启动,由齐鲁交通投资建设,并连同同济大学、山东光实能源有限公司进行技术研发。

徐春福介绍道,光伏高速路面全长1120米,铺设净总面积为5875平方米,呈现出与其他高速公路不同的灰白色。根据测算,分布式光伏并网发电装机容量峰值功率817.2千瓦,预计可实现年发电量约100万千瓦时。

作为传统的高速公路运营企业,齐鲁交通发展集团是全球第一个试水者。一位参与项目人员坦言,这一创新探索的背后,实是一场被倒逼的改革。

为确保技术适用性,2017年9月齐鲁交通已建设了160米普通路面示范区,进行了一系列应用型测试。这种高速光伏路面,最上面一层是类似毛玻璃的半透明新型材料,摩擦系数高于传统沥青路面,保证轮胎不打滑的同时,还拥有较高的透光率,可以让阳光穿透它,使下面的太阳能电池把光能转换成电能,实时输送上电网,如同一个巨大的充电宝。

众所周知,车离不开路与能源两大要素。目前,全球为拓展车的智能化、电气化空间,纷纷探索将路与能源进行一体化解决的方案。2016年年底,在法国诺曼底的一个小镇上,2.8米宽、1000米长的世界首条太阳能电池公路已投入试运营。

“法国项目只是在较窄的小路上应用于轿车等轻型车,我们考虑到未来大面积推广需求,此次铺设于高速公路上,应用在包括卡车等重型车在内的主车道上。”负责提供技术支持的山东光实能源有限公司董事长李武介绍道,经过8年的研发,光伏路面作为一种跨界技术已经成熟,其设计寿命、力学参数、路用性能等各项指标均高于现有沥青混凝土路面。

齐鲁交通发展集团成立于2015年7月1日,运营管理高速公路3409公里,占山东全省高速公路通车里程的60%,资产规模2200亿元。在新旧动能转换的激变时代,守着三千多公里的高速公路,难道只能靠收过路费过日子?

曾几何时,山东高速公路总里程在全国名列前茅,从2009年到2016年这7年的时间里,山东由原来的全国第二已经沦落到全国第八,甚至被一些中部省份接连超越。

与此同时,受取土地、人工成本大幅增长和取消养路费等因素影响,大量已建成的收费公路面临着盈利下降、亏损,甚至无法按期收回成本的尴尬。2015年,山东就有多达15条高速收费到期无法还贷而被迫延期收费,一度引发了社会争论。交通运输部发布的《2016年全国收费公路统计公报》显示,截至2016年年底,全国收费公路债务余额达到4.86亿元,同比增长9.1%;通行费通行费收支缺口高达4143.3亿元,同比增长30.0%。

根据公开的财报显示,齐鲁交通发展集团2017年上半年营业收入58亿元,营业利润仅为1.15亿元,2016年同期营业利润为2.13亿元。

按照测算,山东省通车高速公路5700多公里,紧急停车带和外侧行车道总面积为6696万平方米,如果将来铺设路面光伏设备后年发电量可达156亿度,发电效益152亿元,年减排二氧化碳1550万吨,减排效益46亿元,直接效益198亿元。

目前,国家要求各省新能源占比要超过30%,但核能、风电都须国家层面审批,光伏产业则是少有的地方有审批权限的新能源项目。这也为产业创新提供了土壤。

尽管光伏高速只有1公里长,尽管尚处试验阶段,但在齐鲁交通董事长徐春福看来却是,“山东新旧动能转换的重大探索性创新,是交通行业与新能源产业进入实质性融合发展的标志,将为我国智慧交通和绿色能源开辟全新发展前景。”

造价不菲

“汽车产业的智能化与电气化是两大趋势。一直以来,由于缺失公路的智能化配套,智能驾驶只能围绕汽车单方面推进;由于公路没有实现电气化变革,导致电动汽车只能蜗居在城市里。”山东光实能源有限公司董事长李武指出,光伏高速的市场化应用有望一体推进汽车产业这两大趋势的进程。

当初,正因为铁路实现了电气化、智能化,才有了举世瞩目的中国高铁奇迹;如今这条被称为“超级公路”的光伏高速试水,给汽车产业带来无尽的遐想空间。

李武曾是一名从业多年的道路工程师,在他看来,之所以公路一直没能实现电气化变革,是因为电远距离传输成本太高。“从电厂远距离传送至公路沿线,从高压变低压,从直流变交流,输电成本往往比在附近建设电站还高。而以往传统公路用电大多是照明、摄像头,用电量不高、损耗却大,这造成了城际公路的电气化改造一直停滞不前。”

据测算,电价结构包括发电成本、长距离传输成本、局域网传输成本、分到各户的传输成本。发电和长距离传输各占了30%—40%。

业界普遍认为,智能交通一般分三大步骤:一是公路电气化;二是车路能源与信息的协同;三是智慧交通。公路电气化的停滞也拖累了交通智能化改革。目前道路融雪、无线WIFI、大数据等技术已经成熟,但始终无法在城际公路得到应用。

“光伏路面技术是交通基础设施产业朝着智慧交通目标行进的一次技术创新和储备。”长期从事光伏路面研究的同济大学教授张宏超认为,未来智能电动车辆离不开公路的电气化。光伏路面提供的能源供应,将使公路真正成为智慧交通的空间载体、能源和信息交互平台。

徐春福告诉记者,出于安全性和电动车保有量不足等因素考虑,试验段尚未涉足无线充电;但在未来将开展的功能中,汽车移动无线充电、互联网覆盖、大数据集成与分析都是重要的组成部分。

目前,电动汽车无线充电技术已经较为成熟。2013年,世界上首条无线充电公交车车道在韩国建成。2017年5月18日,美国高通公司已经实现了电动汽车速度100km/h条件下的无线充电。

李武透露,拥有无线充电技术的外国公司已经主动与其接触,双方正在洽谈合作。公司计划3年内实现光伏高速的无线充电。他表示,此次光伏高速预留了电磁感应线圈,未来随着电动汽车无线技术的配套,可实现电动汽车边行使边充电。届时,高速公路将彻底颠覆传统思维,摇身一变成为一个巨大的充电桩。

不过,每一种颠覆性新技术往往要面临高成本的难题,遭遇规模化、市场化的阻碍。2016年在法国世界首条太阳能电池公路1公里造价高达500万欧元。此次中国的光伏高速“一公里路的投建成本会比国外降低一半以上”,可即使如此,光伏高速的造价仍然价值不菲,何况光伏高速也面临着太阳能电池板发电效率不高的产业瓶颈。“如果以传统的视角与普通高速公路比造价,与传统的发电站比效率,对于光伏高速都是不公平的。”李武对这一具有跨界颠覆性的项目有着另一种算法。

在李武看来,光伏高速可以避免占用大量耕地,造成环境污染;能够大大节省电力传输的成本,使公路电气化成为可能;解决电动汽车电池重量占比大(约占整车60%-70%)、成本过高(约占80%)、寿命短(两至三年)、充电难、污染重的问题,推进产业的整体发展;随着大数据、信息技术等智能化应用,无人驾驶、智能物流也将大大提速。李武指出,随着光伏产业的发展,高成本、低效率等产业难题逐渐化解,光伏高速的复合型社会效益必将逐渐彰显出来。

同济大学张宏超教授认为,一旦实现光伏路面与智能车辆的能量和信息交互,必将改变未来交通的模式,促进交通产业、信息产业和汽车产业的全面升级换代。由此催生的装备制造、智能交通等新兴产业,将影响到每一个车辆用户。

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