承載式高速光伏路面

承載式高速光伏路面

對“承載式光伏高速公路”路面的稱呼,這種路面可將太陽能轉化成電能,最上面一層是類似毛玻璃的半透明新型材料,摩擦係數高於傳統瀝青路面,保證輪胎不打滑的同時,還擁有較高的透光率,可以讓陽光穿透它,使下面的太陽能電池把光能轉換成電能,實時輸送上電網,就好像一個巨大的充電寶。

未來可實現電動汽車邊跑邊充電

目前路面下還預留了電磁感應線圈,未來隨著電動汽車無線技術的配套,可實現電動汽車在此路段行駛過程中,邊跑邊充電,再也不用擔心電池不夠用了。

預留連線埠用於接入擁堵等信息

首段光伏高速路面 首段光伏高速路面

2017年12月28日,全球首段光伏高速公路在山東濟南亮相,這段光伏路面不只是將太陽能轉化電能上網這么簡單,預留的信息化連線埠未來還可接入各種信息採集設備,車輛信息、擁堵狀況等信息將匯聚成交通大數據,成為智慧城市的一部分 。

光伏路面技術解讀

(一)基本參數 試驗段全長1120米,光伏路面鋪設長度1080米,鋪設主行車道和應急車道。主行車道寬度3.75米,其中光伏路面占寬3米,兩側約束標線寬度共0.75米。應急車道寬度3米,光伏路面占寬2.44米。

光伏路面鋪設淨總面積為5875平方米,分散式併網發電裝機容量817.2千瓦,年發電量約100萬千瓦時。設計荷載採用國家標準BZZ-100,設計使用年限參考瀝青路面設計規範標準15年,設計承載能力為2400萬次ESAL等效標準軸載 。

(二)光伏路面設計

光伏路面是一項挑戰性很強的技術探索,旨在將光伏發電工程與道路工程相結合,實現路面承載與發電的功能融合,進而以此為平台實現車路之間能量與信息的互動。

平整是指路表應平整舒順,為行駛車輛提供舒適穩定的行駛界面。為了達到平整的目的,必須嚴格控制路基的固結沉降變形、路面各結構層的荷載累積塑性變形、以及路表層自身的平整度。

更深的理論與實踐層次上,各結構層材料、層次組合、層次間的剛度匹配、環境因素等,各因素之間相互影響、相互制約,形成複雜的路面力學與工程技術體系。實際上,上述內容也是光伏路面結構耐久的關鍵技術要求。

抗滑的目的在於保證車輛的行駛安全。為了達到抗滑的目的,路表必須具備粗糙的紋理,為車輛提供足夠的行駛摩擦力。

國家規範《公路路基路面現場測試規程》JTG E60中詳細規定了各等級道路的摩擦係數和測試方法。光伏路面抗滑的實現還應兼顧透光發電,這也是它的特點和特色。

路面近荷載區域應力分布 路面近荷載區域應力分布

發電是路面光伏電氣化後所具備的特殊功能。為了達到發電的目的,必須保證晶矽或其他類型光伏發電電池在車輛荷載作用下不會發生破壞,同時兼顧日照條件、車輛通行遮擋、路表清潔、養護維修、防護保護、電氣配套等,以保證光伏路面持續穩定的發電工作。

耐久是指光伏路面在得到正常維護的條件下應保證一定的使用壽命,以實現預期的技術經濟效益。

光伏路面的耐久包含結構耐久、材料耐久、電氣耐久三個重要方面,必須綜合考慮車輛荷載與環境因素的長期綜合作用,進行可靠的設計、密切的跟蹤觀測、及時的技術調整。

具體的,承載式光伏路面組件採用多層彈性體系理論設計,以路面近荷載區域應力分布為邊界條件,兼顧不同工況下材料的黏彈塑性,以晶矽光伏電池極限應變和疲勞應變為控制指標,採用三維有限元動荷載分析驗算,經過室內試驗、足尺結構APT加速載入試驗和野外工程試驗,設計和試驗驗證了承載式光伏路面發電結構和材料,進而通過結構和材料設計控制其自身剛度和強度,以實現光伏路面組件與下臥層的剛度匹配和受力協調,達到平整、發電、耐久的目標。

光伏路面組件表面採用特殊材料和工藝處理,使其具有粗糙的構造紋理和足夠的抗滑力,且具備透光能力。該項目抗滑指標採用擺氏摩擦係數儀和鎖輪拖車試驗測試,其測試指標均達到國家標準。

主行車道採用1.50×1.06米光伏路面組件左右對拼鋪設,車道正中留有0.15米間隙,為後續動態無線充電路端設備預留布設位置。應急車道採用1.22×0.70米光伏路面組件按相同方法鋪設。組件縱向模組化布設,以減小車輛陰影遮擋對光伏發電的影響,同時有利於養護維修作業。


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