四川高速公路范围内分布式光伏发电潜力浅析

基于四川规划建设高速公路里程数据，依托攀枝花至大理高速公路在多场景应用分布式光伏的新发展模式，结合四川各行政区光能资源分布情况和山地、高原、平原、丘陵等地貌特征，探讨2025年四川省高速公路通车里程范围内采用分布式光伏设施的发电潜力。在四川西部、东北部光能资源丰富稳定且分布式光伏布设具有一定优势的区域，建议优化整合高速公路和光能资源，统筹规划建设高速公路分布式光伏设施。1、四川光能资源与高速公路基本情况1.1光能资源分布情况我国光能资源较为丰富，但区域差异性较大，各地太阳辐射年总量在930～2333kW⋅h/m2。四川由于东部盆地、西部高原等地貌和气候差异，光能资源分布呈现西高东低趋势，资源分布极为不均。其中，太阳辐射年总量最丰富带主要集中在甘孜部分地区，年总量超过1750kW⋅h/m2；很丰富带主要集中在西部地区，年总量在1400～1750kW⋅h/m2；较丰富带主要集中在东北部地区，年总量在1050～1400kW⋅h/m2；一般带主要集中在中部、东南部地区，年总量低于1050kW⋅h/m2。凉山、阿坝、甘孜和攀枝花等地一年中日照时数大于6小时的光能资源可利用天数多且较为稳定、大多在150至200天；其余地区太阳能资源可利用天数少且不稳定，乐山、广元、南充、达州、巴中、资阳、广安和绵阳等地可利用天数在100至150天，成都、雅安、德阳、遂宁、自贡、宜宾、泸州、眉山和内江等地可利用天数在100天以下。1.2高速公路发展情况为进一步完善四川高速公路网络，加快构建综合立体交通网，支撑成渝双城经济圈建设，四川省于2022年发布了《四川省高速公路网布局规划（2022—2035年）》。规划按照“强化主轴、密实两翼、畅通三带、联动三州”思路，预计到2035年四川高速公路布局总规模将达到约2万公里，包括20条成都放射线、13条纵线、13条横线以及4条环线、44条联络线。2022年底，四川高速公路通车总里程达9179公里。根据四川省公共资源交易信息网高速公路公开招标信息，以及2023年四川省在建高速公路项目情况，统计了G0512成都至乐山、G42南充至成都、G5绵阳至成都等高速公路扩容，苍溪至巴中、九寨沟至绵阳、峨眉至汉源等高速公路，计划2025年底前完工的31个在建项目里程数据。预计2025年底，四川高速公路通车里程将新增2880公里，总里程将达到12059公里。其中凉山州范围内新增通车里程最多、为621公里，其次是阿坝州、南充市、乐山市、绵阳市、成都市，新增通车里程在200公里至300公里之间。行政区高速公路里程如表1所示。表1四川省21个市（州）行政区高速公路通车里程2、高速公路分布式光伏发展2.1国内发展情况近年来，多地探索开展了分布式光伏在高速公路隧道、服务区、沿线边坡等场景的应用。2014年，陕西高速集团在十天高速汉中东段茶条岭隧道口建设了0.1MW分布式光伏设施，年发电量15万kW⋅h。2016年，江西高速公路分布式光伏发电工程一期项目，以“自发自用、余电上网”模式，在服务区、养护中心等132个站点布设分布式光伏，装机容量12.7MW，年发电量约1602万kW⋅h。2021年，山东高速集团开展山东省首个“高速公路边坡光伏发电项目”，装机容量2.1MW。2.2省内发展情况四川高速公路应用分布式光伏起步较晚，2022年在攀枝花至大理高速公路建成“交通全场景友好型”分布式光储项目，也是全省首个“绿电自给”试点工程，利用高速公路项目红线范围内闲置用地，建设分布式光伏和储能设施，项目全长约41公里，总装机容量2.33MW，储能设施容量约316kW⋅h，平均每天发电1.31万kW⋅h。该项目在隧道隔离带、服务区、收费站、管理中心等设施建设了分布式光伏及储能设施，如表2所示。表2攀枝花至大理高速公路分布式光伏及储能设施一览表3、四川高速公路分布式光伏发电潜力分析3.1装机容量分析选取山地、高原、平原、丘陵等地貌的在建、已建高速公路项目，分析高速公路的隧道、服务区（含停车区）、收费站、管理用房以及公路沿线边坡等分布式光伏的装机容量，估算不同地貌条件下高速公路每公里分布式光伏的平均装机容量。（1）设施装机容量。由于攀枝花至大理高速公路各类设施装机容量受周边场地可布设面积影响较大，对各类设施平均装机容量进行估算。其中，隧道设施为中坝、平洞、半边街等3个隧道平均值，0.168MW；服务区和管理中心为0.350MW；收费站在排除利用周边边坡、空地等特有情况后，为0.057MW；由于停车区较服务区可布设面积相对较小，停车区取服务区的40%，装机容量为0.140MW。不同地貌条件下，服务区、管理中心等同类型设施的用地、可布设分布式光伏面积基本相同，以攀枝花至大理、久治至马尔康、德阳至都江堰、资中至乐山高速公路设施数量，估算山地、高原、平原、丘陵地貌高速公路相关设施每公里平均装机容量。（2）边坡装机容量。由于公路沿线边坡的朝向、坡度等因素对光伏发电能效有直接影响，选用南向、方位角在偏东50°至偏西50°范围内，可布设100块以上375Wp光伏组件的路堤边坡进行装机容量测算，375Wp光伏组件的尺寸约为长2m、宽1m，每万平方米装机容量约为1.875MW；该类边坡坡度约30°，光伏组件铺设间距约1m，光伏组件铺设较为密集、朝向较好，发电能效较好。以攀枝花至大理等4条高速公路数据估算不同地貌条件下高速公路平均每公里符合上述要求的路堤边坡面积，山地、高原、平原、丘陵分别约为0.012万m2、0.101万m2、0.138万m2、0.112万m2。各行政区高速公路沿线各个朝向的边坡比例基本一致，在南向偏东50°至偏西50°的边坡约占28%。考虑到边坡光伏组件布设受边坡形状、地貌遮挡光照等因素影响，暂估山地、高原、平原、丘陵地貌公路沿线边坡光伏组件铺设面积为该类边坡面积的65%、80%、90%、80%。根据以上分析，山地、高原、平原、丘陵地貌高速公路每公里分布式光伏平均装机容量分别为0.053MW、0.182MW、0.249MW、0.186MW。如表3所示。表3不同地貌区域高速公路每公里分布式光伏平均装机容量结合地貌特征，基于攀枝花至大理高速公路分布式光储项目模式和边坡，以及2025年各行政区高速公路通车里程进行测算，全省高速公路分布式光伏装机容量可达1825.73MW，具体如表4所示。表4各行政区高速公路分布式光伏装机容量3.2发电潜力估算根据四川光能资源分布情况，各行政区一年中的可利用光能资源发电天数取一年日照时数大于6小时天数进行估算，其中太阳辐射年总量最丰富带和很丰富带的凉山、阿坝、甘孜和攀枝花等地取150至200天，较丰富带的乐山、广元、南充等地取100至150天，一般带的成都、雅安、德阳等地取50至100天。结合各行政区高速公路分布式光伏装机容量和年可利用发电天数（日照时数每天6小时），经测算，各行政区年发电量具体如表5所示。表5各行政区高速公路分布式光伏年发电量注：年可利用天数的日照时数按照每天6小时测算。3.3发电潜力评价根据以上数据，凉山、阿坝、甘孜和攀枝花等地借助丰富、稳定的光能资源，在通车里程、装机容量仅占全省15.23%、16.49%条件下，年发电量达全省25%以上；处在光能资源较丰富带的乐山、广元等地，通车里程、装机容量为全省的41.19%、32.51%，年发电量达全省37%左右；处在一般带的成都、雅安等地，通车里程占全省43.58%，装机容量占全省的51.00%，年发电量与光能资源较丰富带地区相当，约占全省34%左右。3.4发电效益分析目前，已建成高速公路在运营过程中，每公里年平均耗电量约10.91万kW⋅h。到2025年，1.2万公里高速公路年平均耗电量约130920万kW⋅h，全省高速公路分布式光伏年平均发电量在90639.9～145411.8万kW⋅h，基本满足高速公路隧道、服务区等日常能耗需求。在发电量高值情形下，若将多余电能上网销售，按照四川分布式光伏上网电价（约0.4元/kW⋅h），销售额约5800万元。在增加储能设施，加强光伏发电峰值与低谷能源调控能力的情况下，余电上网销售量将进一步增加。3.5环境效益分析高速公路分布式光伏主要布设在设施建筑屋顶、停车棚、公路沿线边坡空地等用地红线内，不需额外