分布式太阳能在高速公路应用
高速公路沿线发展分布式光伏发电项目可行性研究
文章编号：2095－6835（2022）04－0173－04高速公路沿线发展分布式光伏发电项目可行性研究李义1，刘志胜2，3（1.广州市北二环交通科技有限公司，广东广州510030；2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804；3.山西交通控股集团有限公司，山西太原030002）摘要：为分析光伏发电技术在公路工程领域推广应用的可行性，系统梳理了光伏发电技术研究与应用现状以及光伏发电技术在公路工程中的应用情况，从分布式光伏发电的技术、节能、经济及市场需求等方面分析了高速公路沿线发展分布式光伏发电项目可行性，并针对可能遇到的风险提出应对措施。
研究结果表明，分布式光伏发电技术成熟、节能环保效益显著、经济效益可观、市场需求广泛，按需求分步实施，具有较好的推广应用前景。
关键词：交通工程；公路沿线；光伏发电；可行性中图分类号：U414文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.04.053随着全球经济发展、科技进步，世界各国对能源提出了越来越高的要求。
传统火力、水力、风力、核能发电面临的资源枯竭、环境污染、季节影响、核泄漏等诸多问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家和地区开始实施“阳光计划”，开发利用太阳能资源已成为世界各国领跑能源争夺赛、寻求经济发展新动力的重要突破口[1-2]。
为支持光伏行业发展，国家发展改革委、财政部、能源局及四川、山东、新疆等地区陆续发布相关支持政策，有序引导光伏发电技术在全国推广应用。
2014年，国家能源局印发的《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》中明确提出“鼓励在火车站、高速公路服务区、机场航站楼、大型综合交通枢纽、大型体育场馆和停车场等公共设施系统推广光伏发电”[3]。
财政部、国家发展改革委、能源局联合下发的《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》《可再生能源电价附加资金管理办法》合理确定新增补贴项目规模，充分保障政策延续性和存量项目合理收益，完善市场配置资源和补贴退坡机制。
太阳能高速公路综述
太阳能（高速）公路综述恂达一、问题的提出在2014年3月的全国两会上，全国政协委员、通威集团董事局主席汉元先生提出了结合国现有高速路网资源状况，参考国外已有的经验和做法，充分利用国存量高速网，将其作为太阳能光伏发电的新型、有效载体，实现光伏发电、交通运输、节能减排、安全行驶、道路养护、耕地保护六者的高效整合与最佳统一的方案[1]。
委员提出的建议就是建设所谓的“太阳能高速公路”。
在此前，工贸职业技术学院的欧英雷先生在2012年也提出了“利用高速公路实现太阳能光伏发电的构想”[2]。
其实，世界上第一个提出“太阳能（高速）公路”概念的是美国爱荷达州的一对夫妇——电子工程师斯科特·布鲁索（Scott Brushaw）和心理治疗师朱莉（Julie）。
2006年，布鲁索夫妇首先提出“太阳能公路”的概念和梦想，并进行了一系列的研究、试验工作，取得了卓有成效的阶段性成果。
此后，美国、荷兰、意大利、英国、德国以及比利时等国也先后就此进行了研究、探索和试验。
2011年，世界上第一条太阳能高速公路（A18公路）在意大利建成，并向公众开放。
“太阳能高速公路”是一个全新的概念，是太阳能应用创新的大胆设想。
研究和试验表明，这种太阳能高速公路的优点很多，节能、环保、智能、安全、分散，也可以节省大量的土地，其最终的、最直接的结果就是可以逐渐让人们不再那么依赖煤和石油等矿物燃料。
虽然目前太阳能高速公路的建设刚刚起步，并且还存在不少问题和困难，尤其是路面材料和造价。
但毕竟这是一个伟大的创意和梦想！任何一位开拓者都认为：历史上没有一蹴而就的发明，发明首先需要想象。
二、太阳能高速公路的含义1、含义所谓太阳能高速公路是指：利用高速公路的路面、沿线设施以及周边的环境实现太阳能光伏发电，并为公路设施本身和沿线居民供电。
它大致可以分为：路面光伏发电系统和沿线设施光伏发电系统两大类。
1）路面光伏发电系统（见图1 ）路面光伏发电系统顾名思义是指：利用高速公路路面作为载体实现光伏发电的系统，通常称为“太阳能高速公路公路”或“太阳能公路”，它的基本结构由三层组成（见图2）：最下层：为基础层或承载层，用来隔绝土壤的湿气，避免其影响到上层太阳能光伏组件的正常工作；中间层：为太阳能光伏电池层，用来产生电能；最上层：为透明的保护层，保护部的太阳能光伏组件，同时也让太透过；也要承载路面上各种载荷的正常通过，即要满足作为路面的所有一切条件，如坚硬度、粗糙度和摩擦力等。
四川高速公路分布式光伏设计准则
四川高速公路分布式光伏设计准则四川是中国西南地区的一个省份，因地理位置独特，来年日照资源丰富，大部分地区都适宜光伏发电。
为了进一步利用当地的光伏资源，促进可再生能源的发展，有必要制定一套适用于四川高速公路的分布式光伏设计准则。
一、选址准则1.充分利用现有的高速公路基础设施，选择适宜光伏发电的路段，如无遮挡物、适宜日照时间长等。
2.优先选择轻型交通工具较少的路段，以防止光伏发电系统对行车安全造成影响。
二、设计准则1.考虑高速公路特殊条件，设计分布式光伏发电系统时应采用可折叠、可伸缩、可收纳的结构，以兼顾光伏电池板的保护和行车安全的要求。
2.安装角度的选择要合理，以确保光伏电池板能够最大程度地接收来自太阳的辐射。
3.充分考虑高速公路的通行要求，设置合理的逃生通道和紧急疏散预案。
4.考虑光伏发电系统在逆变器运行期间的噪音问题，应采用低噪音的设备和技术。
三、安全准则1.光伏发电系统的安装必须符合国家和行业的相关安全标准，确保发电系统的使用安全。
2.高速公路的相关设施和标志牌应该与光伏发电系统妥善结合，以确保行车安全。
3.注意光伏电池板的防雷和防火问题，采取相应的措施保证系统的安全稳定运行。
四、维护准则1.设计具有良好的自清洁功能，以减少光伏电池板的污染，提高发电效率。
2.设计并合理布置光伏组件的防盗和防破坏措施，确保分布式光伏系统的稳定运行。
3.设计便于运维人员进行巡查和维护的系统结构，以保证分布式光伏系统的长期稳定运行。
4.根据当地气候和环境条件，制定适宜的光伏组件清洗计划，减少污染对光伏发电效率的影响。
总之，四川高速公路分布式光伏设计准则必须以安全、高效和稳定为原则，符合当地实际情况，注重与高速公路基础设施的融合，确保光伏发电系统的可靠性和可持续性。
适用于四川高速公路的分布式光伏设计准则的制定，不仅有利于促进可再生能源的发展，还可以带动当地经济的繁荣和生态环境的改善。
光伏发电技术在高速公路隧道的应用
光伏发电技术在高速公路隧道的应用摘要：光伏发电技术因其清洁、可再生、持久、可靠等特点已经广泛应用于各个领域，其中就包括高速公路隧道。
在高速公路隧道中，光伏发电技术的应用不仅为隧道提供了光明，更为重要的是它让高速公路隧道拥有了无限的能量。
随着光伏发电技术的普及和成熟，越来越多的高速公路建设规划中已经预留了光伏发电的应用空间。
例如，各地高速公路建设中在隧道顶部直接安装太阳能电池板，可形成现代化、科技感十足的隧道形象，并且还有更好的经济效益。
关键词：光伏发电;发电技术;公路隧道前言：随着人们对可再生能源需求的增长，光伏发电技术已经成为了一种主流的能源选择。
应用光伏发电技术在高速公路隧道未来的发展越来越受到人们的关注。
由于高速公路隧道的特殊地理位置和使用固定朝向，光伏电池板的转换效率要高于一般的光伏发电系统。
在低角度入射的情况下，光伏电池板的转换效率达到最佳，所以应用在隧道内可以达到较高的发电效益。
应用光伏发电技术在高速公路隧道是一项非常有前途和实用性的措施。
尽管在技术应用的过程中还有一些差距，但是这种新能源的出现为高速公路隧道未来的建设发展趋势提供了新的空间[1-2]。
一、什么是光伏发电技术光伏发电技术是利用太阳能将光能转化为电能的一种新型清洁能源技术。
它是通过将太阳能辐射转化为电能而实现发电的，因此也被称为太阳能发电或光电发电。
太阳能电池由一个或多个薄片组成，薄片被称为太阳能电池片。
太阳能电池片的基本结构是由P型半导体和N型半导体相接形成的P-N结，当阳光照射到太阳能电池片上时，太阳能电池片中的半导体材料直接吸收光子能量，导致电子和空穴的生成和分离，从而形成电场，电子和空穴通过电场的作用分别向两端移动，进而产生电流[3]。
光伏发电技术可以应用于各种地方，如建筑物屋顶、农业大棚、车站广场、公路、水库等地方。
光伏发电技术可以不受场地限制，不占用土地、无污染、负载率高、平均寿命长、维护简单、低噪音、无机械运行、种类繁多等特点。
高速公路光伏安装施工方案
高速公路光伏安装施工方案1. 引言随着可再生能源的快速发展和环境保护意识的不断增强，光伏发电作为一种清洁能源技术，得到了广泛应用。
在高速公路上安装光伏发电系统，不仅可以利用空闲的土地资源，还能为高速公路提供可靠的电力供应。
本文旨在介绍高速公路光伏安装施工方案，以指导相关工程实施。
2. 设计方案2.1. 布局规划高速公路光伏发电系统的布局应充分考虑光资源和土地利用效率。
常见的布局方式有直排式、斜坡式和独立式。
其中，•直排式布局：将光伏组件垂直放置在高速公路旁，适用于宽广的路段；•斜坡式布局：将光伏组件以一定角度倾斜安装在高速公路上，减少反射和遮挡对光伏发电的影响；•独立式布局：在高速公路旁新建光伏发电场，再通过输电线路连接到高速公路。
根据具体情况，选择合适的布局方式，并进行详细的设计和规划。
2.2. 光伏组件选型在高速公路光伏安装中，应选择高效、安全可靠的光伏组件。
常见的光伏组件有单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池板。
根据实际需求和经济考虑，选择适合的光伏组件进行安装。
2.3. 支架结构设计支架结构是保证光伏组件稳定安装的重要组成部分。
常见的支架结构有钢结构和铝合金结构。
在设计支架结构时，需要考虑以下因素：•地基条件：确保支架稳定的基础条件；•风荷载和地震荷载：根据当地气候和地理条件，合理设计支架的抗风能力和抗震能力；•安装方式：根据具体场地条件，选择适合的支架安装方式，如地脚螺栓或直接灌注。
2.4. 输电线路布置将光伏发电系统的电能输送到高速公路电网中，需要设计合理的输电线路布置。
应考虑以下方面：•导线选材：选择符合电力传输要求和经济成本的电缆；•线路布置：根据光伏阵列的布局和电网的需求，设计合理的线路布置方案；•接口设计：确保光伏发电系统与电网的安全、稳定连接。
3. 施工步骤3.1. 前期准备在施工前，需要进行详细的前期准备工作。
包括：•方案确定：根据设计方案和实际条件，制定详细的施工方案；•资材准备：采购所需的光伏组件、支架结构、输电线路等材料；•地勘工作：进行工地勘察，确定地质条件和基础设施情况。
高速隔离带光伏建设案例
高速隔离带光伏建设案例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：高速公路是现代城市交通系统的重要组成部分，但是传统的高速公路建设在利用的同时也会造成对土地资源的浪费和环境的破坏。
为了解决这一问题，近年来在一些地区开始尝试在高速公路的隔离带上建设光伏发电设施，将这些“废弃”的土地重新利用起来，为城市的可持续发展做出了积极贡献。
以广东省为例，该省先后在多条高速公路的隔离带上建设了光伏电站，如广珠高速、广深高速等。
这些光伏电站不仅能够为周边地区提供清洁能源，还可以减少对传统能源的依赖，降低温室气体排放，对环境起到较好的保护作用。
光伏发电设施还可以为当地经济带来一定的收入，促进地方经济的发展。
在建设过程中，一般会选择适合光伏发电的电池板进行铺设，再通过逆变器将光伏发电的直流转化为交流，接入电网供电。
还会建设相关的监控系统，实时监控光伏电站的发电情况，确保设施的运行稳定。
为了充分利用高速公路隔离带上的空间资源，还可以考虑结合种植农作物、养殖家禽等方式，实现资源的综合利用。
比如可以在光伏板下种植一些耐旱、耐逆境的绿色植物，既可以保护土地、减少水土流失，又可以为周边环境带来一定的生态效益。
高速隔离带光伏建设是一项有益的举措，既可以充分利用“废弃”的土地资源，又可以提供清洁能源，实现可持续发展的目标。
希望更多地区能够予以重视，推动光伏发电设施在高速公路隔离带上的普及，为城市的绿色发展贡献力量。
第二篇示例：高速公路隔离带是一片很好的光伏发电建设用地，它宽阔平坦，适合进行光伏板的铺设，而且不会影响到交通的正常运行。
通过在高速公路隔离带上建设光伏发电项目，不仅可以有效利用这些空地资源，还可以为当地提供清洁能源，减少对传统能源的过度依赖，降低环境污染。
高速隔离带光伏建设案例备受关注。
一般来说，高速隔离带上的光伏建设流程如下：相关部门会对隔离带的地形、地貌等情况进行评估，确定可行性。
然后进行规划设计，确定光伏板的布置方式和数量。
高速公路服务区光伏电站方案-光伏云
高速公路服务区光伏电站方案我国高速公路是全国物流以及客运的主要途径，在人们的日常生活中发挥着不可忽视的作用，并且随着近年来我国客流量的不断加大，使得我国高速公路的新增里程又有了增长，而在高速公路不断发展的过程中，服务区的建设也逐渐成为了人们关注的重点，因为在高速公路上修建服务区，不仅可以给通行人员提供服务，同时对高速公路上行驶的车辆安全，确保运输车辆的工作效率，缓解驾驶员的疲劳等等也有着非常重要的作用。
因此，服务区的修建与使用受到了越来越多的关注。
其中，对于高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏电是当前人们关注的焦点，所以今天将对其做更深入的讨论。
1、应用分布式太阳能光伏发电的原因首先就是为了积极响应我国节能减排的新型政策，充分展现出交通部门对保护环境这一号召的重视程度，进而有效推动可再生资源的健康发展，展现出绿色通行的理念，在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电是使用绿色能源的一种重要体现。
其次，在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电，还可以满足服务区运行的需要，也是当前集约化土地资源，提升我国土地面积经济输出价值的重要途径；同时还对能源结构的优化、确保能源的安全、生态环境的改善以及转变用能方法等等都有重要的意义，不仅能够大大降低企业的用能成本，还能节约资源，达到减排指标的目的。
因此，在在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电成为了必然。
2、分布式光伏发电在高速公路服务区的应用2.1项目简介下面我们就京石高速公路整修扩建工程为例，讲述一下该高速公路上服务区发电、用电的情况：京石高速河北段里程为285km，其中可使用的服务区有14个，途经涿州、保定以及石家庄等地区。
而这些途经的地区平均日照的时间能够超过2000个小时。
为此，工作人员在服务区内通过安装的光伏逆变器，将光伏所发出的电力资源，直接转化成了电力提供给负载来使用，如果有不够的电力也会及时地通过市电来填补。
2.2设计安装标准2.2.1安全标准。
高速隔离带光伏建设案例
高速隔离带光伏建设案例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：高速公路是现代城市交通建设中不可或缺的一部分，为了满足日益增长的交通需求，我国首都北京正在大力推进高速公路建设。
为了更好地利用高速公路旁边的土地资源，提高土地利用效率，同时也为了推动清洁能源的发展，一些地方开始尝试在高速公路的隔离带上建设光伏发电项目。
今天我们就来详细介绍一下北京市某高速公路隔离带上的光伏建设案例。
一、项目背景该项目位于北京市某高速公路的隔离带上，总占地面积约200亩。
项目由当地政府主导，引入专业的光伏发电公司进行投资建设。
项目的建设旨在利用高速公路旁边的空地资源，实现土地资源的最大化利用，并推动清洁能源在城市交通建设中的应用。
二、项目规划1.项目建设规模：总装机容量为50MW，预计年发电量为6000万度，可实现年净利润2000万元。
2.项目建设方案：在高速公路的隔离带上铺设光伏组件，利用光伏发电技术将阳光转化为电能。
并通过逆变器将直流电转换为交流电，接入国家电网进行发电。
3.项目建设周期：预计项目建设周期为6个月，分为前期规划、中期设备采购和安装、后期调试和运维三个阶段。
4.项目运营维护：项目建成后，由专业的光伏发电公司进行运营管理，并定期进行设备检修及维护，确保光伏发电系统的安全稳定运行。
三、项目优势1.土地资源利用充分：利用高速公路隔离带上的空地资源，实现土地资源的最大化利用，提高土地利用效率。
2.清洁能源推广：项目的建设不仅可以提高城市的能源利用效率，减少对传统能源的依赖，并且为城市经济社会的可持续发展做出积极贡献。
3.经济效益显著：项目建成后可实现年净利润2000万元，为地方政府提供稳定的税收收入，同时也为投资方带来可观的经济回报。
四、项目挑战1.土地利用手续复杂：高速公路隔离带的土地使用权归属复杂，需要协调各相关部门的意见，办理土地使用手续。
2.设备采购及安装难度大：光伏发电设备需要进口，设备采购和安装难度大，需要有专业的技术团队进行指导。
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太阳能发电在高速公路应用方案设计
一、高速公路说明
1.1高速公路及分类
高速公路属于高等级公路。
中国交通部《公路工程技术标准》规定，高速公路指“能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路”。
高速公路的建设情况可以反映一个国家和地区的交通发达程度、乃至经济发展的整体水平。
高速公路按其功能可分为城市内部高速公路和城市间高速公路两大类；
按其距离长短可分为近程高速公路（500km以内）、中程高速
公路（500--1000km）和远程高速公路（1000km以上）三类；按其布局形式分为：平面立体交叉高速公路、路堤式高速公路、路堑式高速公路、高架高速公路和隧道高速公路。
高速公路设计行车速度，在野外大多按地形的不同，分为80、100、120和140公里/时四个等级；通过城市大多采用 60和80公里/时两个等级。
1.2高速公路规模
2011年4月，交通运输部发布《交通运输“十二五”发展规划》。
《规划》提出，到2015年，全国公路总里程达到450万公里，国家高速公路网基本建成，高速公路总里程达到10.8万公里，覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市，二级及以上公路里程达到65万公里，国省道总体技术状况达到良等水平，农村公路总里程达到390万公里。
2011年5月12日，交通运输部公布了《深入实施西部大开发战略公路水路交通运输发展规划纲要 (2011-2020年)》。
这是指导西部地区今后10年交通运输发展的纲领性文件。
截止到2012年底，全国高速公路达9.56万公里，居世界第一位，而“十一五”末比“十一五”规划目标增加9108公里。
其中，国家高速公路5.77 万公里，比上年末增加0.54万公里。
全国高速公路车道里程为32.86万公里。
“五纵七横”12条国道主干线提前13年全部建成。
11个省份的高速公路里程超过3000公里。
随着国家铁路建设的放缓以及汽车保有量不断攀升，高速公路行业仍将延续快速发展势头。
1.3高速公路服务区统计
高速公路服务区的称谓又称高速公路服务站，高速公路服务区的设施包括住宿（含停车）、餐饮、加油、汽车修理等四大功能。
早期高速公路服务区都是由交通厅或交通厅委托的高速公路建设部门投资建设，有高速公路管理部门进行经营管理的。
但是随着高速公路建设、经营、管理体制的不断发展与分化，目前高速公路服务区的建设经营与管理已经有了几个典型的类别。
1.官建、官有、官营。
这是最老式的经营方式，由交通厅（或委
托单位）进行规划设计、征地建设，建设费用属于财政拨款。
由高速公路管理部门（高管局、高速公路公司）进行经营管理，经营所得一部分纳入高速公路通行费上缴财政，一部分由管理部门支配。
实践证明，这类管理体制比较落后，经营效益差，但对国有资产保值较为有利，不会产生破坏性经营等短视行为，目前仍有部分省份在沿用。
2.官建、官有、民营。
这种经营方式是服务区经营改革的第一个实验模式，筹建形式同上（费用也是财政拨款），建成后，由交通厅（或委托高管局）对服务区经营进行招标，允许单个、全路、路网内服务区进行承包经营，经营者获取一定经营年限，交纳经营费用，余下归己。
这种情况有效盘活了服务区的经营能力，产生一定经济效益，但是由于经营者的短视行为，容易造成对服务区的破坏性使用，不利于国有资产保值。
3.民建、民有（若干年后收回）、民营。
这种模式市场化比较彻底，政府可以不花一分钱，直接对服务区的建设经营进行配套招标，吸引民间投资，进行建设与经营，在一定年限后（一般为20年），官方将服务区收为国有，经营业主退出。
这样既不占用财政经费，又有效调动了民资对高速公路的兴趣，同时由于资产在经营期限内归经营者所有，也会得到妥善维护与发展，实现了效益与资产保值“两手硬”
4.BOT模式，基本同上，但更为规范，更为国际化，甚至可以吸引国际投资。
中国高速公路里程现在是9.56万公里公里左右，服务区平均每四十公里一个，总共有2000多个服务区，中国高速公路建设很快，以后会越来越多。
二、高速公路用电设备统计
当前高速公路上用电负载主要分为小型设备、中型设备和大型设备，其中小型设备是外场机电设备如视频摄像机、气象检测设备，微波车检设备，能见度检测设备、雷达测速设备、诱导标、道路照明设备等小型负载。
稍微大些的也就是可变标志牌等负载。
大型负载主要是高速公路隧道照明系统，高速公路收费站，高速公路服务区三大方面。
三、高速公路电价统计
根据《水利电力部关于颁发〈电、热价格〉的通知》（（75）水电财字第67号）和《国家计委、电力部关于京津唐电网峰谷分时电价实施办法的批复》的规定，高速公路的路灯照明用电执行非居民照明电价，收费站（含服务区）和广告牌用电执行商业电价。
具体电价按照当地电网电价执行。
四、太阳能分布式发电与高速公路结合
十二·五”期间，国家将大力发展非化石能源，培育新的能源供应增长极，坚持集中与分散开发利用并举，以风能、太阳能、生物质能利用为重点，大力发展可再生能源。
太阳能的发展任务是要加快太阳能多元化利用，推进光伏产业兼并重组和优化升级，大力推广与建筑结合的光伏发电，提高分布式利用规模。
《可再生能源发展“十二
五”规划》(发改能源[2012]1207号)中明确，到2015年，国内太阳能发电装机规模达到2,100万千瓦(即21GW)，其中分布式光伏发电系统1,000万千瓦(即10GW)，高速公路是国家经济和战略发展的重中之重。
太阳能在高速公路上的应用目前主要是中小型负载如：当前太阳能在高速公路上的应用主要体现在为中小型设备做离网供电，其供电负载主要是视频摄像机、气象检测设备，微波车检设备，能见度检测设备、雷达测速设备、诱导标、道路照明设备等设备。
可变标志牌太阳能供电系统
大型负载主要是隧道照明分布式发电系统，收费大棚屋顶分布式发电系统，高速公路服务区屋顶分布式发电系统三大方面。
收费大棚太阳能应用
隧道照明太阳能应用
五、结论
中国高速公路规模庞大，而且新建项目很多。
太阳能发电在高速公路市场前景广阔，但是目前主要表现形式为中小型负载做离网发电系统。
在隧道照明、收费站供电和服务区供电方面目前做的很少，根据目前国家大力支持分布式太阳能发电，我们认为其市场前景很大。