[发明专利]一种装配式复合太阳能路面板块结构单元及发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程、太阳能发电技术，尤其涉及一种装配式复合太阳能路面板块结构单元及发电系统。

背景技术

煤炭、石油和天然气等化石能源作为人类社会的主要能量来源，长久的开采和消耗已经逐渐走向枯竭，而与之伴生的环境恶化问题也日益严峻。大力发展可再生能源替代化石能源、降低碳排放为主要内容的“能源转型”，已经成为很多国家能源政策的重要内容。太阳能作为一种广泛存在的清洁能源，光伏太阳能发电逐渐替代火力发电，成为“能源转型”的主力军。

目前，光伏太阳能发电技术在国内外道路工程中均有所应用，常规的实施方案是在公路沿线边坡、中央分隔带以及高速服务区的屋顶等附属设施表面架设太阳能光伏发电系统来满足公路沿线用电设施的耗电需求。以上做法虽然利用了公路沿线附属设施闲置的空间，但仍没有充分利用公路行车道部分广阔的空间。

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”，该混凝土结构单元可铺设在道路表面，结构单元内预设一个封闭空腔用于安放太阳能电池板，并通过混凝土中的导光体将外界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，透光率低，直接影响太阳能电池板的发电效率和经济效益。

此外，2006年，美国Scott Brusaw和Julie Brusaw 夫妇率先提出利用太阳能发电的Solar Roadways（太阳能公路），其设计的太阳能路面发电板块由六边形造型的钢化玻璃面板覆盖保护，表层设有圆形凸起纹理，双层钢化玻璃板中嵌有太阳能电池，可铺设在道路表面，厚度5-20cm不等，能利用太阳能发电。这种由钢化玻璃结合太阳能电池板的路面结构设计，不仅造价较高，其抗折、抗弯拉性等力学性能也有待验证。

2014年11月，荷兰应用科学研究组织财团（TNO）在距离阿姆斯特丹25km的克罗默尼市铺设了一条70m长的太阳能路面自行车道，该太阳能路面自行车道的太阳能路面板块由钢化玻璃板、太阳能电池、混凝土板组合形成矩形实体板块。该方案虽然施工简单，但存在太阳能路面板块层间结合能力差，相邻太阳能路面板块间的整体力学性能差的问题。

2016年12月，法国COLAS公司在诺曼底Tourouvre小镇铺设了1km长共2800m²的太阳能路面，该太阳能路面通过将硅树脂覆盖在太阳能电池表面并与聚合物基板形成矩形复合结构，厚度控制在7mm左右。此种设计将太阳能发电层作为一个7mm厚的功能层置于路面表层，其作为道路表层的抗磨耗能力、抵抗路面病害的能力和与原路表粘结性能均有待进一步研究验证。

发明内容

为了克服现有技术中太阳能路面发电存在路面空间利用率低、太阳能利用率低、力学性能不佳等缺陷，本发明旨在提供一种发电效率高、力学性能好的一种装配式复合太阳能路面板块结构单元及发电系统。

为解决上述问题及其他相关技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种装配式复合太阳能路面板块结构单元，所述结构单元从上至下至少包括以下结构层：透明表层、太阳能电池中层、水泥混凝土底板，所述太阳能电池中层由太阳能电池板和LED照明指示灯与透明裹覆层一体浇注成型，所述水泥混凝土底板侧壁设有加强相邻结构单元整体力学性能的传力钢筋、钢筋对接孔和用于布设输电线路的线槽，所述各结构层由层间设置的粘结层紧密结合。

作为上述方案的进一步改进：

所述一种装配式复合太阳能路面板块结构单元为规则立体结构。

优选地，所述规则立体结构可以是长方体或者正六面体。

更优选地，所述结构单元应用于人行道、自行车道等非机动车道，根据荷载等级的不同，其厚度控制在5cm-20cm，平面尺寸控制在0.02m²-2m²。

更优选地，所述结构单元应用于市政道路、各等级公路等机动车道，根据交通量和公路等级的不同，其厚度控制在20cm-45cm，平面尺寸控制在2 m²-20 m²。

所述透明表层可采用透明树脂混凝土、透明树脂、透明混凝土、改性PMMA有机玻璃、玻璃钢、钢化玻璃中的任意一种制成，其厚度根据使用场景和采用材料不同控制在0.5cm-20cm。

优选地，所述透明树脂、改性PMMA有机玻璃、玻璃钢、钢化玻璃制成的透明表层高度控制在0.5cm-5cm，所述透明树脂中各组分的质量百分比如下：