苏台高速公路全线交能融合光伏

　　一、总体介绍

　　本项目依托苏台高速公路因地制宜利用全线设施布置光伏，主要利用沿线房建区、互通区、声屏障、中分带等，总装机容量约8.6MW。预计建成后25年内年平均发电量为750万kWh，采用自发自用，余电上网模式，完全覆盖苏台高速公路全线日间耗能，实现高速清洁能源高度自洽且具备较好的经济收益与社会效益。

　　目前国内在房建区和互通区设置光伏已有较多应用案例，声屏障设置光伏已有相关试点，中分带设置光伏仅有隧道出入口中分带区域应用，还未开展高速公路高架段布置光伏的先例，高速公路高架段中分带光伏项目的现场管理、设计、施工无依据可循，导致国内在高速公路中分带光伏建设上进展较慢，建成后收益情况良莠不齐，极大影响行业持续、良性的发展。因此本项目拟通过对高速公路光伏的研究、实施和应用，尤其是高速公路中分带光伏的应用，明确高速公路光伏发电的项目选址、技术要求以及设备参数等相关内容进行研究,并形成相关行业或团体标准供后续项目提供建设依据。

　　本项目应用以苏台高速公路建设为契机，全线设置光伏发电。目前，项目已完成全部施工任务，已有8.5MW光伏顺利并网发电，包含房建区、互通区、声屏障和中分带光伏。

　　中分带光伏实物图

　　二、主要做法

　　1.主要研究内容

　　基于对苏台高速公路中分带区域光伏发电进行系统性研究，侧重中分带光伏眩光以及次生危害等问题。通过梳理项目难点及问题，总结建设技术方案、成功经验、社会及经济效益，最后开展项目建设结果评估，对示范工程的建设成果进行总结和评价。

　　研究声屏障光伏(图2)采用标准组件替代原声屏障隔声板，探索声屏障光伏在满足隔声功能的同时实现发电功能。

　　2.主要创新点

　　首先，对中分带光伏进行防眩、防反光等功能的设计及技术验证;其次，对苏台高速全线光伏的系统接入进行研究，利用沿线供配电系统实现光伏能源的最大化利用。

　　3.中分带光伏设施的防眩功能的设计及技术验证

　　本项目根据苏台高速高架段中分带现状条件选择合适尺寸光伏组件，并确定组件安装间距及安装高度，根据安装间距及高度对组件防眩高度进行验证并计算组件防眩角，结合《公路交通安全设施设计细则》验证是否满足防眩防反光要求。

　　在苏台高速高架段中分带建立光伏发电示范段，模拟夜间不同车道、不同车型在行驶时对对向车道的眩光影响，同时在晴天不同时间段观察中分带组件反光情况，验证中分带光伏发电系统的防眩防反光性能。

　　苏台高速桥梁段采用墙式护栏，防护等级为SS级，护栏顶部距地面高度为1.1米，左右两幅桥梁护栏间距为0.95米，两侧护栏间顶部最外侧间距为1.57米。光伏组件标准尺寸为2278mm*1134mm*35mm，因此中分带护栏满足标准光伏组件的安装。

　　在研究过程中，中分带防眩板既要有效地遮挡对向车辆前照灯的眩光，也要满足横向通视好、能看到斜前方，并对驾驶人心理影响小的要求。如采用完全遮光，反而缩小了驾驶人的视野，影响巡逻管理车辆对对向车行道的通视，且对驾驶人行车有压迫感。同时，无论白天或黑夜，对向车行道的交通状况是行车的重要参照系，其中很重要的一点是驾驶人在夜间能通过对向车前照灯的光线判断两车的纵向距离，使其注意调整行驶状态。

　　《公路交通安全设施设计规范》 JTGD81-2017要求，直线路段遮光角≥8°，平、竖曲线路段遮光角应为8°~15°。直线路段遮光角计算公式：,b为防眩板的宽度;L为防眩板的纵向间距，参见下图4：

　　由于防眩角与防眩板的宽度及其纵向间距有关，光伏组件25°角安装，两组件间的光线遮光边线平行，遮光角是固定的，因此可以用直线路段遮光角公式进行计算，若计算结果满足国家标准要求，即：遮光角≥ 8°，则认为其满足防眩遮挡功能。

　　选用550Wp光伏组件尺寸为1133*2278mm进行防眩角验证。防眩板设计宽度b =1.133m，纵向布置间距L=4.0m，代入遮光角计算公式，计算验证得β0 =17.63°> 8°，满足现行国家规范要求，可实现防眩功能。

　　根据计算结果及现场验证，中分带光伏满足防眩要求。

　　中分带光伏设施的防眩高度的设计及技术验证。

　　线段防眩设施高度值表

　　直线路段防眩设施高度分以下3种情形讨论：

　　(1)发射眩光车辆处于第三车道最外侧，接受眩光车辆处于对向第一车道最内侧。

　　(2)发射眩光车辆、接受眩光车辆同时处于第一车道中心线(或第二车道中心线)。

　　(3)发射眩光车辆处于第一车道最内侧，接受眩光车辆处于对向第三车道最外侧。

　　根据车辆运行情况，防眩板有效遮光高度范围为0.9~1.89m，并且最不利车道组合形式为接受眩光车辆在最内侧车道和发射眩光车辆在最外侧车道。

　　综上所述，当防眩板安装高度≥1.25m时，满足小客车防眩功能，当防眩板安装高度≥1.89m时，满足大客车防眩功能。

　　苏台高速公路七都至桃源段采用光伏组件(组件垂直高度950mm、安装高度1100mm)，总高度2.05米，满足防眩高度要求。

　　三、取得成效

　　苏台高速公路全线光伏项目投资总额约3961万元，每年可实现发电营收300余万元，每年可实现净利润90余万元，25年项目周期内可实现发电营收7000余万元，实现净利润2000余万元。建成投运后，平均年发电量可达750万度，完全覆盖苏台高速公路全线日间用能需要，多余电力进行出售，取得良好的经济效益，缓解当地电网供电矛盾，提高可再生能源在交通公路能源结构中的比重。项目自实际运营以来，项目实际累计发电量279.01万度电，超可研报告预期发电量30%以上。

　　每年可为电网平均提供750万kWh，与相同发电量的火电相比，相当于每年可节约标煤2400余吨，相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少二氧化硫(SO2)排放量约220余吨，二氧化碳(CO2)约7400余吨，减少了有害物质排放量，减轻环境污染，同时不需要消耗水资源，也没有污水排放。

　　本项目填补城市高速桥梁段光伏建设的空白，提高了交通新能源供能规模，增加高速沿线能源共给，提高清洁能源覆盖率，是实现零碳高速的关键性研究，符合国家的产业政策和对优化能源结构、保护环境，减少温室气体排放、节约能源的要求，充分利用高速公路资源，对促进我国太阳能光伏发电技术的开发与利用，推进光伏产业发展具有非常重要的意义。