以前是太阳能驱动轨旁设备，现在火车头也可以太阳能驱动了。但如何解决火车车体的尺寸和太阳能发电的能量密度之间的矛盾是太阳能提供牵引供电可行性的关键问题。
英国西南铁路公司(SWR，South Western Railway)将于今年8月启动一项太阳能试点项目，该项目有望使太阳能直接接入电网，为机车提供牵引供电。注意这次即不是轨旁设备供电，也不是机车辅助供电，而是牵引供电。
再看这个之前，小型太阳能发电建议有必要了解其他国家采用太阳能直接给列车供电的案例：
【印度】
印度的“太阳能列车”于2017年7月14日正式投入使用。这列火车总共六节车厢，车顶上搭载了光伏太阳能电池板。
不过这台车动力部分仍是传统柴油电力机车，6节车厢每节装载的4.8kW光伏系统仅用于车厢照明、车厢门操作、广播等。
而机车动力的主要消耗部分依旧还是柴油。
可赶上实际使用的时候似乎有点 力不从心吧......
【澳大利亚】
澳大利亚的“太阳能列车”于2017年12月17日首秀，首秀地位于澳大利亚新南威尔士州北部的拜伦湾小镇一条3公里长的观光线路上。
图片来源：RenewEconomy这辆改装过的老式“火车”顶部装有定制的6.5kW曲面单晶硅光伏组件，当然这些电力不足以驱动火车庞大的身躯，火车内部还装有采用锂电池的动力电池模块、刹车的能量回收装置以及一套备用柴油动力系统（文字来源：Solarbe索比光伏网）。
图片来源：Byron Bay Railroad Company如果你还怀疑充电的电力机车能不能算太阳能机车，那火车站屋顶还装有30kW的并网光伏发电系统，这进一步提高太阳能在火车行驶动力中的占比。
澳洲媒体称这是世界上第一台太阳能机车。
【瑞士】
瑞士的一家铁路运营商Swiss South Eastern Railway AG也对太阳能机车开展了可行性研究。
项目开始的研究重点也是放在如何将光伏组件集成在电力机车的车厢顶部。
但由于这一方案发电量远低于工程师的预期，公司将后续的研究重点放在了如何利用车站屋顶、站台顶棚和铁轨两侧的隔音墙。
然后我们把目光转回到英国，看看英国的太阳能列车。
The Riding Sunbeams project是英国铁路行业的第一个此类项目。它是与气候变化慈善机构10:10（网址：www.1010uk.org）共同开发的，旨在开发可再生能源，以减少排放和未来的交通运营成本。
西南铁路公司日前正在伦敦Waterloo-Alton线奥尔德肖特车站附近的空地上安装135块太阳能电池板。30kWp的“第一盏灯”演示光伏(PV)阵列将连接到牵引系统上的辅助变压器，以连接到信号设备上。SWR和10:10将利用这些数据来设计和测试能够直接向直流牵引网络提供太阳能的系统。
该项目是与10:10，Community Energy South和Network Rail，以及一个由专业工程，可再生能源顾问和大学部门组成的联盟合作进行的。创新英国公司和运输部正在资助该项目。
整个项目可以追溯到5年前。2014年10月10日，10:10在苏塞克斯郡Balcombe村与一个社区能源项目合作，开发一个社区拥有的太阳能农场，当时就提出一个想法——为什么太阳能发电厂不能连接到铁路线上给火车供电?
因此，2017年10月10日，在与伦敦帝国理工学院(Imperial College London)能源未来实验室(Energy Futures Lab)，通过与Network Rail磋商，创新英国公司(innovation UK)赢得了资金，与该实验室合作开展了一项技术可行性研究，以回答这个问题。
太阳能补贴的减少，以及许多地方配电网已满负荷运行的事实，意味着社区能源项目现在只有在有一个现场客户可以接收所有发电量的情况下才可行。直流电气化铁路恰好填补了这一空缺，因为变电站之间的距离比交流的更近，所以有更多的地方可以供电。由于750v直流电压接近太阳能电池板产生的电压，所以只要太阳能发电厂靠近变电站，电力转换损失就很低。与Network Rail进行磋商后，团队很快意识到，在铁路沿线的土地上安装太阳能电池板是不现实的，因为接入电网需要遵守铁路网的安全程序，因此太阳能发电厂必须建在铁路边界以外的土地上。
太阳能发电监控系统虽然名义上是750v直流电压，但实际的第三轨电压可以在500v到950v之间变化，这取决于当时变电站供应的区段中有多少列车，以及它们是否在加速。因此，提出的解决方案是，太阳能发电厂提供一个电源转换器，不断匹配的电压提供给第三轨。在火车班次较少、需求是间歇性的地方，也可以提供电池储存，以便在没有需求时储存可用的电力。
这一点其实与瑞士的思路是一致的。这一构想主要是来自英国分布式光伏发展遇到的困难，由于输配电线路和变压器容量限制，虽然有空闲土地，但为分布式系统找到合适的接入点在英国有时并不容易，上述两家机构认为，解决这一问题的关键在于电力的“就地”消化，而电力驱动的铁路是一个相对独立且稳定的用电大户。研究人员为这一构想设计了一套使用储能缓冲的直流供电系统链接采用直流牵引系统的轨道交通，而对交流线路则采用普通的并网方案。
但随着研究进一步的深入，该项目最初探索使用的DC-DC逆变器开发直流铁路网上从太阳能电池板到牵引变电站的直接连接的方案是不可行的，因为没有可用的设备。
相反，现有的设备将用于连接33kV交流馈线系统，该系统将电力从电网供应点(GSPs)输送到变电站，后者将直流电力供应给第三轨。
据估计，在英国，太阳能可以为第三轨供电的铁路网（南部铁路和其他轻轨和有轨电车网络）提供约10%的牵引电力，这点在商业上是可行的。当然这点受到了太阳能发电厂选址的日照情况，因此产生的电力。
例如，南线每年消耗1.4Twh左右，成本为1.14亿英镑(约占英国所有用途总需求的0.4%)。太阳能发电成本更低(而且随着时间的推移，这种差距还会扩大)，因此，如果太阳能发电能提供10%的电力，那么每年就能节约4%——大约450万欧元。
但这里存在了两个潜在的风险：
将直流电力直接提供给变电站，部分原因是最初的想法是将太阳能电池板安装在铁轨旁边。然而，这意味着太阳能发电厂必须靠近变电所，这就减少了铁路沿线可能的光伏电场的位置，而且需要储存，以防止在没有火车经过的情况下，电力被抽到邻近的区段，这也将增加电力损失。如果像上述描述的那样，将太阳能发电厂的输出转换成交流电并将其输送到连接变电站的11kV线路将避免这些成本和损失，并将减少为该项目开发特定的电力转换设备的需要。
从太阳能发电厂提供一定比例的牵引电力，将增加电网供电需求的波动性和变异性。Network Rail需要与“六大”能源供应商之一签订合同。这种变异性和波动性的增加可能会导致能源供应商向铁路网收取更高的电费，抵消太阳能发电带来的成本的节约。
但不管怎么样，根据Waterloo-Alton实际应用的结果，也许更大的太阳能项目未来可以在英国整个第三轨供电的轨道交通网络上推广。
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