惊喜！光伏铁路潜力239.6TWh！它会改变能源格局吗？

近日，意大利初创公司Greenrail Group宣布已开始在意大利铁路线上部署其定制光伏铁路枕木解决方案。

自2018年以来，该公司一直在铁路线上测试光伏枕木。该公司首席执行官 Occhipinti 表示，这些枕木易于组装和清洁。 “使用下面安装有刷子和喷水器的小车只需几分钟即可清洁1公里的太阳能铁路。这使我们能够在短时间内完成大面积的清洁，与清洁标准光伏发电相比，节省资源和时间植物。”

Greenrail已连续六个月进行一系列定期测试，以评估能源效率、耐候性以及对铁路运营的影响。他们表示，太阳能轨枕解决方案具有出色的稳健性和有效性。 1公里长的太阳能枕木每年足以发电44兆瓦时。这些能源可以出售给电网或用于为偏远地区的火车站、平交路口和交通灯供电。

轨道上的光伏板

用太阳能电池板取代枕木的想法并不新鲜。英国的 Bankset Energy 和德国的 Deutsche Bahn 正在尝试在铁路枕木上添加太阳能电池或安装光伏元件以跟踪枕木。他们普遍认为铁轨之间有巨大的空间，那么为什么不使用太阳能电池板而不是枕木，这样可以有效发电而不妨碍火车的移动。

其中，瑞士Sun-Ways有其独特的优势。率先开发出可拆卸式轨道太阳能系统。创始人认为，可拆卸的面板是这个系统维护的重要前提，就像铁路管理和维护人员在管理轨道时打磨钢轨一样。

据发明者介绍，他们的面板比传统面板更耐腐蚀，面板的黑色和抗反射滤光片的使用将减少对火车司机的干扰。传感器可以监控面板的正常运行，设置在列车组两端的圆形刷子将能够自动清除面板表面积累的残留污垢，例如灰尘或铁路道碴碎片。对于大雪或低温的地区，该初创公司打算开发一种融化冰雪的系统。

瑞士与其他国家一样，依靠可再生能源实现能源转型，逐步迈向零排放社会的目标。然而，可用空间的稀缺使得瑞士很难建造大规模装置，在私人建筑、基础设施或山区安装太阳能电池板将受到许多法规的阻碍。

所以这项技术在瑞士有着巨大的潜力。理论上，瑞士5317公里的铁路网可容纳总面积531.7万平方米的太阳能发电厂，相当于约760个足球场。据Sun-Ways称，除去隧道或阳光不足的路段，瑞士国内铁路网每年可产生1太瓦时的太阳能，约占该国电力消耗的2%。

Sun-Ways 得到了大约 10 家合作伙伴公司和瑞士创新促进机构的支持。如果获得联邦交通局批准，世界上第一座移动太阳能发电厂将于5月投入运营。

而且这家初创公司的目标并不局限于瑞士。 Sun-Ways 计划在欧洲（尤其是德国、奥地利和意大利）以及美国和亚洲扩张。 “全球铁路线超过100万公里，我们相信全球50%的铁路都可以配备我们的系统。”

中国铁路光伏市场及困境

中国铁路穿过彩云以南，毗邻东非大裂谷，穿越贝加尔湖水面，蜿蜒伸展。截至2024年8月，中国铁路总里程将突破16万公里，位居世界第三。如果轨道上的枕木全部更换为光伏板，将产生巨大的经济效益。

铁路繁忙路段耗电量大，西北地区阳光较好。光伏枕木发出的电力可以被铁路沿线电力系统吸收，具有巨大的优势。北京至广州、上海或北京至新疆等繁忙的铁路线是试点项目的唯一选择。

机构数据显示，我国铁路网可开发利用的光伏发电总潜力为239.6太瓦时。铁路运输网络中，铁路沿线空间、大型站房雨棚、机车车辆顶部可为光伏发电并网提供空间资源，电气化铁路及车站服务设施用电可也为光伏发电提供了广阔的空间。

预计到2030年，中国高铁年用电量将增至191.9太瓦时。对于光伏铁路应用场景，在铁路运输光伏占比5%、10%、15%条件下，铁路运输系统年电力自给率将分别达到6.2%、12.5%、18.7%，年减少二氧化碳排放量将超过1.2万吨。

但是，这些都是在不考虑其他因素的情况下的完美假设，我们仍然要考虑实际问题。

第一个问题：光伏吸收

近年来，随着分布式光伏的逐步推广和大型基地项目的不断推进，光伏消纳问题日益突出。那么铁路光伏发电如何消纳呢？其实很简单。光伏铁路产生的电力可以出售给电网、火车站和附近的电力用户。

火车站利用光伏发电为列车提供动力并为电池充电；消费者可以购买光伏铁路产生的电力用于家庭负载；另外，多余的电量可以出售给电网公司获利，可以实现就地消纳和多元化利用。对于偏远地区多余的电力，也可以结合新型飞轮储能技术就地存储。

第二个问题：成本高

光伏发电市场无法在全球广泛普及，仍然受限于成本，加上光伏铁路在技术和设备上的特殊要求，成本可想而知。 Sun-Ways没有透露每兆瓦的成本，但它将在覆盖瑞士西部纳沙泰尔州的一段公共交通铁路网络上进行项目试点。该项目已筹集近40万瑞士法郎。如果未来能够实现规模化建设，铁路光伏成本仍有可能大幅下降。

第三个问题：铁路公司

铁路光伏能否推广最终决定权在铁路公司。中国铁路总公司基本上负责中国铁路的运营，包括轨枕上安装的光伏发电。

虽然国家现在大力推进新能源建设以实现“双碳”目标，现有铁路资产与光伏结合前景广阔，但如果将产生的电力输送到架空线路为列车供电，需要加强。光伏发电的供给和稳定性存在问题。由于铁路对供电可靠性要求较高，如何与其他电源匹配也是一个问题。考虑到可能存在的安全隐患，基层铁路局无法在涉及铁路系统安全的关键领域做出独立决策。

中铁光伏实例

铁路对电力的需求量很大。通过光伏发电项目，将有效降低电力成本，实现节能减碳。我国虽然没有在铁轨上铺设光伏的先例，但长期以来一直在积极探索铁路光伏领域。

2021年12月25日，京雄城际铁路雄安站（亚洲最大高铁站）屋顶分布式光伏发电项目正式并网发电。该项目采用“自发电自用、余电上网”模式，总装机容量6兆瓦，每年可为雄安高铁站提供580万度清洁电力。年。

作为京雄城际铁路沿线最大的新建车站，雄安高铁站总建筑面积47.5万平方米，整个站房设计水滴状的椭圆形。屋顶光伏发电项目在车站屋顶两侧铺设1.77万块4.2万平方米多晶硅光伏组件。从高处俯视，犹如“水滴上的珍珠闪闪发光”，与屋顶造型相得益彰。

该项目在实现经济效益的同时，每年节省标准煤1800吨，减少二氧化碳排放4500吨，相当于种植12公顷树木。

2016年7月，中国内蒙古呼和浩特铁路局建成全国首个铁路系统光伏发电示范项目。利用呼和浩特铁路局辖内沙梁物流园区铁路建筑物屋顶及附近空间，铺设光伏板6780块，完成2.4兆瓦分布式光伏发电项目，年发电量约300万千瓦时，主要用于铁路运输和生产。

与沙梁物流园同时启动的“呼铁光伏”分布式光伏项目包括：呼和浩特铁路东站、呼和浩特站、包头站等，共四个地点，总装机容量约16.5MW，预计年发电2475万千瓦时，相当于发电利润673万元。

呼和浩特铁路局服务范围覆盖内蒙古中西部数千个铁路县以及铁路沿线两侧的土地、房屋和供电网络，年均用电量1.6至19亿千瓦时。列车运行和牵引用电约占总用电量的80%，其余用于生产和生活。呼和浩特铁路以“呼和浩特铁路光伏”品牌开展光伏建设，减少铁路电费支出，打造企业转型，积极响应国家节能减排号召。

尽管光伏铁路距离大规模推广应用还有很长的路要走，但其在新能源发展领域的潜力已然显现。而且，这只是绿色能源在众多领域应用的一个精彩一角。未来，随着绿色能源发展和环保趋势的蔓延，可再生能源与大众交通之间将会有更紧密、更创新的合作。