一文了解光伏公路技術的發展趨勢及面臨的挑戰

近年來，我國太陽能光伏技術開發運用速度不斷加快，在交通系統領域，太陽能光伏公路技術發展迅猛。簡單理解，太陽能光伏技術是將太陽能轉換為電能的技術，太陽能光伏公路技術簡稱為光伏公路技術，主要涉及光伏路面及行進中的電動車輛充電。

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

技術快速發展

筆者在中國文摘數據庫中經檢索發現，截至2018年3月26日，涉及光伏路面整體結構以及鋪設方法的已公開的中國申請有300余件，涉及太陽能電池的已公開的中國申請有8700余件，涉及環氧樹脂、鋼化玻璃、透光混凝土等表層底層材料的中國申請有2800余件，涉及行進車輛無線充電的中國申請有700余件，涉及行進車輛有線充電的中國申請有100余件。

關于光伏路面整體結構，較早的申請是于2008年由個人申請人提交，技術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行其上，或者于其上鋪設導軌以運行電力火車。

關于行進中的車輛充電技術，相關申請對路面和車輛的電池、電路、線圈、導電軌道以及車輛與路面能量源的配合方式等均有改進。為改進鋪設效率，簡化施工，一種太陽能道路路面模塊化建材裝置的相關申請公開了改進的鋪設方式。路面上的無線充電裝置是行進車輛充電技術的重要部分，某申請公開了在路面上設置無線充電裝置的一些具體參數，發射端以100米至1000米的間隔安裝在公路車道下面，發射端與車載接收端垂直距離在5毫米至400毫米，當車載接收端離發射端10米至20米時，啟動充電，通過脈沖電磁波、車載充放電超級電容模塊、車載蓄電池實現電能傳輸和儲存，可以傳輸50KHZ至100MHZ的高頻交流電，車內設置抗電磁干擾層，防止電磁干擾影響車內儀表、儀器。

路用性能是光伏路面技術的關鍵要求之一，光伏路面結構和材料只有滿足路用性能才有可能投入規模化實施利用。某高校于2014年提交的一件申請提出了一種路面結構單元，在混凝土凹陷內設置太陽能電池板，上蓋聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透光保護板，獲得了作用標準軸載在zui不利荷位時，亦能滿足安全行車力學性能要求的結構尺寸模型。

關于行進車輛充電技術，如何實現發射線圈和接受線圈持續動態耦合是被持續關注的一個重要問題。在某公司于2017年提交的一件申請中，公開了一種充電系統，根據車載無線充電裝置的位置動態切換發射線圈的工作狀態，根據工作狀態控制一個或多個電源提供電能，實現持續動態耦合。

隨著技術的發展，光伏路面的核心基礎功能逐漸衍生出一些復合應用。如某件申請中出現了一些復合結構單元，擴展了融冰融雪功能、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，還出現了一些關于如何提高施工效率的裝配結構的改進，如裝配支架、裝配孔等。

難題有待突破

目前來看，光伏公路技術距離大規模應用還面臨很多挑戰，主要包括新材料、新結構路面的路用性能問題、光伏發電效率問題、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，路面復雜結構對施工工藝要求*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電效率問題，光伏模塊的故障率問題，穩定供電問題，太陽能電池板本身的能量轉化效率不高的問題，復雜的光伏發電電勢調節問題，電磁共振線圈龐大、感應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，光伏公路技術將不斷完善，很快便會更好地服務人們的生活。

已公開的申請披露了大量技術信息，同時設置了各種不同的保護范圍，這些技術信息為太陽能光伏公路發展提供了強大的技術支撐，對于研發者來說，利用好這些公開技術信息更有利于技術進步，確定合適的保護范圍更有利于保護創新成果。對于太陽能光伏公路的建設者、相關產品的生產者銷售者、相關方法的使用者來說，其需要提高知識產權意識，促進新能源交通系統領域的創造、保護、運用，讓知識產權更好地促進新能源交通系統的發展。