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在高速公路上鋪設光伏發電組件，既能行車，又能發電。世界首條光伏路面試驗段近日在山東省濟南市繞城高速南線正式通車。該試驗段由同濟大學交通運輸工程學院張宏超教授主持研發設計，齊魯交通發展集團投資建設。道路工程專家表示，將光伏路面技術應用于高速公路，在國際上尚屬首例，這將直接助推公路“電氣化”，進而實現車路協同、最終邁向“智慧交通”。
據介紹，該試驗段光伏路面長1080米，鋪設主行車道和應急車道，總面積5875平方米，分布式并網發電裝機容量817.2千瓦，年發電量約100萬度，相當于800戶居民1年的用電量。
“光伏路面技術就是把道路和發電相結合，使普通路面既能正常行車，又能進行太陽能光伏發電。”張宏超教授介紹，在此基礎上，進一步融合信息工程和車輛工程技術，拓展其功能，使其成為車輛無線充電、車路信息交互的載體，從而成為未來智慧交通的平臺。
張宏超帶領的科研團隊以同濟大學道路交通工程數十年的積淀為基礎，瞄準世界技術前沿，歷時8年，攜手齊魯交通發展集團、光實能源公司聯合開展產學研用深入合作，于2017年9月在濟南發布中國首例光伏路面示范區，并繼續攻堅克難完成世界首條高速公路光伏路面試驗段。首期試驗研究的主要目的，是實現光伏路面“可靠承載+發電”，重點解決光伏路面的結構與材料、養護與維修、產業配套與協同三大問題。
他介紹，高速公路是最高等級道路，其各項性能指標要求最高。該試驗段選址綜合考慮了道路等級、交通組成、道路線形、路面結構、日照條件等因素，力求使該路段處于最為苛刻的使用環境中，充分測試和驗證技術的可靠性。
“平整、抗滑、發電、耐久”，是光伏路面的基本要求。項目團隊采用“透光混凝土+光伏發電組件+絕緣防護”的三層結構：最表層為透光混凝土路面，具有高強度和超過86%的透光率；中層為光伏電池，可利用路面空閑時間吸收陽光發電；底層為絕緣層。如此一來，既平整、又美觀，既抗滑、又發電，出色的結構性能足足能用上十幾年。
據悉，專業公路檢測部門對光伏高速試驗段進行了全面檢測，結果顯示光伏路面表面平整，視覺美觀，路面平整度和摩擦系數合格率達到100%，其技術指標和通行安全系數均超過當前普遍使用的瀝青混凝土路面，強度和使用性能上滿足車輛行駛正常使用要求。經電力部門驗收合格，該試驗路已經并網發電。而且，這種工廠化生產的路面相比原來的現場施工更高效、更精確。
張宏超表示，當前光伏路面的發電功率可達每平方米120至140瓦，已經能為道路沿線路燈、電子情報板、電子標志標線、融雪劑自動噴淋設施、電動汽車充電樁、監控攝像、公路收費站等提供電力供應。隨著技術的不斷探索和成熟，以及技術經濟性的提高，光伏路面作為水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面之外的第三種鋪面材料，可能引發道路結構、規范標準、功能應用等一系列的技術演變。結合無人駕駛和智慧交通的發展趨勢，光伏路面預期將在車路能量和信息交互方面有所突破。
具體來說，光伏路面所產生的電力一方面供應沿線電力需求，另一方面可直接為電動汽車進行靜態及動態無線充電，革命性地改變車輛的能量供應方式和設計。值得一提的是，隨著靜態無線充電技術發展成熟，搭載無線充電設備的電動汽車將在2018年實現商用量產，很快可實現光伏路面的靜態無線充電應用。此外，動態無線充電技術目前仍處于試驗階段，相信在不久的將來有望實現太陽能電力即發即用、電動汽車邊跑邊充電。
“光伏路面是交通基礎設施建設與清潔能源產業相融合的一次技術探索。一旦實現光伏路面與智能車輛的能量和信息交互，必將改變未來交通的模式，促進交通產業、信息產業和汽車產業的全面升級換代。”張宏超說。 |
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