“道路太阳能电网”构想

伊 秋

引言：

阿波罗问地球人：我已经把巨大的能量投射到你们面前，你们知道吗？

地球人回答：知道。

阿波罗继续问：可你们好象视而不见，总是目光朝下，为了那丁点能源，把美丽的地球弄得千疮百孔、灰霾笼罩，这是为什么呀？

地球人答道：尊敬的太阳神啊，请原谅我们。我们不是不想接受您的恩赐，只是不知道拿什么容具来装载您的能量呀。

阿波罗说：站在宽阔的道路上，望一望道路上方的天空。

地球人想了想，恍然大悟道：哦，原来是这样！

阿波罗欣慰地说：既然明白了，就赶紧行动吧！

疑问者：太阳神的话是什么意思？

作者：很有意思。让我们先来看看太阳神给了我们多少能量。据权威机构的数据显示，太阳每秒到达地球表面的能量为80万千瓦，这些能量是地球上的人类无论如何也用不完的。根据专家测算，只要把地球表面0.1％的太阳能转化为电能，而且转化率为５％，那么每年的发电量相当于目前世界能耗的40倍！

我们将上述数据换算一下：第一，太阳能转化为电力的转化率按５％不变（其实以现在的技术条件，太阳能转化率一般在10％至20％之间）；第二，我们暂时不要世界能耗40倍的发电量，只要够用，即1/40就可以了；第三，考虑到地球表面的昼夜变化，我们把需转化的太阳能提高１倍，即从0.1％提高到0.2％。那么，经过换算得出的结果是：只要将地球表面2.555万平方公里上的太阳能加以利用，就足以让全世界用上清洁的可再生能源了（换算方法：地球表面积5.11×10⁸平方公里×0.2％÷40=25550平方公里）。

我们再来看看世界上的道路面积有多大。据统计资料显示，全世界的公路总长度超过2000万公里（其中高速公路23万公里），按平均路面宽10米（下同）计算，全世界的公路总面积为20万平方公里。全世界的铁路总长约为120万公里，面积为1.2万平方公里。两项合计，全世界道路（指公路和铁路，下同）总面积为21.2万平方公里。按利用率95％计算（扣除隧道和其它不可利用部分），可利用面积在20万平方公里以上。

可见，我们的道路面积早已大大超过我们需要获取太阳能的面积。换句话说，我们接受太阳神的恩赐的容具早就在我们手中了。从理论上讲，如果按太阳能的转化率10％（目前单晶硅太阳能电池板的转化率为20％左右，多晶硅也能达到10％以上，非晶硅为5-6％）计算，光是在铁路上面构建太阳能电网就足够了。

现在明白太阳神的意思了吗？

疑问者：好象是明白了，这个构想可以说是破天荒的创举。可是，如今世界上的太阳能发电站也有不少，为什么显示不出它的效能来呢？太阳能发电的成本总是那样高，这是为什么呢？

作者：问得好，这就是问题的关键。请注意阿波罗的“神谕”：“站在宽阔的道路上，望一望道路上方的天空”。太阳神为什么让我们望道路上方的天空，而不是望屋顶或荒漠上方的天空呢？

我打个比方你就明白了：我们用两种方法在一条河里捕鱼：一种是织一张网，用网把这条河的横截面拦满；另一种是用无数的鱼钩，同样沿河的横截面布满。那么，哪种方法效果好呢？毫无疑问，是用网的效果好。为什么呢？这是因为“网”与“点”的效率不可同日而语。现在建成的太阳能发电站，就如同是用“点”的方式在钓鱼。在一个点上，有白天黑夜，有阴云风雨，不可能不间断地利用太阳能发电，所转化得来的电力要经过储蓄的损耗，还要给超过一半以上的不能发电的时间去消耗。所以，再怎么提高太阳能转化率，也不能得到令人满意的效果，只在转化率上面下功夫，没有出路。

再打个比方，如果只有电脑而没有互联网，可以肯定，现在的电脑普及率不会这么高，电脑的效用也会大打折扣。如今建造的太阳能发电站，就象互联网出现之前的电脑一样，只能发挥“点”的作用。

目前人们认为太阳能发电的主要局限是什么？一是晚上没有太阳，不能发电。二是多云和阴雨天，不能发电。三是太阳能聚光板占地面积太大，与人争地用。这是太阳能发电这个巨人身上的三条锁链。道路太阳能电网象一支神奇的魔法棒，轻轻一点，就将这三条锁链化开了。

目前，建设大规模并网光伏发电系统已为人们所重视。开始人们想到的是屋顶，有人统计出我国的屋顶面积有100亿平方米，即１万平方公里。别以为它很多，其实道路面积接近屋顶面积的４倍。况且，在屋顶架设太阳能聚光板（暂不确定光伏材料是哪一种，故用“太阳能聚光板”代替，下同）比在道路上困难得多。后来有人想到了荒漠，据统计我国有100万平方公里的荒漠，差不多相当于我国国土面积的１／９，大是够大的了，但还是没有摆脱“点”的思维，而且在人都难以生存的荒漠搞建设，可行性非常小。由此可见，“点”的思维局限极大地制约了人类对太阳能的利用。

疑问者：有道理。现在我明白了，如果在现有道路网络上建设太阳能发电网，只要有部分网络在阳光下，整个网络就可以正常运作了，而且基本上不用蓄电池，是这样吗？

作者：完全正确。经过从“点”到“网”的思维突破，利用太阳能的“茅塞”就打开了：接受太阳神恩赐的“容具”其实就在我们身边——这就是我们现实生活中的道路网络。

条条大路通罗马，从理论上讲，你从广州出发，沿着公路可以去到与你脚下的陆地相连的任何地方。也就是说，除了受海洋阻隔，同一个大陆板块的道路都是相通的。如果在两块被海洋分割的大陆之间建设海底隧道，就象英国与法国的跨海隧道那样，那么相邻的两块大陆的道路也是相通的。如果在两块大陆之间的海洋架设海底电缆，那么即使道路不通，太阳能电网也是可以相通的，就象现在的互联网一样。如果将全世界的道路网建成了太阳能电网，那么在同一时刻和每一时刻，都会有一半左右的道路太阳能聚光板在发电，也就是说，道路太阳能电网将永不停电！

从理论上说，道路太阳能电网以蓄电供电的时间越长，电网的东西向宽幅就可以越小，如果电网以蓄电供电的时间达到12小时，那么电网的东西向宽幅就可以为零（现在的太阳能电站就是零宽幅的）。反过来说，零宽幅的太阳能发电系统的发电效率是最低的。天有不测风云，还有季节更替，所以在考虑构建道路太阳能电网时，无论是东西向还是南北向，都应该是宽幅越大越好。如果实现全世界的道路太阳能电网相通，则太阳能发电效率最高。

国际道路太阳能电网的构建版图中，欧亚大陆是主体，连接直布罗陀海峡和苏伊士运河可以与非洲大陆相通，连接白令海峡可以与北南美洲相通，从而构建除大洋洲和一些岛国之外的世界道路太阳能电网。

疑问者：我明白你的意思。但是，在公路上方安装太阳能聚光板，真的可行吗？

作者：为什么不能呢？我们知道，在现实生活中，公路上面都是空的，部分路段的两旁有人工裁种的树木。城市里的道路两旁有路灯和候车亭。人们生活必需的水、电、气、光缆等大都沿着公路埋在地下。按太阳神的“神谕”仰望公路上的天空我们可以发现，除了隧道和立交，公路上方10米以上的空间几乎没有任何遮档，这就给在公路上方架设太阳能聚光板提供了条件。即使太阳能聚光板完全遮挡了公路上的阳光，也不会有人反对，因为人们从不希望在公路中间晒太阳。

疑问者：不，我想有人反对。

作者：什么人？

疑问者：那些在水泥路面占道晒谷子的村民。

作者：黑色幽默。当然，在道路上方安装太阳能聚光板也会遇到一些问题，比如，在架设太阳能聚光板的施工期间，会对道路的正常使用带来一定的影响。又比如，太阳能聚光板可能会将反光投射到道路两边的建筑物上，造成光污染，等等，但这些问题都是可以解决的。

疑问者：道路上方被太阳能聚光板遮住了，汽车排出的废气不就被闷在道路上了吗？

作者：请允许我提醒你，道路太阳能电网建造完成之后，在公路上跑的车不叫“汽车”，而叫“电池车”，这种车不排出任何废气。届时，太阳能电网内的所有道路，每隔３到５公里就会有一个“电池站”，那里有统一规格（统一标准是关键，不要象现在的手机电池那样五花八门）的电池供电池车更换使用。每部电池车都按规定设计了可装10个标准太阳能电池的电池箱（大车可以加大规格，但一定要统一标准）。而且，更换一箱标准电池只需一分钟，十分便捷，价格也非常便宜，更换一个（次）电池可能只需支付２至３元。一个电池可驱动你的座驾行驶50公里以上，如果不跑长途，10个电池足够阁下用上一个星期了。

疑问者：听起来令人神往，是不是太理想化了？

作者：理想与现实总有距离，但没有理想人类就不会进步。其实，能驱动车辆行驶100公里的电池早就有了，只是缺乏统一的标准，而且部分道路没有电力供应，所以不能投入实际应用。对了，你经常喝啤酒吗？

疑问者：偶尔和朋友一起喝点。怎么，这跟喝啤酒也有关？

作者：你有没有留意到，装啤酒的玻璃瓶都是要回收的。啤酒给你喝了，啤酒瓶厂家得收回去，洗干净了再装啤酒。我了解过，象玻璃啤酒瓶这样的易碎品，它的损耗率不超过５％。所以，我认为电池车使用的电池完全可以按照这种模式来运作。投资电池的企业一定能赚大钱。对现有的车辆进行“汽”改“电”，更是一笔大生意。

疑问者：据我所知，现在利用太阳能发出来的电很贵，据说一度电要４到５块钱，你的道路太阳能电网，真的能把太阳能电力的成本降下来吗？

作者：确实，现在太阳能电力的高成本是推广使用的瓶颈。即使太阳能技术先进的国家，如日本，太阳能发电站一度电的成本也要3.5元（人民币，下同）。我国的太阳能发电成本更高，每度电在4至5元之间。所以，我国现在建成的太阳能发电站都是离网型示范项目，发电越多亏越多，根本不敢并网发电。但是，如果建成道路太阳能电网，成本将会有大幅度的下降。

首先，建设道路太阳能电网的土地成本几乎为零。目前，一个容量为１兆瓦的太阳能发电站至少要占用30亩的土地，这个土地成本会间接转嫁到发电成本里。土地也是一种不可再生资源，道路太阳能电网对道路占地是“一地两用”，大大提高了用地效率。况且，不论在哪个国家，道路都是“公共”的，利用公共用地为公众服务，可省去征地的代价，这对于由各国政府促成道路太阳能电网的建设非常有利。

其次，道路太阳能电网发出的电力，从理论上讲，如果电网东西宽幅足够，就基本不用储蓄。蓄电在太阳能发电系统中是一个重要的环节，这个环节占去一定比例的发电成本，减少了这个环节，就等于降低了成本。当然，逆变器还是需要的，不然就无法将12/24/48VDC的直流电转换成110/220VAC交流电了。

第三，道路太阳能电网的管理和维护成本，比单独建立太阳能发电厂要低得多。由于道路太阳能电网系统是一个社会化工程，从建设、使用到管理和维护都具有相应的公共性。在公众的共识之下，系统会得到相关法律的保护和公众的自觉爱护。系统的相关设施就在路边，象街边的电话亭一样成为“公共物品”，无须厂房，只需少量的专业管理和维护人员就可维持正常运作，相信这样的运作成本会很低。

第四，当道路太阳能电网形成一个产业，并衍生出相应的产业链，就会大大降低太阳能聚光板的生产成本。现在普遍使用的单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜，由于其需求量少，生产厂商无法以规模效益来摊薄生产成本。如果构建道路太阳能电网，对太阳能聚光板的需求就会形成一个庞大的市场。市场竞争机制作用和规模效应的发挥，将使太阳能聚光板的生产成本大幅下降。市场的发育还将吸引更多的资金投入，从而加速对太阳能发电相关产品、设备和技术的研发，推动技术进步，以技术手段进一步降低成本。

通过以上几个方面降低成本后，相信道路太阳能电网的发电成本会比现在的煤电更低。而且，正如前面提到的，对降低成本起作用最大的，应该是以“网”代“点”带来的整体效能的放大。

太阳能是可再生的清洁能源，与石油、煤炭相比，可省去使用后的污染治理成本。这个成本是难以估算的，并且它不是单纯的经济成本，更主要的是社会成本、环境成本和政治成本。可这个成本往往被人们所忽视，难怪太阳神要批评地球人“把美丽的地球弄得千疮百孔、灰霾笼罩”了。

疑问者：事实确实如此，我们还是虚心接受批评吧。不过，要在所有的道路上盖上太阳能聚光板，它需要的资金恐怕是个天文数字吧？

作者：不错，要建设道路太阳能电网，所需资金确实难以计算。但我想，资金来源应该不是问题。从互联网的发展进程我们可以看到，当人们发现互联网带给人类的巨大好处时，当人们醒悟到一个信息时代即将到来之时，谁会按奈得住投资的冲动呢？当年，因为投资巨大，人们对架设光缆到户也是无法想象的，可现在不是基本实现了吗？有谁能算出，全世界对以互联网为基础的信息产业投入了多少资金？这也是个天文数字吧？

看看当今世界上那些宏伟的工程，如人类基因工程、美国的航天工程、英法的隧道等等，只要它能给人们带来现实和长远的利益，就不会缺乏资金。所以，当人们认识到使用清洁的可再生能源已是别无选择之时，当人们对太阳能发电的前景形成共识之时，道路太阳能电网的建设就不会缺乏资金来源。

在资金运作上，可采取干线网由国家投资，支线网由社会投资的策略，以期得到公众更广泛的参与，这对加快建设速度，提高公众的环保意识都有积极的意义。

疑问者：有道理。道路太阳能电网是个庞大的系统工程，除了资金方面，如何组织实施，你有想过吗？

作者：这个系统工程确实非常宏伟，以一个企业甚至一个国家之力都是难以完成的。不能指望一蹴而就，它就需要动员全社会的力量，需要国际间的合作，需要企业家和政治家群体的远见卓识，去鼎力促成。这是太阳神送给人类的一份厚礼，接受这份厚礼，需要各国和各国民众的协同合作，共同努力。

至于如何组织实施，我的想法是，这个庞大的系统工程宜分阶段实施。

第一阶段，可以针对石油的短缺和汽车尾气带来的空气严重污染这个现实难题，先建设“道路太阳能车辆供电系统”，并将所有的“汽车”改成“电池车”。只给电池车供电（可以包括道路照明系统），估计沿道路一边架设相连接的“窄幅”（１米左右）太阳能聚光板就足够了。第一阶段的实施，一方面可以终止汽车对石油的消耗，另一方解决了汽车废气对环境的污染。这个问题解决了，可谓功莫大焉。这个阶段是针对性最强，效果最明显的。它足以让人们看到道路太阳能电网的未来前景，从而坚定继续建设道路太阳能电网的信心。

必须注意的是，在建设专供电池车用电的道路太阳能电网时，必须从长远考虑，要与将来道路太阳能聚光板对道路的全覆盖一并规划和设计，为下一阶段的道路太阳能电网建设做好准备。不能只取眼前，因为我们最终目标是要使道路太阳能电网成为世界能源的唯一来源。

第二阶段，沿道路另一边架设相连接的“次宽幅”（２米左右）太阳能聚光板，解决居民生活用电。估计居民用电比电池车用电要大得多。

第三阶段，就是架设“宽幅”（5米以上）太阳能聚光板，即在道路两边太阳能聚光板的基础上，将中间部位作覆盖式连接，用以供应工业和其它所有用电需求。

以上三个阶段，在时间规划上，可以按5年、5年、10年来安排。

疑问者：看来你对组织实施也经过认真思考。但是，上面提到的施工对道路正常使用的影响问题，又该如何解决呢？

作者：这个问题看似复杂，其实并不难处理。我的思路是，在建设道路太阳能电网时，可以采取“能宽则宽，能窄则窄，见易快做，遇难而空”的方针。从上面的分析我们知道，道路面积远大于我们的实际需要，所以不必统一道路上面的太阳能聚光板的宽度，空间大的道路可以建宽些，容易施工的路段抓紧施工。道路较窄的路段就建窄些，遇到施工难度大的，就让它空着，就象国画里的“留白”，笔不到意到。道路太阳能电网的关键在于连接，留空的路段埋条电缆过就行了。

当然，为了尽量减少施工对道路正常使用的影响，在设计道路太阳能电网的相关设备时，必须进行技术创新，最好能设计出一套既安全、快速，又对道路正常使用影响较小的施工设备和施工方法，尽可能将施工过程对道路使用的影响降至最低。

可以想象，实施第一阶段的建设时，施工过程对道路的影响是最小的，基本可以维持施工路段的道路正常使用，现有的施工条件和施工技术已经足以应付。第二阶段施工也不会对道路使用带来太大的影响。至于第三阶段，分段封路施工可能难于避免。

疑问者：那么，前面提到的，道路太阳能聚光板对道路两边的建筑物的光污染问题又如何解决？

作者：其实刚才已经回答了这个问题。如果确实不能研制出无光反射的聚光板，对道路两边高楼林立的路段，可以只实施第一阶段的施工，甚至可以直接“留空”，因为这样的路段在道路总面积中所占的比例极小，不会影响道路太阳能电网的整体建设。

疑问者：如果用地、资金、施工和区域间合作都没问题了，技术上还有问题吗？

作者：不能说什么问题都没有。以目前太阳能发电领域的技术水平来看，确实还有一些问题需要改进和解决。

首先是目前使用的太阳能聚光板材料成本还是偏高，硅的价格还没有降下来。虽然现在开发出非晶硅太阳能薄膜，降低了成本，但效能还不够理想，需要进一步的提高。但这些都不能成为等待的理由，因为目前的各方面条件，完全可以满足第一阶段建设的需要，也就是说，道路太阳能电网可以开始建设了。就象我们的电脑运算速度和网络传输速度，十几年前和现在相比，可谓有天壤之别。但我们当年并没有因此而拒绝使用电脑和网络。任何新产品，都有一个随着技术进步和应用发展而更新换代的过程。电脑和互联网如此，道路太阳能电网也不能例外。在第一阶段的建设过程中，我们可以边使用边研发，争取在第二阶段开始之前，在能效比方面有较大幅度的提高，或有新的突破。

其次是要解决电力的整网流转问题。要有一个整网电力平衡流通的自动系统，可考虑设计一种“道路太阳能电网节点自动变向传输调节器”，将其它装在电网的节点上，使电网随着晨昏线移动和局部地区的天气变化情况，自动转换电力的输出输入方式，即有阳光的地方自动供电，没阳光的地方自动接收电力，供电和耗电自动转换，无须人工操作。以现有的自动化技术，相信这个问题不难解决。

第三是道路太阳能电网与现有电网的衔接和替换的问题。由于在电力的获得方式上的不同，在建设道路太阳能电网的过程中，肯定需要对现行的电网进行必须的改造。如何改造还需进一步的研究。但是，专门针对电池车和道路照明的第一阶段，可以建成独立运行的供电网络，暂不考虑与现行的电网并网。

我能想到的技术问题，目前只有以上三个方面了。

疑问者：如果国际间的合作一时难以实现，我国可以先行建设独立的道路太阳能电网吗？

作者：我想可以。据资料显示，目前我国公路总长约为357万公里，面积3.57万平方公里。铁路总长7.3万公里，面积0.07万平方公里，单从面积看绰绰有余。但由于整网宽幅所限，会大大拉低整网的发电效率，从而增大对面积的需求，并且增加蓄电环节的成本。

我国幅员辽阔，道路网络从东到西跨越5个时区，理论上整网不发电的时间为7小时，与发电时间比为1∶2。这样的比例会相应增加蓄电成本，损失发电效率，对此只有依靠技术进步，提高太阳能聚光板的发电效率来弥补。

根据我的计算，如果在我国的道路上面都装上太阳能聚光板，建成道路太阳能电网，只要平均每平方米太阳能聚光板日发电量0.24千瓦时，就可以满足整个中国的用电，即年发电量32559亿千瓦时。目前，单晶硅太阳能电池板每平方米日发电量已经超过0.4千瓦时，所以从理论上说，在我国建设独立的道路太阳能电网是可行的，尤其是针对车辆用电的第一阶段，其可行性更毋须置疑。

我建议国家能源部门先在上海至新疆的铁路上做实验。这是中国独立的道路太阳能电网的最大东西宽幅，实验数据将对全网建设具有基础性的指导意义。

从长远来看，还是要通过国际间的合作来增加道路太阳能电网的宽幅，从而提高太阳能发电的效率。在昼夜和天气对道路太阳能电网的发电效率的影响上，东西宽幅与昼夜影响成正比，南北宽幅与气候影响正比，这是基本定律。

疑问者：别再把我当作疑问者了。对不起，我得走了。

作者：上哪？

疑问者：开公司，做汽车改电池车的生意，事不宜迟，发财的机会来啦！

作者：真聪明！

作者感言：

产生“道路太阳能电网”这个想法时，我象发现了一座巨大的金矿，激动不已。兴奋之余，当即写下了下面的文字：

这是一个偶然触发的灵感，这是一个精妙绝伦的构想，这是人类利用太阳能方式上的一个创举！温总理在夜里“仰望星空”，得到的启示是历史的深邃和肩上的责任。我在白天仰望道路的上空，得到的启示是“道路太阳能电网”。你可以说我狂妄，但我坚信阿波罗给我的启示！

在不久的将来，所有的汽车都变成了“电池车”。最终，所有的能源都来自太阳神的恩赐！人类不再为地球上的石油和煤炭濒临枯竭而忧心，大气的污染将成为历史。天更蓝，水更清，无论乡村和城市，都成了树木葱郁的“氧吧”，空气中弥漫着清新的甜味……

把太阳能发电站建到公路上去！这不是妄想，她源于这样的一个构思：

利用地球上现有的道路网络，在上面装上太阳能发电的聚光板，这样，即使日出东方，日落西山，或是“东边日出西边雨”，太阳神都能通过这个电网，不分昼夜，不论晴雨，源源不断地向人类提供电能。从此，“道路太阳能电网”就象互联网给人们提供信息资源一样，为全世界提供清洁能源，从不间断，直到永远……

在这个构想即将实现之际，特此呼吁：

汽车制造商们，赶快转产电池车吧！因为道路两旁随时都有充满太阳能电力的标准电池供车辆更换，别再犹豫，一个电池能让车子跑上一百公里已经足够了。

火力发电厂，赶快转产吧，把你那浓烟滚滚的大烟囱炸掉！如果不能转产，就抓紧时间为失业的工人寻找出路吧。

煤矿工人，去植树造林吧！这是个不错的主意，把以前开挖煤矿破坏了的地方都种上树，树木可以制造氧气，让我们一刻不停地呼吸富含氧气的清新空气。

各位家庭主妇请注意了，那些煤气炉都没用啦，改用电炉炒菜做饭吧。对了，煤气炉的生产厂家也要赶快调整，转产使用电能的厨房用具。

可是，有点难度的是飞机和轮船，这些庞然大物能用电力推动吗？让我们的科学家好好想想吧，不过要快点，我们的“道路太阳能电网”产出的电力都用不完啦！

当然，要实现这个构想，还需要科学家的辛勤付出，需要区域间和国际间的通力合作，需要对“道路太阳能电网”相关设备的研制和生产，需要观念更新，需要立法，需要资金，需要因此而消失的行业从业人员的理解和支持……

“我的未来不是梦”，请你记住看到“道路太阳能电网”构想的这一天吧！

（作者邮箱hzqhcom@qq.com）