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太阳能光伏在公路领域应用研究报告交通运输部科学研究院科技资源与技术交流研究中心 2022 年 6 月中国工程科技知识中心交通分中心内容提要本报告顺应交通与可再生能源的一体化发展的趋势，研究光伏发电技术在公路领域的应用前景，提出发展建议。首先，从光伏产业发展历程、光伏产业链及关键技术等方面，分析了太阳能光伏发电产业发展现状。进而，基于 2012-2021 十年间公路光伏发电专利数据，分析公路光伏发电技术研发趋势及布局、公路光伏发电技术应用情况等，发现目前面临的主要问题。最后，从顶层设计、标准标准、技术研发、示范应用、市场机制、国际合作等方面提出推动我国公路光伏发电技术发展与应用的政策建议。目录 1 太阳能光伏发电产业发展现状 . 1 1.1 全球光伏发电产业发展历程 . 1 1.2 我国光伏发电产业发展现状 . 2 1.3 我国光伏产业链及关键技术发展现状 4 2 太阳能光伏在公路领域应用现状和存在问题 6 2.1 太阳能光伏在公路领域应用的技术发展趋势 6 2.2 太阳能光伏在公路领域应用场景、技术发展及应用情况 11 2.3 主要问题 25 3 政策建议 . 27 1 为应对全球气候变化，各国政府相继做出 “碳达峰、碳中和” 承诺。2020 年9 月，习近平总书记正式宣布了“ 中国二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和” 愿景。在 “碳达峰、碳中和 ”战略背景下，推动能源与交通融合发展、促进能源和交通运输绿色低碳转型，意义重大。交通强国建设纲要明确提出，要加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展，优化交通能源结构，推进可再生能源、清洁能源应用。在这一目标的指引下，交通与可再生能源的一体化发展成为不可逆转的时代潮流，是关系到国家未来发展的战略布局。太阳能光伏发电作为可再生能源的重要组成部分之一，具有能量来源巨大、绿色环保无污染、安全可持续、安装灵活、建设周期短、使用寿命长、运维成本低、应用形式多样、适用范围广等优势，近年来逐渐地成为全球能源转型的主流方向。光伏发电是我国重要的战略性新兴产业，推进光伏发电应用对优化能源结构、改善生态环境具有重大战略意义。研究光伏发电技术在公路领域的应用，将公路与太阳能能源融合，使公路交通设施从单纯能源消耗端，转变为能源消耗端与能源供给端共存模式，能够有效支撑公路绿色发展。 1 太阳能光伏发电产业发展现状 1.1 全球光伏发电产业发展历程光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，于 1839 年在巴黎被首次发现，最初被称之为光伏效应。1953 年，美国贝尔实验室制造出了第一个实用的硅太阳能2 电池，标志着光伏正式成为了产业。1973 年第一次石油危机后，美国大力发展光伏产业。1977-1981 年间，美国对光伏的研发和示范项目投入了大量资金，发布了光伏产业的研究、开发与推广等诸多有利光伏产业发展的政策 [1] 。随着光伏技术的不断革新，原材料、设备、发电等成本不断下降，加之多国实行的电价补贴政策，全世界光伏产业蓬勃发展，欧美、亚洲市场不断崛起。特别是2015 年巴黎协议签署后，各国对新能源发展越来越重视，同时光伏技术推动光伏发电成本持续下降，光伏发电也进入了快速发展时期。 1.2 我国光伏发电产业发展现状我国于1958 年开始研究光伏电池，并在1971 年首次成功应用于东方红二号卫星上，1973 年开始将光伏电池应用于地面系统。20 世纪80 年代以前，我国太阳能光伏产业尚处于雏形。进入21 世纪后，国家对光伏产业给予大力支持，推动了太阳能光伏行业的蓬勃发展。 2005 年，我国颁布可再生能源法，首次明确可再生能源发电项目执行上网电价，如果上网电价高于传统能源，可在售电电价中分摊，同时规定电网公司正常情况需要接受并网申请。在此背景下，我国光伏制造业一方面利用国外先进技术和国际市场，另一方面得到政府支持，迅速形成规模。2008 年，我国成为了世界最大的太阳能光伏产品制造基地，电池制造、组件封装、切片技术具有世界先进水平。全球金融危机爆发后，我国出台了应对金融危机的一揽子政策，光伏产业成为战略性新兴产业。我国于2009 年通过可再生能源法修正案，3 实施金太阳示范工程，2011 年开始执行上网电价政策，2013 年出台光伏发电分区电价及分布式光伏发电补贴政策，2015 年开始执行光伏发电“ 领跑者 ” 计划。可再生能源法的实施以及陆续出台的对可再生能源的价格、财税、并网等扶持政策，极大的促进了我国光伏产业的高速发展。如表 1 所示，近十年我国光伏发电装机容量、新增装机容量持续增长。我国2021 年新增光伏发电并网装机容量5488 万千瓦，连续 9 年居世界首位。截至2021 年底，光伏发电并网装机容量达到3.06 亿千瓦，连续7 年居全球首位。随着我国光伏技术的快速进步，从原、辅料到设备迅速实现国产化，成本降低的同时，发电效率不断提升，光伏发电成本已越来越接近于上网电价。我国光伏市场装机容量呈持续快速健康增长态势。2018 年，国家发改委、财政部、国家能源局联合发布关于 2018 年光伏发电有关事项的通知（发改能源〔2018 〕823 号），将进一步优化光伏产能建设，淘汰落后产能，加快产业升级。表 1 我国历年光伏新增和累计装机容量单位万千瓦年份光伏新增装机容量累计装机容量其中集中式光伏电站其中分布式光伏其中集中式光伏电站其中分布式光伏 2021 5488 2560 2928 30599 19848 10751 2020 4820 3268 1552 25343 17435 7815 2019 3011 1791 1220 20430 14167 6263 2018 4426 2330 2096 17446 12384 5062 2017 5278 3344 1934 13020 10054 2966 2016 3454 3031 423 7742 6710 1032 2015 1513 1374 139 4318 3712 606 2014 1060 855 205 2805 2338 467 2013 1292 1212 80 1942 1632 310 数据来源国家能源局、中国光伏行业协会 4 1.3 我国光伏产业链及关键技术发展现状光伏发电产业链构成如图 1 所示，上游为从硅料到硅片的原材料制备环节；中游为从光伏电池到光伏组件的制造环节，主要负责生产有效发电设备；下游则是应用端，即光伏发电系统。经过多年的曲折发展与沉淀，我国已具备相对完整的光伏产业链。图 1 光伏产业链构成 [2] 2005 年以来，我国硅产业在政策推动下起步，目前行业集中度不断提高，部分企业的生产成本已达全球领先水平。近年来，我国多晶硅产量持续扩大，由2016 年的19.4万吨增至2021年的50.5万吨，产能全球占比由2016年的46提升至2021年的约78 1 。我国硅片在全球范围占据着主导地位，2021 年我国硅片产量约为227GW ，同比2020年增长40.99，硅片产能为400 GW/ 年，同比2020年增长60 2 。电池片与组件在光伏发电站成本中占比约 50，是光伏产业链主体部分。电池片的转换效率决定了企业的核心竞争力。2021年，规模化生产的p 型单晶电池、采用PERC 技术的多晶黑硅电池片、常规多 1 数据来源中国有色工业金属协会。 2 数据来源中国光伏行业协会。 5 晶黑硅电池、铸锭单晶PERC 电池、n 型TOPCon电池、异质结电池平均转换效率分别达到23.1 、21.0 、19.5 、22.4 、24 、24.2 和 24.1 [2] 。2021年，中国电池片产量为198GW ，产能为350GW/ 年，同比2020 年分别增长46.88和59.09 ，全球产量、产能占比均超过80 ，全球电池片产业继续向我国集中 3 。我国是全球第一大光伏组件生产国。2021年我国光伏组件产量为182GW ，同比2020 年增长46.07，产能为350GW/ 年，同比2020年增长59.09。组件最高功率进一步提升，由2020 年的600W 提升至2021 年700W 。 2021 年全国新增光伏并网装机容量54.88GW ，累计光伏并网装机容量达到306GW，新增和累计装机容量均为全球第一。全年光伏发电量为3259 亿千瓦时，同比增长25.1。我国光伏产业从无到有，从少到多，市场需求不断增加，技术不断革新，目前已发展成全球产业链最齐全、产能及产量最大的光伏生产国。在产业规模快速扩大的带动下，我国光伏发电技术取得快速发展，光伏电池、组件等关键部件产业化量产技术达到世界领先水平，生产设备技术不断升级，基本实现国产化。光伏发电系统成套技术不断优化完善，智能化水平显著提升。我国在晶体硅太阳电池产业化技术方面已处于世界先进水平，掌握了从多晶硅提纯技术、单晶/ 多晶生长技术到高效电池和组件制备技术的全产业链核心技术，光伏产品具有成本和质量优势。光伏发电制造设备基本实现国产化，并实现了从低端向高端发展，高产能与高效自动化能力不断提高。智能机器人、 3 数据来源中国光伏行业协会。 6 无人机、大数据、远程监控、先进通信技术等大量新技术被应用于光伏电站整体设计以及系统级优化，光伏发电系统实际发电能力不断提升。 2 太阳能光伏在公路领域应用现状和存在问题 2.1 太阳能光伏在公路领域应用的技术发展趋势通过对 2012-2021 十年间公路交通光伏发电专利进行分析，发现公路领域光伏发电技术研发具有如下特征。（1 ）公路光伏发电技术应用性强、创新性相对较弱图 2 所示为 2012-2021 十年间公路光伏发电专利总体情况，专利申请总量为 2097 件，整体表现出持续增长后下降的趋势。2018 年专利申请量出现小高峰。近 10 年来该领域平均专利授权比例为 62.57 。在上述 2097 件专利中，如图 3 所示，实用新型专利数量最多，为 1187 件，占全部专利申请量的 63.27。可见，当前公路光伏发电技术的应用性强、创造程度相对较弱，在产品形状、构成或组合方面的革新多于方法发明或方法改进。图 2 2012-2021 年公路交通光伏发电专利趋势 7 图 3 公路光伏发电专利类型分布（2 ）我国是公路光伏发电最大的专利技术来源国和技术应用国我国公路光伏发电技术专利申请量占全球专利总量的 88以上，并且中国籍发明人贡献的专利数量与本国被布局的数量基本持平。除我国外，主要技术来源国家（地区）包括韩国、西班牙等，技术应用国家（地区）包括韩国、世界知识产权组织等，如图 4 、图 5 所示。图 4 公路光伏发电专利技术来源国家（地区）分布 8 图 5 公路光伏发电专利技术应用国家（地区）分布在我国，共有 25 个省（市、自治区）进行了公路光伏发电技术专利布局。江苏、广东、浙江、山东、安徽、北京、河南、四川、上海、湖北是该领域布局专利较多的省份，如图 6 所示。其中江苏在该领域申请的专利达 264 项。江苏、广东、浙江、山东四省的专利申请数量占我国申请总量的 1/3 。该领域的专利权人较为分散，共有 1513 家机构和个人活跃在该领域的研发中。如图 7 所示，国家电网公司、鸿翌科技有限公司和长安大学三家机构的专利申请量最多，但并未在绝对数量上占据优势。 9 图 6 我国公路光伏发电专利申请主要地区分布图 7 我国公路光伏发电主要专利权人分布（3 ）公路光伏发电技术研发主要集中在照明设备、电池装置、光伏组件结构、道路标志/ 交通信号装置、道路车辆交通控制系统等方向。图 8 所示为公路光伏发电主要的研发方向分布，该领域研发主要集中在照明设备、电池装置、光伏组件结构、道路标志/ 交通信号装10 置、道路车辆交通控制系统等方向。图 9 所示为上述主要研发方向专利变化趋势图。与专利申请趋势类似，各主要研发领域的第一个小高峰出现 2017-2018 年期间。随后，照明设备、电池装置、道路车辆交通控制系统等技术研发布局逐步集中，专利数量在 2020 年达到峰值。图 8 公路光伏发电主要研发方向分布 4 4 注H02J7 代表用于电池组的充电或去极化或用于由电池组向负载供电的装置；F21S9 代表带有机内电源的照明装置以及采用这种装置的系统； H02S20 代表光伏模块的支撑结构； F21W131 代表照明装置或系统的用途或应用； E01F9 代表道路标志或交通信号装置，以及进行警告的装置； F21V23 代表照明装置内或上面电路元件的布置；H02S40 代表与光伏模块结合的组件或配附件；F21Y115 代表半导体光源的发光元素；F21V33 代表照明装置与其他物品在结构上的组合；G08G1 代表道路车辆的交通控制系统。 11 图 9 公路交通光伏发电主要研发方向专利变化趋势（4 ）公路光伏发电核心专利国外多于国内，涉及路面、照明装置、充电装置、监控装置等领域。结合被引频次、同族专利数量和权利要求数量，来分析公路光伏发电技术核心专利，发现这些专利均出现在 2015 年之后，国外专利多于国内专利，可见专利权人优先选择在国外（尤其是美国）布局。从内容上看，核心专利涉及了路面、照明装置、充电装置、监控装置等方面，其中光伏路面和光伏路灯的专利相对较多。 2.2 太阳能光伏在公路领域应用场景、技术发展及应用情况图 10 所示为基于对上述 2097 件专利进行主题聚类而形成的公路光伏发电技术专利地图，太阳能光伏在公路领域的应用主要涉及光伏公路边坡、光伏声屏障、光伏路面、光伏公路廊道、光伏停车棚、光伏充电站、光伏电网，以及光伏道路养护装置、光伏道路标志标线、光伏道路市政设施、光伏道路监控装置等。 12 图 10 公路光伏发电专利地图 2.2.1 光伏公路边坡光伏公路边坡利用支架将光伏组件铺设于公路沿线边坡上，在发电的同时还有护坡的功能。在边坡上布设太阳能板不受当前材料水平限制，发电效率基本不受交通状况的影响，其关键问题是选址和保障系统安全运行稳定。光伏公路边坡关键技术包括最佳潜在安装选址评估方法、机架系统选型和架设位置确定方法、边坡及支护设施稳定性影响评估方法、交通安全影响评估方法等。 2012-2021 十年间，光伏公路边坡相关专利共计 11 件（10 组），其中，发明专利 2 件，实用新型专利 9 件，主要集中在以下 3 个技术方向一是光伏边坡防护装置，即在防边坡滑坡装置上设置光伏板、逆变器、蓄电池等组件，使其具有光伏吸收功能，在护坡的同时实现为路灯供电；二是光伏边坡稳定性监测装置，即在边坡形变监测仪主控盒的顶部安装光伏板，或是在其支撑架上安装光伏板和蓄电箱，并13 设置光伏板转动调节装置，通过提高监测装置储能效果，解决使用中需长时间连接电源耗电，或是储电量有限的问题；三是沙漠公路、高速公路地段等特定场景下光伏护坡装置和方法，即针对沙化边坡光伏治理、在隔离栅伴生布置光伏发电设施等技术空白，提出了光伏治沙装置（CN209185148U ）、伴生于隔离栅的光伏发电设施布置方法（CN112746581A）等。从专利布局来看，多为依托边坡防护、监测、治沙等设施安装光伏组件的实用新型专利，几乎没有涉及关键技术的发明专利。美国于 2008 年完成了全美首个光伏公路边坡示范项目，每年可产生约 130MW·h 的电量，可供布设处的立交桥照明用电 [4] 。此后，日本、德国等国家也开始了在公路和铁路两侧建设光伏电站的实践。我国于 2020 年发布了交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见，鼓励在服务区、边坡等公路沿线合理布局光伏发电设施，与市电等并网供电。 2021 年 11-12 月山东高速集团在荣乌高速威海段建设了边坡光伏发电试验项目并成功并网。该项目是全国首个高速公路边坡光伏试验项目，总里程 2290 米，装机容量 2.01 兆瓦，预计年均发电量 201 万度，年节约标准煤 603 吨，年均减排⼆氧化碳 2010 吨。公路边坡上布设太阳能板不会导致土地用途的改变，装机技术要求相对较低，施工和维修相对简便，且我国公路边坡面积可观，依托公路边坡开发利用太阳能资源蕴含着巨大的潜力，需要加强光伏公路边坡关键技术研发，在提高发电效率、保障架设光伏发电设备后的边14 坡的稳定性和安全性、保障交通安全等方面形成解决方案或技术产品。 2.2.2 光伏公路声屏障光伏声屏障是将声屏障和光伏系统相结合，在实现降低交通噪音的同时产生电能。光伏声屏障在道路环境中设置，需要综合考虑其实际降噪和发电等方面的性能，关键技术包括声屏障顶端及外形结构设计、声屏障吸声结构设计、双面发电光伏组件应用技术等。 2012-2021 十年间，光伏声屏障相关专利共计 48 件（40 组），其中，发明专利 25 件，实用新型专利 23 件，主要集中在以下技术方向一是依托隔音屏加装光伏发电装置，即针对隔音屏缺乏光伏发电功能，只起到对噪声进行吸收和隔离的作用，提出充分利用隔音屏的空间特点，在其上设置光伏板发电装置，在降噪的同时能够为外场用电设施提供清洁、绿色的供电；二是光伏板倾斜角度调节和双面光伏组件装置应用，即针对光伏板在安装时摆放角度单一，在安装后无法进行倾斜角度调整，仅有单面接收光照而造成太阳能利用效率不高的问题，提出设有俯仰单轴回转驱动器、光强跟踪组件、纵向和横向调节组件、双面电池双玻组件的声屏障装置，能够实现光伏板倾斜角度的调节，以增加受光面积；三是利于散热的声屏障结构，即针对在直立式光伏声屏障中，将光伏板叠设在声屏体外部时会导致光伏板组件温度升高，影响系统使用安全性的问题，提出采用光伏板和声屏体交替设置结构的声屏障，具有良好的散热效果；四是便于安装与拆换的声屏障结构，即针对固定式光伏板安装过程繁琐，且难以进行拆换的15 缺陷，提出一种可拆卸式声屏障，将光伏板设计为可拆卸式金属薄片接触通电式结构，实现光伏板的便捷维修和更换；五是防损坏声屏障结构，即针对光伏声屏障结构强度较低、容易受冲击损坏的缺陷，提出光伏发电防撞隔音屏障，含有防撞基座、缓冲凸块等设计，具有较强的缓冲防撞性能；五是声反馈迟滞抑制装置；六是防止驾驶员视觉疲劳装置。从专利情况来看，在关键技术领域均有专利布局，已具备一定的技术基础。世界上第一个光伏声屏障于 1989 年在瑞士建成。太阳能电池板固定在一个 2 米高的结构上，该结构以最佳倾斜角安装在顶部，覆盖了 800 延米公路的噪声屏障，光伏发电每年净增发电量约 108,000 千瓦时。1997 年至 1999 年期间，瑞士、德国又开分别建设了 3 处光伏声屏障。目前，除瑞士、德国外，澳大利亚、法国、英国、意大利、奥地利、克罗地亚、丹麦、荷兰、瑞典等国家都安装有光伏声屏障 [3] 。在我国，上海地铁部分示范段、江苏苏州西环高架主线劳动路段高架开展了光伏声屏障建设。光伏声屏障使用现有的隔音屏障作为光伏模块的子结构，或将光伏模块整合到新的隔音屏障中，有利于节约土地资源，便于施工和维护，适合在人口密集地区和工业区部署，且目前在关键技术领域已有一定的技术基础，需要进一步在平衡降噪与发电量、防眩光和防撞等方面优化结构设计。 2.2.3 光伏路面光伏路面是将光伏发电层应用于沥青或水泥混凝土路面表面的16 一种新型多功能路面, 具有承载交通和清洁发电的双重功能，关键技术包括光伏路面结构模型设计、路面材料选择、联结电路设计、路面性能试验技术和标准、路面集热技术、路面养护维修技术等。 2012-2021 十年间光伏路面相关专利总计 158 件（120 组），其中，发明专利 96 件，实用新型专利 55 件，外观设计专利 7 件，主要集中在以下 5 个技术方向（1 ）光伏路面结构及施工方法和装置针对承载式光伏路面的光伏板设置在路面内部，散热速度慢，易导致光伏组件使用寿命缩短和发电效率降低这一缺陷，提出承载式光伏路面，通过在光伏组件内部设置多个换热通风结构，使光伏路面发电时将其内部的热量快速排到路面外，有效降低光伏路面温度。针对光伏路面实体板块结构将光伏板水平固定在底板和透光层之间，无法调整光伏板的摆放角度，对太阳光的利用率不高的问题，提出了光伏太阳能路面结构单元、微阵列光伏电池组太阳能路面、免跟踪自聚光式光伏太阳能路面等光伏路面空心板块结构。其中，微阵列光伏电池组太阳能路面等设有转动驱动电机和摆动驱动装置，能够调节光伏板的倾角、朝向、间距和几何尺寸；免跟踪自聚光式光伏太阳能路面等采用抗滑聚光面板置于高强底座之上，光伏板固定在免跟踪自聚光格室底部的结构，能够将入射到格室内的光线汇聚到光伏板上，从而提高光伏板的发电效率。光伏路面铺设主要有两种方式。一种是用地脚螺栓将光伏发电路面模块固定在事先铺设的水泥混凝土基础上。针对这一方式中的光伏17 模组主要采取人工铺设的方式，存在工作量大、施工速率较慢、施工质量较难控制等不足，提出一种装配式沥青混凝土光伏发电路面及施工方法，通过预制光伏面板和 ECC 板块单元，将光伏模组预先安装到 ECC 板上，避免铺设中需多次进行电器元件的埋设及光伏板间电路连接。另一种铺设方式是在路面上切割凹槽，将光伏模块安装到凹槽内。针对这一方式中切割易导致沥青层松动、位移以及塌陷的缺陷，提出一种铺装式太阳能光伏发电路面模块的铺装结构及方法，仅在道路两侧进行小范围的切槽及布线完成模块安装。光伏路面排水系统在雨水较大时，其透水和排水性能较差，易发生积水现象，不仅影响行车和行人的安全，还会影响其耐久性和稳定性。基于此，提出集排水和发电于一体的光伏路面，通过将相邻的两块发电砖体之间设置供水流入地面的间隙，实现雨水等地表水循环。发电砖体的上表面为透光材料，内部安装太阳能发电器，光伏组件通常使用上下双玻璃封装的堆叠设计方式。针对在路面载荷出现应力集中额度区域出现脆性断裂，导致芯片受损失效的问题，提出缓冲效果好的光伏路面，通过设置表面层、缓冲层（含由不同（缓冲）材料制成的至少两个缓冲子层）、芯片层的结构，能够利用周期性材料的介面阻抗不匹配，降低透过应力波对芯片层的影响。此外，相关专利还提出了改善透光保护板安装牢固性的路面、有足够防滑能力的路面、兼具发电、降温、融雪功能的路面；路面电力沟槽回填与压实方法、路面承重变形失效评估方法、路面铺设检测与18 加固装置、路面承载式安装支架、路面对齐装置、软基路面光伏支架等。（2 ）光伏路面的材料、预制构件或组件及施工工艺包括高透光/ 高强度玻璃/ 材料；集成光伏、压电、热电多种发电技术的高效发电构件；通过多组排水栅格连接实现自排水的构件；通过设置反光部，利用光在其中的多次反射，提升光伏芯片光照度的组件；直接嵌设在路面，可与沥青混凝土胶合的组件；通过将光伏板做成联锁块形式，减少内应力的组件；光伏组件铺设和预压工艺等。（3 ）光伏路面养护装置包括清理/ 清扫工具、除冰融雪系统等。（4 ）基于光伏路面的充电方法及设备包括无线充电方法、充电亭/ 停车位、零气压轮胎等。（5 ）基于光伏路面的信息化系统包括交通监控系统等。光伏路面专利数量较多，布局涉及了光伏路面结构、路面材料等关键技术领域。光伏路面最早由美国提出，法国建造了世界上第一条太阳能公路 “Wattway ” 。该条太阳能公路总长 1 公里，太阳能电池板的总面积约为 2800 平方米，成本为 5,000,000 欧元。运营不到 3 年，由于磨损造成的损坏，部分路段不得不拆除，项目最终以失败告终。德国、荷兰、日本、西班牙、匈牙利等国也建设了太阳能路面试验路，应用效果有待长期跟踪。2017 年 12 月 28 日，我国承载式光伏高速公路试验段19 建成并通车，实现了世界首条高速公路光伏路面并网。2018 年，由于路面光伏组件破损，行车道的光伏组件全部拆除并恢复了沥青路面，仅剩下应急车道的光伏组件。2018 年，光伏太阳能道路＋移动式无线充电＋无人驾驶智能车 “三合一” 超级道路工程在绍兴兰亭产业园内已正式落成。该路段全长 98 米，综合应用了包括光伏发储电、道路层间防水防潮、无线充电防辐射、屏蔽技术、无人驾驶电动车智能识别等十几项关键技术及配套技术。2022 年即将建成的杭绍甬高速公路采用光伏路面，通过太阳能、光伏发电，补充插电式充电桩电量，进而实现移动发电。光伏路面研究相对较多，但受成本、使用寿命、安全性等因素影响，应用还处于探索阶段，需要加快结构设计、施工工艺、养护维修技术、集热技术等方面的研究与实践。 2.2.4 光伏公路廊道光伏公路廊道是将光伏发电系统架设在公路行车道上方，可同时实现发电、遮阳、避雨雪、公路线形诱导、辅助照明、智能监控等多重功能，关键技术包括光伏公路廊道设计方法、荷载作用下廊道结构性能和发电效能评估方法等。 2012-2021 十年间光伏公路廊道相关专利共计 16 件（16 组），其中，发明专利 6 件，实用新型专利 10 件，主要集中在光伏廊道及其结构、光伏廊道除雪装置等 2 个技术方向。在光伏廊道及其结构方向，通过在路网上方设置顶棚，将光伏板设在顶棚上，提出顶棚式光伏公路，有效避免了光伏板遭受碾压、车辆遮光影响发电效率等问题。在20 此基础上，相关专利进一步提出斜单轴式光伏廊道、公路路面光伏集能结构，通过安装方位角检测仪和动力机构、太阳光跟踪装置和驱动电机等，光伏组件可呈一定角度进行实时旋转以提高其发电效率。太阳能公路综合廊道通过优化廊道的排水系统，与路网的排水系统融为一体，形成集发电、遮阳、排水、行车于一体的综合系统。风光并网供电的公路棚架系统将风力发电引入到光伏廊道中，推广太阳能和风能等清洁能源的使用。在光伏廊道除雪装置方面，包括智能除雪系统及其除雪运维通道结构、导水天沟装置等，通过采集并分析廊道光伏组件上的积雪图像，采用光伏组件背面反射光发电、对直流电加热装置供电等方式产生热量并进行除雪操作。从专利布局来看，主要解决廊道结构设计这一关键问题。 2010 年，瑞典建筑师 Mans Tham 为美国圣莫尼卡高速公路设计了“Solar Serpent”，用光伏电池板覆盖于高速公路上方，每年可为当地居民提供 150 兆瓦的清洁能源 [6] 。2011 年，在比利时安特卫普一条专为保护野生动物、人和树木，并减少高速列车噪音污染而修建的隧道顶部的屋顶上方，安装了 16000 块太阳能电池板，每年约为铁路提供 3.3 兆瓦时的电力 [7] 。 2020 年，奥地利与德国合作启动了 PV-SÜD 试点项目 [8] ，在高速公路上方部署光伏顶篷，在利用太阳能发电的同时，通过防止路面过热和降水来延长路面使用寿命，并且降低噪音污染。 2017 年 6 月，山东青兰高速孟疃收费站建成 1700KWp 分布式光伏发电项目并完成并网。该项目是全国首例高速公路匝道圈分布式光21 伏发电，安装 265Wp 多晶硅光伏组件 6336 块，平均年发电量 185 万千瓦时，年节约标准煤 740 吨，年减排二氧化碳 1800 吨 [9] 。鄂西北片区高速公路分布式光伏发电站项目于 2018 年 1 月份正式并网运行，项目实际总装机容量 10.268 兆瓦，分布在湖北省鄂西北片区高速公路服务区、收费所屋顶和隧道出入口中央隔离带空地，每个站点采用 “ 自发自用、余电上网” 模式建设。2021 年，杭金衢高速公路新岭隧道分布式光伏项目顺利完成并网送电。该项目利用新岭隧道空闲地面安装分布式发电系统，建设容量 230.4kWp，共计安装 512 片 450Wp 单晶光伏组件，安装采用“ 自发自用，余电上网”的消纳方式，年发电量可达 23 万度。浙江嘉兴南湖服务区屋顶光伏铺装面积 5000 平方米，年发电量可达 250MW [9] 。公路光伏廊道初始建设成本较高，运维难度较大，自提出以来发展缓慢，研发主要集中在廊道结构设计方面，需要进一步评估其发电效能，论证其安全稳定性、性价比等。 2.2.5 光伏