厉害 全球首条高速光伏公路现身济南

作者：左名
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来源：知乎
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其实是很有意思的一件事，对我来说，是一个研究太阳能板可靠性的好地方，这里最重要的就是力学特性和电学特性， 我们来看一下从可靠性角度来讲1. 新闻上说，“路面采用“透光混凝土＋光伏发电组件＋绝缘防护”的三层结构”，这就是说我们的关键是光伏发电组件， 也就是我们平常看到的太阳能板。 总图片上看应该就是常见的多晶硅组建了。 2. 整体受压。 已硅晶组件来看，现在的制造企业要通过基本的IEC 和 UL（如果卖到美国）认证， IEC中有一条机械压力测试 （MechanicalLoad Test), 简单点说，就是整体组件要收到5400Pa的压力一小时（雪压）而不能有超过5%的功率损耗。也就是说对一个两平米的太阳板，要放一吨的沙袋在上面测试。 但其实这是测试组件整体受力能力的，包括支架结构，边框受力等等，是对于组件整体安装的一种指导和规范性的标准，在实际的光伏系统中，因为下雪压力导致边框弯曲，电池片大面积破碎的非常少。在这个光伏高速路的照片中， 看到的应该是内嵌设计，所以组件的整体伤害还不算大问题。Figure 1 MLT setup (图片来源网络）3. 电池破碎。最让人担心的应该是在受压的情况下，电池片破裂。以我们在组件上行走为例，我们正常人双脚站在组件上，脚下的压力就可以超过10000Pa，如果行走的话就是超过20000Pa，虽然这对组件整体结构不构成威胁，但是对单个电池片的伤害是巨大的，压力会使单个电池片破裂，电阻升高，导致整个串联在一起的电池片效率同等下降（一条臭鱼整的满锅腥）。同时破裂的电池片会造成热斑（hot spot），温度升高可以导致烧穿背板，不仅仅导致整体发电效率下降甚至消失（整串组件被接地），而且带来安全隐患。在这个高速路的应用中，我没有找到关于透光混凝土的受力情况，无从判断在超载货车经过后， 是否会造成电池片的破裂。我个人判断是会有的，而且不会少。长时间的使用必然会导致大面积的电池片破裂。Figure 2 source: 2015 NREL PV Module Reliability Workshop, Gabor et al4. 背板穿孔。之后一个问题是在土壤环境中，我们使用的背板是有机聚合物（PET），这种材料虽然非常难在土壤中降解，但是因为厚度只有几百微米，不能确定长时间在作为路基的情况下可以保证不穿孔。如果有背板穿孔的状况，那么组件直接接地，整串的组件都会收到影响，严重的可以整串没有电流输出。5. 遮挡。从图片可以看出，高速路的周围有很多路灯，而且路的两边靠近的部分有隔离墩，这些都会对光伏组件造成遮挡，而且是周而复始的遮挡，这就不可避免的造成热斑效应(hot spot)，如果再加上破裂的电池片，发热的情况就会非常严重，背板被烧穿的可能性也就更大了.同时长期的遮挡对组件内的旁路二极管也是考验，长时间的工作可能会烧坏二极管，致使整串电池片短路。Figure 3 source: PV magazine, Micheal Fun, 20166. PID效应。其实我并不担心PID的问题，现在几乎所有的电池片都会做anti-PID的处理 （简单来说就是在电池表面做一层致密的dielectric layer，二氧化硅就很好），这些电池在非常极端的测试条件下仍然可以保持极高的效率。而且文中没有提到用的什么inverter, 如果是central inverter，可以简单接地处理。7. 另外我担心的是接线盒（Jbox）和连接器（connector），虽然我们有很成熟的材料工艺制作这两个器件，但是一旦埋到土里，有任何渗水的事情发生，那么会直接导致grounding fault。当然，在没有UV的环境下，这两个器件的可靠性还是很好的，只是防水问题要格外注意。（想到再补充）编辑于 13:5913​4 条评论​分享​收藏​感谢收起更多回答南山之南一直厮混在新能源行业7 人赞同了该回答喧头大于实际效果。这个只是一个更具有宣传性的东西而已，好处是让广大的吃瓜群众们了解到光伏这个能源。起到行业科普作用，要是真的依靠这个去发电，你就输了。光伏的未来在各位的屋顶上，在靠近负载的最终端。发布于 2017-12-187​9 条评论​分享​收藏​感谢段子介从业七年9 人赞同了该回答光伏技术方面呢，我不懂，百度了下也就发现发电功率低于常规太阳能板。原因么，就是光伏面板同时也是公路路面，而公路路面有抗滑方面的要求。所以面板必须粗糙，自然透光率也就低了。然而这里有一个问题，是不是粗糙了，就一定能满足要求了呢？起码毛玻璃遇上积雪、积水等情况下是不好说的。而且不像沥青路面，这种面板的构造深度肯定是越来越小的。还有，如果这种面板是一种类似于毛玻璃的硬质材料，那么就相当于一种刚性路面材料。我们熟悉的水泥混凝土路面也是一种刚性路面材料。但是水泥混凝土路面是满铺的，而这种光伏面板周围和沥青混凝土是交错的。沥青混凝土是一种柔性路面材料，它和面板接缝的位置不可避免的要成为路面积水的下渗通道，如果路面排水措施没有做好，轻则降低路面耐久性，严重的也不能排除出现光伏丧失功能和路面早期病害吧。所以，作为一个路基路面专业的公路工程师，我是观望的。