详情

DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20231221.01　著述编号：1003-0417(2024)12-14-06欧洲杯体育

光伏谈路隔音樊篱的参议进展

李春莹 1,2，解际幸 1,2，唐海达 1,2*，李翠敏 3 ， 朱晓姣 4 ，吕原丽 5

(1. 深圳大学建筑与城市野心学院，深圳 518000；2. 深圳市医养建筑重心实验室 ( 筹建 )，深圳 518000；3. 苏州科技大学环境科学与工程学院，苏州 215009；4. 中国建筑科学参议院有限公司，北京 100013；5. 西华大学建筑与土木匠程学院，成都 610039) 

节录：连年来，太阳能资源的高效诓骗倍受和顺，使光伏发电本事快速发展。传统的光伏电站需要占用大量地盘，难以用于东谈主口粘稠地区。中国的谈路相聚密集，诓骗谈路隔音樊篱继续光伏发电本事可增多光伏发电安设面积，并就近为城市住户提供清洁电力。先容了国表里光伏谈路隔音樊篱参议的最新进展，以偏执发电量评估参议方法与试验案例，探讨了光伏谈路隔音樊篱和特别规动力耦合诓骗的可能性，并从投资收益、安全、城市谈路景不雅好意思学 3 方面建议光伏谈路隔音樊篱参议与应用的优化想法。

要道词：光伏发电；谈路隔音樊篱；参议进展

中图分类号：TM615　文献象征码：A

　　在“双碳”指标的指令下，光伏发电本事 因大概罢了太阳能的高效诓骗而备受和顺。2022 年，大众新增可再灵活力装机容量达 348 GW，其中光伏发电新增装机容量达到 243 GW[1]。关联词，跟着光伏产业的产能加速膨胀，2012—2022 年，大众光伏发电家具的诓骗率由约 60% 着落至 40% 以下，因此需要在建成环境中加速光伏发电产业的部署 [2]。

　　传统光伏电站的斥地需占用大量地盘，有限的可诓骗地盘空间制约了光伏发电的发展，因此需要开发“光伏 +”应用时势，而中国密集 的谈路相聚为光伏发电提供了新的可能性。截 至 2020 年底，中国公路通车总里程达 519.81 万 km[3]。行为至关遑急的基础设施之一，谈路在支合手交通做事的同期，其斥地和珍重也花消了大量动力。为减少交通噪声对周围环境的影响，每每会在谈路两侧加装隔音樊篱，谈路隔音樊篱涌现于热烈的太阳放射下，且其垂直安设的边幅仅占用极少地盘，因此，将其与光伏发电本事继续，不仅可扩大光伏发电安设面积，还可为城市住户就近提供清洁电力 [4-5]。

　　光伏谈路隔音樊篱是将谈路隔音樊篱和光伏发电本事相继续，诓骗光伏组件将太阳能滚动为电能的一种应用时势。光伏谈路隔音樊篱可减少光伏电站对地盘的占用，发电经由安全清洁，且珍重、科罚老本低 [6]。自 20 世纪 70 年代以来，丹麦、法国、瑞典和瑞士等国度就开展了光伏谈路隔音樊篱的工程试点，考据了其不错心仪噪声衰减要求 ( 即隔声要求 ) [7-10]。本文先容了光伏谈路隔音樊篱最新参议进展，并建议其改日的参议和应用想法。

1 光伏谈路隔音樊篱 

1.1 安设边幅

　　光伏组件与谈路隔音樊篱的继续边幅各样，如图1所示，光伏组件不错安设在隔音樊篱上(即附加瞎想式 )，或集成安设于隔音樊篱名义 ( 即集成瞎想式 ) [11]。

　　从出产角度登程，集成瞎想式继续边幅是在新建谈路隔音樊篱时径直将光伏组件集成到隔音樊篱中，罢了一体化出产；附加瞎想式继续边幅是将光伏组件附加到现存的隔音樊篱上 [12]，通过工程校正罢了升级。

　　集成瞎想式继续边幅更适用于新建的光伏谈路隔音樊篱，包括盒式瞎想、锯齿形瞎想和全集成瞎想 ( 包括单面光伏集成和双面光伏集成 )。盒式瞎想大概最大化地诓骗太阳直射放射，但当中午太阳高度角较大时，安设在樊篱上部的光伏组件可能会对下部光伏组件形成暗影遮拦；锯齿形瞎想给与光伏组件秘密部分隔音樊篱的边幅，有助于幸免本身暗影问题；全集成瞎想是指用光伏组件取代传统的隔音樊篱，这种瞎想对光伏组件的强度有更高的要求。

　　顶部安设式继续边幅更适用于校正类形状，诓骗现存的谈路隔音樊篱行为撑合手结构，以较低的老本增多光伏发电的安设面积。此类继续边幅可幸免隔音樊篱本身暗影投射在光伏组件上，影响光伏组件发电遵循。为增多太阳放射量、提高光伏组件发电遵循、小心积雪秘密影响发电，可左证需要详情光伏组件安设倾角。

1.2 光伏组件类型

　　现在，针对光伏谈路隔音樊篱的参议与应用中晶硅光伏组件占据主导地位，主要原因在于晶硅光伏组件具有更高的光电调度遵循和更佳的持久性。双面光伏组件的正反两面都可发电，这种时势可在有限的安设面积上罢了更高的发电遵循[13]，与单面光伏组件比较，双面光伏组件构成的光伏谈路隔音樊篱可带来更大的发电量和更佳的经济效益，投资回收期可能更短。

　　每每用双面发电量增益Gb 来流露双面光伏组件相干于单面光伏组件的上风发电效益，其计较式为：

　　式中：YB 为双面光伏组件的发电量；YM 为单面光伏组件的发电量。

1.3 优化瞎想

　　国表里学者针对光伏谈路隔音樊篱的优化瞎想开展了大量实验与仿真模拟参议，以优化其声学性能和发电性能。

　　Hasmaden 等 [14] 建议了两段歪斜式光伏谈路隔音樊篱集成优化瞎想方法，兼顾了隔音遵循与光伏组件发电遵循，其瞎想暗示图具体如图 2 [14] 所示。图中：l、d 区别为上侧、下侧光伏组件的宽度；α、β 区别为上侧、下侧光伏组件安设倾角。

　　两段歪斜式光伏谈路隔音樊篱集成优化瞎想方法是诓骗 PVsyst 6.7.7 软件计较光伏谈路隔音樊篱的发电量，诓骗 Sound PLAN 7.2 软件计较结构噪声截至遵循，并基于 TOPSIS 方法寻找最优有筹画。当下侧光伏组件宽度为 3 m、其安设倾角为 58°，且上侧光伏组件宽度为 2 m、其安设倾角为 31°时为最优有筹画。 

　　Vallati 等 [15] 针对光伏谈路隔音樊篱的体式对隔音和发电性能的影响开展了实验测试，5 种声学性能实验瞎想有筹画暗示图如图 3 [15] 所示。左证 5 种不同隔音樊篱瞎想的测试数据可知，顶部屏蔽单位为 T 型成就 ( 图 3 中的案例 B) 和顶部屏蔽单位与垂直想法歪斜 60°( 图 3 中的案例 A) 的瞎想有筹画发达最好。值得重视的是，优化落幕与光伏谈路隔音樊篱的安设位置及朝向有关，不同的光伏谈路隔音樊篱形状应继续其试验要求进行评估与优化。

1.4 经济性评估

　　光伏谈路隔音樊篱的斥地老本高于正常谭路隔音樊篱，其经济可行性取决于光伏组件的价钱、电价和政府对可再灵活力的引发设施[16]。在好意思国，各州设有可再灵活力信贷筹画和净计量计策，以引发可再灵活力诓骗，举例：太阳能投资税收抵免 (ITC) 为太阳能地产范围的住宅、生意和公用职业投资者提供了 30% 的税收抵免 [17]。连年来，中国的光伏发电形状的投资老本合手续着落，2020 年光伏发电老本比 2010 年收敛了约 60%[18]，使形状的投资回收期裁汰，并在投资回收期末端后为投资者提供突出利润。此外，Ellen 等 [19] 办法将光伏谈路隔音樊篱所带来的环保与生态效益货币化，以此全面臆测光伏谈路隔音樊篱的经济讲演率。

2 光伏发电量评估

　　在光伏谈路隔音樊篱形状中，地舆信息系统 (GIS) 本事可用于汇集和分析太阳放射量、地盘可用性、建筑暗影遮拦等数据，从而全面评估光伏发电后劲和经济可行性。Wadhawan 等 [11] 建议基于 GIS 的光伏谈路隔音樊篱的光伏发电量估算方法，可用于评估城市或国度范围内的光伏谈路隔音樊篱的发电后劲。该估算方法的具体要领为：详情用于安设光伏组件的现存谈路隔音樊篱的位置和尺寸数据，使用 Google Earth 对这些位置数据进行象征和分类，然后使用 DNR Garmin 软件将数据调度成“体式文献”；诓骗 QGIS 软件计较每个位置的太阳总放射量，并将谈路隔音樊篱位置、道路图和太阳总放射量数据进行重复，具体如图 4 所示。参议东谈主员给与该方法估算了加利福尼亚州可安设光伏谈路隔音樊篱的谈路全年总发电量后劲，并将落幕外推到通盘好意思国。落幕标明：好意思国的光伏谈路隔音樊篱总发电功率后劲在 7～9 GW 之间，足觉得好意思国 5 万多个家庭提供电力。

　　连年来，机器学习和东谈主工智能本事的发展使光伏发电后劲评估的遵循与准确性速即提高 [20]。 Zhong 等 [21] 建议一种和会深度学习的光伏谈路隔音樊篱发电后劲评估框架，诓骗自界说数据集上试验的 YOLO v3 模子，从大量的街景图像数据辘集子别出包含谈路隔音樊篱的街景图像，不错详情现存的谈路隔音樊篱的位置；同期，左证城市野心有关计策，详情预计安设光伏谈路隔音樊篱的位置。以南京市为例，2019 年已有的光伏谈路隔音樊篱装机容量为 14.26 MW，野快慰装的光伏谈路隔音樊篱装机容量为 57.24 MW，计较得出二者相应的年发电量区别为 4662 MWh 和 18088 MWh。

3 多种动力耦合诓骗

　　光伏发电本事与其他时势的特别规动力或可再灵活力的耦合诓骗是一个值得和顺的参议想法。现在，已有学者针对谈路隔音樊篱的声能发电本事和风力发电本事开展参议，在改日，这两项本事有望与光伏发电本事相继续，进步光伏谈路隔音樊篱的动力诓骗遵循。

3.1 谈路隔音樊篱与声能发电本事继续

　　声能发电本事是通过换能器罢了声能到电能的调度。谈路交通噪声骨子上是一种能量，何况是一种不错被汇集用于发电的特别规动力。 Wang 等 [22] 参议了一种新式隔音樊篱，由 4 部分构成：噪声汇集输入模块、声压放大模块、电力生成模块和储能模块，诓骗赫姆霍兹谐振器 (HR) 和聚偏氟乙烯 (PVDF) 薄膜来汇集和调度声能，以罢了降噪和发电。PVDF 材料具有柔性、低密度、低阻抗和高电压电常数等优异的性能，该参议所用 PVDF 薄膜的物理特质参数如表 1 所示。参议落幕高傲：该隔音樊篱在 110 dB 的入射声压级下大概产生的瞬时最大输出电压为 74.6 mV，输出功率为 1.24 μW。

　　改日，在交通流量大、噪声大的区域，有望诓骗此类隔音樊篱采集噪声发电，并继续光伏发电本事增多电力输出。

3.2 谈路隔音樊篱与风电继续

　　风力发电机可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。光伏谈路隔音樊篱与风电的耦合诓骗不错均衡光伏发电的时空不强健性。 Chrysochoidis-Antsos 等 [23] 参议了隔音樊篱顶部的风速、流入角度和湍流强度，从而模拟计较安设在隔音樊篱顶部的袖珍风力发电机的年发电量。袖珍垂直轴风力发电机的结构组件较少、开动杂音较小、珍重相对容易，愈加适用于隔音樊篱发电。

4 参议瞻望

　　既有参议标明，光伏谈路隔音樊篱是在建成环境中大范畴诓骗太阳能资源的有用技巧。长远开展光伏谈路隔音樊篱参议，可促进太阳能资源的高效诓骗、提高光伏谈路隔音樊篱的投资收益、罢了光伏谈路隔音樊篱的安全持久性，并兼顾城市谈路景不雅的好意思学考量。

4.1 投资收益

　　光伏谈路隔音樊篱的瞎想需充分评估太阳放射资源及周围环境要素，举例：隔邻建筑暗影、树木暗影遮拦。采取光伏发电后劲较通衢段安设光伏谈路隔音樊篱，从而提高经济效益，裁汰形状的投资回收期。同期，可通盘斥地充电站点，径直诓骗光伏谈路隔音樊篱所发电能为电动车充电，既不错心仪市民的充电需求，又不错减少传输经由中的电能亏本，具有雅致的社会效益和经济效益。

4.2 安全问题

　　光伏谈路隔音樊篱的瞎想应充分探求谈路交通安全问题。有关参议标明，若光伏谈路隔音樊篱中的光伏玻璃面层处理失当，会反射高强度的太阳放射导致眩光，影响司机视野，致使形成交通事故。因此，改日的参议需要和顺光伏谈路隔音樊篱中光伏组件的名义材料，提高对太阳后光的接纳率并收敛反射率，合理瞎想反射角度，幸免在司机视野范围内形成高亮眩光。

4.3 城市谈路景不雅的好意思学考量

　　光伏谈路隔音樊篱的安设量大、面积范围广，安设时需评估其对城市谈路景不雅的影响。改日参议可开展主客不雅造访参议，评估城市住户关于光伏谈路隔音樊篱的外不雅审好意思经受度，确保其外不雅瞎想与周围环境互助，幸免突兀。通过好意思学瞎想，进步光伏谈路隔音樊篱行为城市谈路景不雅元素的价值，使其成为城市好意思化的一部分。

5 论断 

　　本文先容了国表里光伏谈路隔音樊篱参议的最新进展，追念了面前的光伏谈路隔音樊篱发电量评估参议方法与试验案例，探讨了光伏谈路隔音樊篱与特别规动力耦合诓骗可能性，并从投资收益、安全、城市谈路景不雅好意思学 3 方面建议光伏谈路隔音樊篱改日参议与优化想法，以期促进太阳能资源的高效诓骗。

[ 参考文献 ] 

[1] REN21. Renewables　global status report[EB/OL]. (2023-07-28). https://www.greenbr.org.cn/cmsfiles/1/titlepic/2512222e-b215-4806-bb5b-c2d1f3cecfd9.pdf. 

[2] International energy agency. World energy outlook 2023[EB/OL]. (2023-10-01). https://www.iea.org/reports/ world-energy-outlook-2023. 

[3] 交通运载部 . 2020 年交通运载行业发展统计公报 [EB/ OL]. (2021-05-19). https://xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/ zhghs/202105/t20210517_3593412.html. 

[4] PAN H Y，QI L F，ZHANG Z T，et al. Kinetic energy harvesting technologies for applications in land transportation：a comprehensive review[J]. Applied energy，2021，286: 116518.

[5] 胡恒武，查旭东，吕瑞东，等 . 基于光伏发电的谈路 能量汇集本事参议进展 [J]. 材料导报，2022，36(20)：133-144.

[6] CARSON P，AMY P，TINA H. Highway renewable energy：photovoltaic noise barriers[EB/OL].(2017-07-01). https：//rosap.ntl.bts.gov/view/dot/32521.

[7] BENDTSEN H. Noise barrier design: Danish and some European examples[EB/OL]. (2010-05-01). https://www. ucprc.ucdavis.edu/PDF/UCPRC-RP-2010-04.pdf. 

[8] NORDMANN T，CLAVADETSCHER L. PV on noise barriers[J]. Progress in photovoltaics: research and applications，2004，12(6)：485-495.

[9] NORDMANN T，FRÖLICH A，CLAVADETSCHER L， et al. Drei integrierte PV-schallschutz versuchsfelder[EB/ OL]. (2002-12-01). https://www.aramis.admin.ch/Default?D ocumentID=50661&Load=true. 

[10] PEERLINGS J，REINDERS A，CATITA C，et al. The photovoltaic potential for electric vehicle charging along highways：a Dutch case study[J]. Progress in photovoltaics：research and applications，2024，32(4)：244-252.

[11] WADHAWAN S R，PEARCE J M. Power and energy potential of mass-scale photovoltaic noise barrier deployment：a case study for the U.S[J]. Renewable and sustainable energy reviews，2017，80: 125-132.

[12] KAKOULAKI G，SZABO S，FAHL F F，et al. European transport infrastructure as a solar photovoltaic energy hub[J]. Renewable and sustainable energy reviews，2024， 196：114344.

[13] RODRÍGUEZ-GALLEGOS C D，BIERI M，GANDHI O， et al. Monofacial vs bifacial Si-based PV modules：which one is more cost-effective?[J]. Solar energy，2018，176：412-438.

[14] HASMADEN F，ZORER GEDIK G，YÜĞRÜK AKDAĞ N. An approach to the design of photovoltaic noise barriers and a case study from Istanbul，Turkey[J]. Environmental science and pollution research international，2022， 29(22)：33609-33626.

[15] VALLATI A，DE LIETO VOLLARO R，TALLINI A， et al. Photovoltaics noise barrier：acoustic and energetic study[J]. Energy procedia，2015，82：716-723.

[16] CAVALLARO F，NOCERA S. Are transport policies and economic appraisal aligned in evaluating road externalities?[J]. Transportation research part D：transport and environment，2022，106：103266.

[17] DAVIDSON C，GAGNON P，DENHOLM P，et al. Nationwide analysis of U.S. commercial building solar photovoltaic (PV) breakeven conditions[EB/OL]. (2015- 10-31). https://www.nrel.gov/docs/fy16osti/64793. pdf?gathStatIcon=true. 

[18] WANG Y，ZHOU S，HUO H. Cost and CO2 reductions of solar photovoltaic power generation in China：perspectives for 2020[J]. Renewable and sustainable energy reviews， 2014，39：370-380.

[19] DE SCHEPPER E，VAN PASSEL S，MANCA J， et al. Combining photovoltaics and sound barriers——a feasibility study[J]. Renewable energy，2012，46：297- 303.

[20] IZANLOO M，ASLANI A，ZAHEDI R. Development of a machine learning assessment method for renewable energy investment decision making[J]. Applied energy，2022， 327：120096.

[21] ZHONG T，ZHANG K，CHEN M，et al. Assessment of solar photovoltaic potentials on urban noise barriers using street-view imagery[J]. Renewable energy，2021，168：181-194.

[22] WANG Y，ZHU X，ZHANG T S，et al. A renewable low-frequency acoustic energy harvesting noise barrier for high-speed railways using a Helmholtz resonator and a PVDF film[J]. Applied energy，2018，230：52-61.

[23] CHRYSOCHOIDIS-ANTSOS N，AMOROS A V，VAN BUSSEL G J W，et al. Wind resource characteristics and energy yield for micro wind turbines integrated on noise barriers——an experimental study[J]. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics，2020，203：104206.

]article_adlist-->

（转自：太阳能杂志）欧洲杯体育

海量资讯、精确解读，尽在新浪财经APP