[发明专利]一种免跟踪自聚光式光伏太阳能路面及其施工方法

说明书

本发明公开了一种免跟踪自聚光式光伏太阳能路面及其施工方法，所述路面板块结构从上至下至少包括以下结构层：抗滑聚光面板、免跟踪自聚光格室、高强底座。多个板块结构单元可复合成整体式多格室大板块结构，光伏电池板组成微型光伏阵列发电系统。此路面施工方法包括S1：预制抗滑聚光面板；S2：预制高强底座；S3：安装光伏太阳能电池板和表面反光镜；S4：封装光伏太阳能路面板块；S5：埋设电线管网和光伏发电系统组件；S6：铺筑免跟踪自聚光式光伏太阳能路面板块；S7：组合形成光伏发电系统。本发明不仅能满足各项路用功能的结构和性能要求，而且可自动汇聚光线，提高电池板发电效率，并延长其使用寿命，操作方便、施工效率高且应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及道路工程、太阳能发电技术，尤其涉及一种免跟踪自聚光式光伏太阳能路面及其施工方法。

背景技术

随着全球化石能源日趋枯竭，环境污染日益严重，以及经济发展对能源需求的与日俱增，开发利用可再生能源已成为当今经济社会发展的迫切需要。大力发展可再生能源替代化石能源已经成为很多国家能源政策的重要内容。而太阳能作为地球上最丰富的可再生能源，取之不尽，用之不竭，成为“能源转型”的主力军。

目前，太阳能光伏发电在道路工程中的应用方式主要有三种：一是将光伏发电系统布设在道路沿线的服务区和收费站及路域边坡上，以满足道路设施用电的需求；二是将光伏发电系统布置在道路隧道的出入口，满足隧道内照明用电的需求；三是将光伏发电系统铺设于路面之上形成光伏太阳能路面，在保障交通运输功能的同时，实现清洁发电的目标。

公告号为CN 205545072 U的中国实用新型专利公开了一种“基于导光混凝土的光伏太阳能结构单元”，该太阳能路面板块可铺设在道路表面，板块内预设一个封闭空腔用于安放太阳能电池板，并通过埋设于混凝土中的导光体将太阳光导入到太阳能电池板所在的封闭空腔达到发电目的。该技术方案虽然解决了太阳能路面结构承载力和耐久性的问题，但其采用导光体聚光、导光的实际效果不佳，透光率较低，直接影响太阳能电池板的发电效率和经济效益。

公告号为CN 207091856 U的中国实用新型专利公开了一种“一种装配式复合太阳能路面板块结构单元”，该混凝土结构单元可铺设在道路表面，结构单元由透明表层、太阳能电池中层、水泥混凝土底板复合构成，太阳光直接透过表层照射在电池板上。该技术方案虽然提高了太阳能路面结构的发电效率，但没有设置空腔，电池板将直接承受由表层传递下来的各种荷载作用，易导致电池板隐裂和开裂等破坏而失效，直接影响了电池板的使用寿命。

公告号为CN102122061A的中国发明专利公开了一种“免跟踪低聚光太阳能聚光器、太阳能聚光器阵列和波导聚光器”，该免跟踪太阳能聚光器，结构单元为一体式聚光单元，聚光器为实心结构，由一个光输入面接收太阳能，通过两侧的光转向元件将入射的光线聚集到底部的光输出面以达到聚光效果。该技术方案虽然解决了免跟踪自聚光问题，但光在介质中传播将损耗能量，降低了太阳能电池板的发电效率，且无法运用到道路上。

2014年，加拿大Andrew Northmore制作出了一种由多个小格单元组成的太阳能路面模型，其表层为10mm厚的毛玻璃，中层发电层为木板拼接的多个正方形方格，每个方格尺寸为125mm×125mm×12.7mm，中间可放入光伏电池板，下层结构保护层为19.05mm厚的GPO-3(不饱和聚酯树脂玻璃纤维板)，三层结构层通过铝制金属框架固定。该结构虽满足路用性能要求，但价格昂贵，且制作困难。

2017年，伊朗Azin Sadeghi Dezfooli等人设计了两种铺设在沥青路面之上的太阳能路面结构：一种是将太阳能电池板嵌入于橡胶和树脂玻璃之间，称之为“太阳能嵌入板”(solar panel)；另一种是将太阳能电池板置于两层多孔橡胶之间，称之为“太阳能路面板”(solar pavement)。该路面结构虽然满足了抗滑性能要求，但能量转换效率大幅降低，且其抗弯拉等力学性能也有待验证。

发明内容