原创高速驿站02-08 19:51

摘要: (12月28日)14时,全球首段光伏高速公路在山东济南亮相,让我们跟随记者的镜头,抢鲜探秘这段神奇的公路。记

◆来源:中国公路


12月28日14时,全球首段光伏高速公路在山东济南亮相,让我们跟随记者的镜头,抢鲜探秘这段神奇的公路。



记者在现场看到,半透明的路面已铺设完毕,一些车辆正在路面上进行测试。记者搭上一辆参与测试的中巴车,路面好不好,司机说了算。



司机:车速现在是100多公里/每小时,路面的感觉和平常高速一样,刹车距离和正常路面一样。


路面可将太阳能转化成电能

准确的说,这种路面的全称是承载式高速光伏路面,最上面一层是类似毛玻璃的半透明新型材料,摩擦系数高于传统沥青路面,保证轮胎不打滑的同时,还拥有较高的透光率,可以让阳光穿透它,使下面的太阳能电池把光能转换成电能,实时输送上电网,就好像一个巨大的充电宝。



在冬季这段路面还可以将光能转化为热能,消融冰冻积雪,确保行车安全。


未来可实现电动汽车边跑边充电

目前路面下还预留了电磁感应线圈,未来随着电动汽车无线技术的配套,可实现电动汽车在此路段行驶过程中,边跑边充电,再也不用担心电池不够用了。


预留端口用于接入拥堵等信息

这段光伏路面不只是将太阳能转化电能上网这么简单,预留的信息化端口未来还可接入各种信息采集设备,车辆信息、拥堵状况等信息将汇聚成交通大数据,成为智慧城市的一部分。



光伏路面技术解读

(一)基本参数

试验段全长1120米,光伏路面铺设长度1080米,铺设主行车道和应急车道。主行车道宽度3.75米,其中光伏路面占宽3米,两侧约束标线宽度共0.75米。应急车道宽度3米,光伏路面占宽2.44米。

光伏路面铺设净总面积为5875平方米,分布式并网发电装机容量817.2千瓦,年发电量约100万千瓦时。

△ 光伏逆变并网发电


设计荷载采用国家标准BZZ-100,设计使用年限参考沥青路面设计规范标准15年,设计承载能力为2400万次ESAL等效标准轴载。


(二)光伏路面设计


光伏路面是一项挑战性很强的技术探索,旨在将光伏发电工程与道路工程相结合,实现路面承载与发电的功能融合,进而以此为平台实现车路之间能量与信息的交互。


因此,本期试验研究的主要目的仍然是实现光伏路面可靠承载与发电,重点解决光伏路面的结构与材料、养护与维修、产业配套与协同三大问题。

平整是指路表应平整舒顺,为行驶车辆提供舒适稳定的行驶界面。为了达到平整的目的,必须严格控制路基的固结沉降变形、路面各结构层的荷载累积塑性变形、以及路表层自身的平整度。


更深的理论与实践层次上,各结构层材料、层次组合、层次间的刚度匹配、环境因素等,各因素之间相互影响、相互制约,形成复杂的路面力学与工程技术体系。实际上,上述内容也是光伏路面结构耐久的关键技术要求。


抗滑的目的在于保证车辆的行驶安全。为了达到抗滑的目的,路表必须具备粗糙的纹理,为车辆提供足够的行驶摩擦力。

△ 表面粗糙以保证抗滑性 (来源:央视)


国家规范《公路路基路面现场测试规程》JTG E60中详细规定了各等级道路的摩擦系数和测试方法。光伏路面抗滑的实现还应兼顾透光发电,这也是它的特点和特色。


△ 抗滑的同时兼顾透光发电 (来源:央视)


发电是路面光伏电气化后所具备的特殊功能。为了达到发电的目的,必须保证晶硅或其他类型光伏发电电池在车辆荷载作用下不会发生破坏,同时兼顾日照条件、车辆通行遮挡、路表清洁、养护维修、防护保护、电气配套等,以保证光伏路面持续稳定的发电工作。


耐久是指光伏路面在得到正常维护的条件下应保证一定的使用寿命,以实现预期的技术经济效益。


光伏路面的耐久包含结构耐久、材料耐久、电气耐久三个重要方面,必须综合考虑车辆荷载与环境因素的长期综合作用,进行可靠的设计、密切的跟踪观测、及时的技术调整。


具体的,此次研发实现的承载式光伏路面组件采用多层弹性体系理论设计,以路面近荷载区域应力分布为边界条件,兼顾不同工况下材料的黏弹塑性,以晶硅光伏电池极限应变和疲劳应变为控制指标,采用三维有限元动荷载分析验算,经过室内试验、足尺结构APT加速加载试验和野外工程试验,设计和试验验证了承载式光伏路面发电结构和材料,进而通过结构和材料设计控制其自身刚度和强度,以实现光伏路面组件与下卧层的刚度匹配和受力协调,达到平整、发电、耐久的目标。

光伏路面组件表面采用特殊材料和工艺处理,使其具有粗糙的构造纹理和足够的抗滑力,且具备透光能力。该项目抗滑指标采用摆氏摩擦系数仪和锁轮拖车试验测试,其测试指标均达到国家标准。


主行车道采用1.50×1.06米光伏路面组件左右对拼铺设,车道正中留有0.15米间隙,为后续动态无线充电路端设备预留布设位置。应急车道采用1.22×0.70米光伏路面组件按相同方法铺设。

△ 光伏路面组件左右对拼铺设


组件纵向模块化布设,以减小车辆阴影遮挡对光伏发电的影响,同时有利于养护维修作业。




齐鲁交通开启光伏路面跨领域业态发展新模式


齐鲁交通发展集团与同济大学科研团队,山东光实能源有限公司联合,重点对光伏路面技术深化和工程应用进行产业化研究,对基本体系设计、工业组件生产,衍生产品开发等方面进行了系统攻关,成功将道路交通功能、发电功能集成于新型光伏路面,设计寿命、力学参数、路用性能各项指标均高于现有沥青混凝土路面,在承载式光伏路面领域取得世界领先的重大技术突破。


1.建成我国首例承载式光伏路面示范区


2017年9月,完全自主知识产权的我国首例承载式光伏路面示范区开通,项目全长160米,铺设面积660平方米,已并网发电,并同步配备了电动汽车充电桩、智能引导标线等应用设施,迈出了从技术蓝图到实装应用的重要一步。


2.建设世界首条高速公路光伏路面


在济南绕城高速南线启动世界首条高速公路光伏路面试验段项目,在行车道和紧急停车带铺设光伏板,铺设长度1000米,总铺设面积5874平方米,总装机量峰值功率817.2千瓦,采用全额上网模式发电并网。


3.与多个新兴产业领域跨界融台


充分考虑与能源、汽车、信息等新兴业态的对接融合,为智慧交通、智能城市、新能源汽车、大数据应用等产业的迭代升级提供有力支撑,为经济发展和公众出行提供全新模式。


4.以资本运作推动智慧产业化


一方面利用资金、技术、平台多重优势,加快科技成果孵化,提高规模生产能力,融通社会资源促进产业链条的纵向延伸和产业集群的快速形成;另一方面在初步产业化的基础上,尽快将光伏路面产业链条推向资本市场,呈现出资本、人才与产业生动融合的智慧交通生态系统,最终发展成推动全省经济社会又好又快发展的支柱产业。

齐鲁交通打造“超级公路”拳头品牌


光伏路面的产业化将引发光伏发电、交通产业、汽车行业的新革命,突破能源供给限制,改变东、西部地区未来能源结构,逐步实现移动充电、智慧引导、路车联动、无人驾驶技术跨越发展。齐鲁交通发展集团致力于打造“超级公路”立体智能出行的未来交通系统,以光伏路面为全线电气化、智能化载体,实现高时速(120公里/小时以上)、高效率(智能编组、同速汇流、智能分流)、高能效(无线移动充电、智能供电管廊)、高智能(预约出行、即时出行、无人驾驶、车路协同)的绿色、安全、无接驳、点对点的全新出行方式。