一文了解光伏公路技術(shù)的發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

近年來，我國太陽能光伏技術(shù)開發(fā)運(yùn)用速度不斷加快，在交通系統(tǒng)領(lǐng)域，太陽能光伏公路技術(shù)發(fā)展迅猛。簡單理解，太陽能光伏技術(shù)是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，太陽能光伏公路技術(shù)簡稱為光伏公路技術(shù)，主要涉及光伏路面及行進(jìn)中的電動(dòng)車輛充電。

光伏公路技術(shù)的基本原理是將光伏板鋪設(shè)在公路上，既滿足了太陽能光伏技術(shù)的占地需求，又可為行駛其上的電動(dòng)汽車提供電能。光伏公路上便于為行進(jìn)中的車輛充電，車輛無需停車即可完成電能補(bǔ)充，包括有線充電、無線充電的方式，尤其以無線充電方式為主。

技術(shù)快速發(fā)展

筆者在中國文摘數(shù)據(jù)庫中經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，截至2018年3月26日，涉及光伏路面整體結(jié)構(gòu)以及鋪設(shè)方法的已公開的中國申請(qǐng)有300余件，涉及太陽能電池的已公開的中國申請(qǐng)有8700余件，涉及環(huán)氧樹脂、鋼化玻璃、透光混凝土等表層底層材料的中國申請(qǐng)有2800余件，涉及行進(jìn)車輛無線充電的中國申請(qǐng)有700余件，涉及行進(jìn)車輛有線充電的中國申請(qǐng)有100余件。

關(guān)于光伏路面整體結(jié)構(gòu)，較早的申請(qǐng)是于2008年由個(gè)人申請(qǐng)人提交，技術(shù)方案公開了在普通的太陽能電池上層加裝一層透明、半透明的玻璃或塑料以支撐電力汽車運(yùn)行其上，或者于其上鋪設(shè)導(dǎo)軌以運(yùn)行電力火車。

關(guān)于行進(jìn)中的車輛充電技術(shù)，相關(guān)申請(qǐng)對(duì)路面和車輛的電池、電路、線圈、導(dǎo)電軌道以及車輛與路面能量源的配合方式等均有改進(jìn)。為改進(jìn)鋪設(shè)效率，簡化施工，一種太陽能道路路面模塊化建材裝置的相關(guān)申請(qǐng)公開了改進(jìn)的鋪設(shè)方式。路面上的無線充電裝置是行進(jìn)車輛充電技術(shù)的重要部分，某申請(qǐng)公開了在路面上設(shè)置無線充電裝置的一些具體參數(shù)，發(fā)射端以100米至1000米的間隔安裝在公路車道下面，發(fā)射端與車載接收端垂直距離在5毫米至400毫米，當(dāng)車載接收端離發(fā)射端10米至20米時(shí)，啟動(dòng)充電，通過脈沖電磁波、車載充放電超級(jí)電容模塊、車載蓄電池實(shí)現(xiàn)電能傳輸和儲(chǔ)存，可以傳輸50KHZ至100MHZ的高頻交流電，車內(nèi)設(shè)置抗電磁干擾層，防止電磁干擾影響車內(nèi)儀表、儀器。

路用性能是光伏路面技術(shù)的關(guān)鍵要求之一，光伏路面結(jié)構(gòu)和材料只有滿足路用性能才有可能投入規(guī)模化實(shí)施利用。某高校于2014年提交的一件申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N路面結(jié)構(gòu)單元，在混凝土凹陷內(nèi)設(shè)置太陽能電池板，上蓋聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透光保護(hù)板，獲得了作用標(biāo)準(zhǔn)軸載在zui不利荷位時(shí)，亦能滿足安全行車力學(xué)性能要求的結(jié)構(gòu)尺寸模型。

關(guān)于行進(jìn)車輛充電技術(shù)，如何實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈和接受線圈持續(xù)動(dòng)態(tài)耦合是被持續(xù)關(guān)注的一個(gè)重要問題。在某公司于2017年提交的一件申請(qǐng)中，公開了一種充電系統(tǒng)，根據(jù)車載無線充電裝置的位置動(dòng)態(tài)切換發(fā)射線圈的工作狀態(tài)，根據(jù)工作狀態(tài)控制一個(gè)或多個(gè)電源提供電能，實(shí)現(xiàn)持續(xù)動(dòng)態(tài)耦合。

隨著技術(shù)的發(fā)展，光伏路面的核心基礎(chǔ)功能逐漸衍生出一些復(fù)合應(yīng)用。如某件申請(qǐng)中出現(xiàn)了一些復(fù)合結(jié)構(gòu)單元，擴(kuò)展了融冰融雪功能、路面降溫功能、附加景觀功能、余熱利用、電力利用、人路信息交互、車路信息交互等，還出現(xiàn)了一些關(guān)于如何提高施工效率的裝配結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如裝配支架、裝配孔等。

難題有待突破

目前來看，光伏公路技術(shù)距離大規(guī)模應(yīng)用還面臨很多挑戰(zhàn)，主要包括新材料、新結(jié)構(gòu)路面的路用性能問題、光伏發(fā)電效率問題、行駛中充電的效能問題等。具體而言，主要涉及新材料路面的強(qiáng)度問題，熱脹冷縮引起的路面翹曲、路面材料低溫開裂、材料紫外老化等問題，路面復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)施工工藝要求*的問題，組件使用壽命、防水、防腐蝕、耐久、變形、光線不佳情況下的發(fā)電效率問題，光伏模塊的故障率問題，穩(wěn)定供電問題，太陽能電池板本身的能量轉(zhuǎn)化效率不高的問題，復(fù)雜的光伏發(fā)電電勢調(diào)節(jié)問題，電磁共振線圈龐大、感應(yīng)傳輸功率低的問題等。隨著這些問題逐漸被明確并得到解決，光伏公路技術(shù)將不斷完善，很快便會(huì)更好地服務(wù)人們的生活。

已公開的申請(qǐng)披露了大量技術(shù)信息，同時(shí)設(shè)置了各種不同的保護(hù)范圍，這些技術(shù)信息為太陽能光伏公路發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，對(duì)于研發(fā)者來說，利用好這些公開技術(shù)信息更有利于技術(shù)進(jìn)步，確定合適的保護(hù)范圍更有利于保護(hù)創(chuàng)新成果。對(duì)于太陽能光伏公路的建設(shè)者、相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)者銷售者、相關(guān)方法的使用者來說，其需要提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，促進(jìn)新能源交通系統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)造、保護(hù)、運(yùn)用，讓知識(shí)產(chǎn)權(quán)更好地促進(jìn)新能源交通系統(tǒng)的發(fā)展。