四川高速公路范圍內(nèi)分布式光伏發(fā)電潛力淺析

基于四川規(guī)劃建設(shè)高速公路里程數(shù)據(jù)，依托攀枝花至大理高速公路在多場景應(yīng)用分布式光伏的新發(fā)展模式，結(jié)合四川各行政區(qū)光能資源分布情況和山地、高原、平原、丘陵等地貌特征，探討2025年四川省高速公路通車?yán)锍谭秶鷥?nèi)采用分布式光伏設(shè)施的發(fā)電潛力。在四川西部、東北部光能資源豐富穩(wěn)定且分布式光伏布設(shè)具有一定優(yōu)勢的區(qū)域，建議優(yōu)化整合高速公路和光能資源，統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)高速公路分布式光伏設(shè)施。1、四川光能資源與高速公路基本情況1.1光能資源分布情況我國光能資源較為豐富，但區(qū)域差異性較大，各地太陽輻射年總量在930～2333kW?h/m2。四川由于東部盆地、西部高原等地貌和氣候差異，光能資源分布呈現(xiàn)西高東低趨勢，資源分布極為不均。其中，太陽輻射年總量最豐富帶主要集中在甘孜部分地區(qū)，年總量超過1750kW?h/m2；很豐富帶主要集中在西部地區(qū)，年總量在1400～1750kW?h/m2；較豐富帶主要集中在東北部地區(qū)，年總量在1050～1400kW?h/m2；一般帶主要集中在中部、東南部地區(qū)，年總量低于1050kW?h/m2。涼山、阿壩、甘孜和攀枝花等地一年中日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的光能資源可利用天數(shù)多且較為穩(wěn)定、大多在150至200天；其余地區(qū)太陽能資源可利用天數(shù)少且不穩(wěn)定，樂山、廣元、南充、達(dá)州、巴中、資陽、廣安和綿陽等地可利用天數(shù)在100至150天，成都、雅安、德陽、遂寧、自貢、宜賓、瀘州、眉山和內(nèi)江等地可利用天數(shù)在100天以下。1.2高速公路發(fā)展情況為進(jìn)一步完善四川高速公路網(wǎng)絡(luò)，加快構(gòu)建綜合立體交通網(wǎng)，支撐成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)，四川省于2022年發(fā)布了《四川省高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃（2022—2035年）》。規(guī)劃按照“強(qiáng)化主軸、密實(shí)兩翼、暢通三帶、聯(lián)動三州”思路，預(yù)計(jì)到2035年四川高速公路布局總規(guī)模將達(dá)到約2萬公里，包括20條成都放射線、13條縱線、13條橫線以及4條環(huán)線、44條聯(lián)絡(luò)線。2022年底，四川高速公路通車總里程達(dá)9179公里。根據(jù)四川省公共資源交易信息網(wǎng)高速公路公開招標(biāo)信息，以及2023年四川省在建高速公路項(xiàng)目情況，統(tǒng)計(jì)了G0512成都至樂山、G42南充至成都、G5綿陽至成都等高速公路擴(kuò)容，蒼溪至巴中、九寨溝至綿陽、峨眉至漢源等高速公路，計(jì)劃2025年底前完工的31個(gè)在建項(xiàng)目里程數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì)2025年底，四川高速公路通車?yán)锍虒⑿略?880公里，總里程將達(dá)到12059公里。其中涼山州范圍內(nèi)新增通車?yán)锍套疃?、?21公里，其次是阿壩州、南充市、樂山市、綿陽市、成都市，新增通車?yán)锍淘?00公里至300公里之間。行政區(qū)高速公路里程如表1所示。表1四川省21個(gè)市（州）行政區(qū)高速公路通車?yán)锍?、高速公路分布式光伏發(fā)展2.1國內(nèi)發(fā)展情況近年來，多地探索開展了分布式光伏在高速公路隧道、服務(wù)區(qū)、沿線邊坡等場景的應(yīng)用。2014年，陜西高速集團(tuán)在十天高速漢中東段茶條嶺隧道口建設(shè)了0.1MW分布式光伏設(shè)施，年發(fā)電量15萬kW?h。2016年，江西高速公路分布式光伏發(fā)電工程一期項(xiàng)目，以“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，在服務(wù)區(qū)、養(yǎng)護(hù)中心等132個(gè)站點(diǎn)布設(shè)分布式光伏，裝機(jī)容量12.7MW，年發(fā)電量約1602萬kW?h。2021年，山東高速集團(tuán)開展山東省首個(gè)“高速公路邊坡光伏發(fā)電項(xiàng)目”，裝機(jī)容量2.1MW。2.2省內(nèi)發(fā)展情況四川高速公路應(yīng)用分布式光伏起步較晚，2022年在攀枝花至大理高速公路建成“交通全場景友好型”分布式光儲項(xiàng)目，也是全省首個(gè)“綠電自給”試點(diǎn)工程，利用高速公路項(xiàng)目紅線范圍內(nèi)閑置用地，建設(shè)分布式光伏和儲能設(shè)施，項(xiàng)目全長約41公里，總裝機(jī)容量2.33MW，儲能設(shè)施容量約316kW?h，平均每天發(fā)電1.31萬kW?h。該項(xiàng)目在隧道隔離帶、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、管理中心等設(shè)施建設(shè)了分布式光伏及儲能設(shè)施，如表2所示。表2攀枝花至大理高速公路分布式光伏及儲能設(shè)施一覽表3、四川高速公路分布式光伏發(fā)電潛力分析3.1裝機(jī)容量分析選取山地、高原、平原、丘陵等地貌的在建、已建高速公路項(xiàng)目，分析高速公路的隧道、服務(wù)區(qū)（含停車區(qū)）、收費(fèi)站、管理用房以及公路沿線邊坡等分布式光伏的裝機(jī)容量，估算不同地貌條件下高速公路每公里分布式光伏的平均裝機(jī)容量。（1）設(shè)施裝機(jī)容量。由于攀枝花至大理高速公路各類設(shè)施裝機(jī)容量受周邊場地可布設(shè)面積影響較大，對各類設(shè)施平均裝機(jī)容量進(jìn)行估算。其中，隧道設(shè)施為中壩、平洞、半邊街等3個(gè)隧道平均值，0.168MW；服務(wù)區(qū)和管理中心為0.350MW；收費(fèi)站在排除利用周邊邊坡、空地等特有情況后，為0.057MW；由于停車區(qū)較服務(wù)區(qū)可布設(shè)面積相對較小，停車區(qū)取服務(wù)區(qū)的40%，裝機(jī)容量為0.140MW。不同地貌條件下，服務(wù)區(qū)、管理中心等同類型設(shè)施的用地、可布設(shè)分布式光伏面積基本相同，以攀枝花至大理、久治至馬爾康、德陽至都江堰、資中至樂山高速公路設(shè)施數(shù)量，估算山地、高原、平原、丘陵地貌高速公路相關(guān)設(shè)施每公里平均裝機(jī)容量。（2）邊坡裝機(jī)容量。由于公路沿線邊坡的朝向、坡度等因素對光伏發(fā)電能效有直接影響，選用南向、方位角在偏東50°至偏西50°范圍內(nèi)，可布設(shè)100塊以上375Wp光伏組件的路堤邊坡進(jìn)行裝機(jī)容量測算，375Wp光伏組件的尺寸約為長2m、寬1m，每萬平方米裝機(jī)容量約為1.875MW；該類邊坡坡度約30°，光伏組件鋪設(shè)間距約1m，光伏組件鋪設(shè)較為密集、朝向較好，發(fā)電能效較好。以攀枝花至大理等4條高速公路數(shù)據(jù)估算不同地貌條件下高速公路平均每公里符合上述要求的路堤邊坡面積，山地、高原、平原、丘陵分別約為0.012萬m2、0.101萬m2、0.138萬m2、0.112萬m2。各行政區(qū)高速公路沿線各個(gè)朝向的邊坡比例基本一致，在南向偏東50°至偏西50°的邊坡約占28%?？紤]到邊坡光伏組件布設(shè)受邊坡形狀、地貌遮擋光照等因素影響，暫估山地、高原、平原、丘陵地貌公路沿線邊坡光伏組件鋪設(shè)面積為該類邊坡面積的65%、80%、90%、80%。根據(jù)以上分析，山地、高原、平原、丘陵地貌高速公路每公里分布式光伏平均裝機(jī)容量分別為0.053MW、0.182MW、0.249MW、0.186MW。如表3所示。表3不同地貌區(qū)域高速公路每公里分布式光伏平均裝機(jī)容量結(jié)合地貌特征，基于攀枝花至大理高速公路分布式光儲項(xiàng)目模式和邊坡，以及2025年各行政區(qū)高速公路通車?yán)锍踢M(jìn)行測算，全省高速公路分布式光伏裝機(jī)容量可達(dá)1825.73MW，具體如表4所示。表4各行政區(qū)高速公路分布式光伏裝機(jī)容量3.2發(fā)電潛力估算根據(jù)四川光能資源分布情況，各行政區(qū)一年中的可利用光能資源發(fā)電天數(shù)取一年日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)天數(shù)進(jìn)行估算，其中太陽輻射年總量最豐富帶和很豐富帶的涼山、阿壩、甘孜和攀枝花等地取150至200天，較豐富帶的樂山、廣元、南充等地取100至150天，一般帶的成都、雅安、德陽等地取50至100天。結(jié)合各行政區(qū)高速公路分布式光伏裝機(jī)容量和年可利用發(fā)電天數(shù)（日照時(shí)數(shù)每天6小時(shí)），經(jīng)測算，各行政區(qū)年發(fā)電量具體如表5所示。表5各行政區(qū)高速公路分布式光伏年發(fā)電量注：年可利用天數(shù)的日照時(shí)數(shù)按照每天6小時(shí)測算。3.3發(fā)電潛力評價(jià)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，涼山、阿壩、甘孜和攀枝花等地借助豐富、穩(wěn)定的光能資源，在通車?yán)锍?、裝機(jī)容量僅占全省15.23%、16.49%條件下，年發(fā)電量達(dá)全省25%以上；處在光能資源較豐富帶的樂山、廣元等地，通車?yán)锍?、裝機(jī)容量為全省的41.19%、32.51%，年發(fā)電量達(dá)全省37%左右；處在一般帶的成都、雅安等地，通車?yán)锍陶既?3.58%，裝機(jī)容量占全省的51.00%，年發(fā)電量與光能資源較豐富帶地區(qū)相當(dāng)，約占全省34%左右。3.4發(fā)電效益分析目前，已建成高速公路在運(yùn)營過程中，每公里年平均耗電量約10.91萬kW?h。到2025年，1.2萬公里高速公路年平均耗電量約130920萬kW?h，全省高速公路分布式光伏年平均發(fā)電量在90639.9～145411.8萬kW?h，基本滿足高速公路隧道、服務(wù)區(qū)等日常能耗需求。在發(fā)電量高值情形下，若將多余電能上網(wǎng)銷售，按照四川分布式光伏上網(wǎng)電價(jià)（約0.4元/kW?h），銷售額約5800萬元。在增加儲能設(shè)施，加強(qiáng)光伏發(fā)電峰值與低谷能源調(diào)控能力的情況下，余電上網(wǎng)銷售量將進(jìn)一步增加。3.5環(huán)境效益分析高速公路分布式光伏主要布設(shè)在設(shè)施建筑屋頂、停車棚、公路沿線邊坡空地等用地紅線內(nèi)，不需額外