DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20231221.01 著作编号：1003-0417(2024)12-14-06
光伏谈路隔音障蔽的盘问进展
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筹商学院，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. 中国建筑科学盘问院有限公司，北京 100013；5. 西华大学建筑与土木匠程学院，成都 610039)
选录：比年来，太阳能资源的高效愚弄倍受保养，使光伏发电时刻快速发展。传统的光伏电站需要占用无数地盘，难以用于东谈主口众多地区。中国的谈路齐集密集，愚弄谈路隔音障蔽联接光伏发电时刻可增多光伏发电装配面积，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障蔽盘问的最新进展，以偏执发电量评估盘问形态与实验案例，探讨了光伏谈路隔音障蔽和颠倒规动力耦合愚弄的可能性，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障蔽盘问与应用的优化场合。
要道词：光伏发电；谈路隔音障蔽；盘问进展
中图分类号：TM615 文献记号码：A
在“双碳”野心的教化下，光伏发电时刻 因大概完结太阳能的高效愚弄而备受保养。2022 年，寰宇新增可再天真力装机容量达 348 GW，其中光伏发电新增装机容量达到 243 GW[1]。但是，跟着光伏产业的产能加速膨胀，2012—2022 年，寰宇光伏发电居品的愚弄率由约 60% 下跌至 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]。
传统光伏电站着实立需占用无数地盘，有限的可愚弄地盘空间制约了光伏发电的发展，因此需要开辟“光伏 +”应用阵势，而中国密集 的谈路齐集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]。当作至关贫穷的基础设施之一，谈路在支合手交通劳动的同期，其确立和珍藏也滥用了无数动力。为减少交通噪声对周围环境的影响，频繁会在谈路两侧加装隔音障蔽，谈路隔音障蔽裸露于热烈的太阳放射下，且其垂直装配的表情仅占用极少地盘，因此，将其与光伏发电时刻联接，不仅可扩大光伏发电装配面积，还可为城市住户就近提供清洁电力 [4-5]。
光伏谈路隔音障蔽是将谈路隔音障蔽和光伏发电时刻相联接，愚弄光伏组件将太阳能改革为电能的一种应用阵势。光伏谈路隔音障蔽可减少光伏电站对地盘的占用，发电经过安全清洁，且珍藏、处理资本低 [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障蔽的工程试点，考据了其不错闲隙噪声衰减要求 ( 即隔声要求 ) [7-10]。本文先容了光伏谈路隔音障蔽最新盘问进展，并建议其往日的盘问和应用场合。
1 光伏谈路隔音障蔽
1.1 装配表情
光伏组件与谈路隔音障蔽的联接表情种种，如图1所示，光伏组件不错装配在隔音障蔽上(即附加想象式 )，或集成装配于隔音障蔽名义 ( 即集成想象式 ) [11]。
从分娩角度动身，集成想象式联接表情是在新建谈路隔音障蔽时平直将光伏组件集成到隔音障蔽中，完结一体化分娩；附加想象式联接表情是将光伏组件附加到现存的隔音障蔽上 [12]，通过工程更动完结升级。
集成想象式联接表情更适用于新建的光伏谈路隔音障蔽，包括盒式想象、锯齿形想象和全集成想象 ( 包括单面光伏集成和双面光伏集成 )。盒式想象大概最大化地愚弄太阳直射放射，但当中午太阳高度角较大时，装配在障蔽上部的光伏组件可能会对下部光伏组件形成暗影阴事；锯齿形想象选拔光伏组件覆盖部分隔音障蔽的表情，有助于幸免自己暗影问题；全集成想象是指用光伏组件取代传统的隔音障蔽，这种想象对光伏组件的强度有更高的要求。
顶部装配式联接表情更适用于更动类名目，愚弄现存的谈路隔音障蔽当作撑合手结构，以较低的资本增多光伏发电的装配面积。此类联接表情可幸免隔音障蔽自己暗影投射在光伏组件上，影响光伏组件发电遵守。为增多太阳放射量、提高光伏组件发电遵守、防卫积雪覆盖影响发电，可阐明需要笃定光伏组件装配倾角。
1.2 光伏组件类型
现在，针对光伏谈路隔音障蔽的盘问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搬动遵守和更佳的历久性。双面光伏组件的正反两面齐可发电，这种阵势可在有限的装配面积上完结更高的发电遵守[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障蔽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。
频繁用双面发电量增益Gb 来暴露双面光伏组件相干于单面光伏组件的上风发电效益，其诡计式为：
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 优化想象
国表里学者针对光伏谈路隔音障蔽的优化想象开展了无数实验与仿真模拟盘问，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障蔽集成优化想象形态，兼顾了隔音成果与光伏组件发电遵守，其想象暗示图具体如图 2 [14] 所示。图中：l、d 辞别为上侧、下侧光伏组件的宽度；α、β 辞别为上侧、下侧光伏组件装配倾角。
两段歪斜式光伏谈路隔音障蔽集成优化想象形态是愚弄 PVsyst 6.7.7 软件诡计光伏谈路隔音障蔽的发电量，愚弄 Sound PLAN 7.2 软件诡计结构噪声为止遵守，并基于 TOPSIS 形态寻找最优决策。当下侧光伏组件宽度为 3 m、其装配倾角为 58°，且上侧光伏组件宽度为 2 m、其装配倾角为 31°时为最优决策。
Vallati 等 [15] 针对光伏谈路隔音障蔽的体式对隔音和发电性能的影响开展了实验测试，5 种声学性能实验想象决策暗示图如图 3 [15] 所示。阐明 5 种不同隔音障蔽想象的测试数据可知，顶部屏蔽单位为 T 型树立 ( 图 3 中的案例 B) 和顶部屏蔽单位与垂直场合歪斜 60°( 图 3 中的案例 A) 的想象决策推崇最好。值得细致的是，优化完毕与光伏谈路隔音障蔽的装配位置及朝向关联，不同的光伏谈路隔音障蔽名目应联接其实验条目进行评估与优化。
1.4 经济性评估
光伏谈路隔音障蔽着实立资本高于平淡谈路隔音障蔽，其经济可行性取决于光伏组件的价钱、电价和政府对可再天真力的激勉设施[16]。在好意思国，各州设有可再天真力信贷经营和净计量计策，以激勉可再天真力愚弄，举例：太阳能投资税收抵免 (ITC) 为太阳能地产领域的住宅、买卖和公用功绩投资者提供了 30% 的税收抵免 [17]。比年来，中国的光伏发电名主见投资资本合手续下跌，2020 年光伏发电资本比 2010 年虚拟了约 60%[18]，使名主见投资回收期镌汰，并在投资回收期收尾后为投资者提供出奇利润。此外，Ellen 等 [19] 宗旨将光伏谈路隔音障蔽所带来的环保与生态效益货币化，以此全面测度光伏谈路隔音障蔽的经济答复率。
2 光伏发电量评估
在光伏谈路隔音障蔽名目中，地舆信息系统 (GIS) 时刻可用于汇集和分析太阳放射量、地盘可用性、建筑暗影阴事等数据，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 的光伏谈路隔音障蔽的光伏发电量估算形态，可用于评估城市或国度范围内的光伏谈路隔音障蔽的发电后劲。该估算形态的具体形态为：笃定用于装配光伏组件的现存谈路隔音障蔽的位置和尺寸数据，使用 Google Earth 对这些位置数据进行符号和分类，然后使用 DNR Garmin 软件将数据搬动成“体式文献”；愚弄 QGIS 软件诡计每个位置的太阳总放射量，并将谈路隔音障蔽位置、阶梯图和太阳总放射量数据进行换取，具体如图 4 所示。盘问东谈主员选拔该形态估算了加利福尼亚州可装配光伏谈路隔音障蔽的谈路全年总发电量后劲，并将完毕外推到系数好意思国。完毕标明：好意思国的光伏谈路隔音障蔽总发电功率后劲在 7～9 GW 之间，足认为好意思国 5 万多个家庭提供电力。
比年来，机器学习和东谈主工智能时刻的发展使光伏发电后劲评估的遵守与准确性速即提高 [20]。 Zhong 等 [21] 建议一种会通深度学习的光伏谈路隔音障蔽发电后劲评估框架，愚弄自界说数据集上造就的 YOLO v3 模子，从无数的街景图像数据聚拢识别出包含谈路隔音障蔽的街景图像，不错笃定现存的谈路隔音障蔽的位置；同期，阐明城市筹商关联计策，笃定测度装配光伏谈路隔音障蔽的位置。以南京市为例，2019 年已有的光伏谈路隔音障蔽装机容量为 14.26 MW，筹商装配的光伏谈路隔音障蔽装机容量为 57.24 MW，诡计得出二者相应的年发电量辞别为 4662 MWh 和 18088 MWh。
3 多种动力耦合愚弄
光伏发电时刻与其他阵势的颠倒规动力或可再天真力的耦合愚弄是一个值得保养的盘问场合。现在，已有学者针对谈路隔音障蔽的声能发电时刻和风力发电时刻开展盘问，在往日，这两项时刻有望与光伏发电时刻相联接，升迁光伏谈路隔音障蔽的动力愚弄遵守。
3.1 谈路隔音障蔽与声能发电时刻联接
声能发电时刻是通过换能器完结声能到电能的搬动。谈路交通噪声本体上是一种能量，并且是一种不错被汇集用于发电的颠倒规动力。 Wang 等 [22] 盘问了一种新式隔音障蔽，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，愚弄赫姆霍兹谐振器 (HR) 和聚偏氟乙烯 (PVDF) 薄膜来汇集和搬动声能，以完结降噪和发电。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，该盘问所用 PVDF 薄膜的物理特质参数如表 1 所示。盘问完毕自满：该隔音障蔽在 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。
往日，在交通流量大、噪声大的区域，有望愚弄此类隔音障蔽采集噪声发电，并联接光伏发电时刻增多电力输出。
3.2 谈路隔音障蔽与风电联接
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。光伏谈路隔音障蔽与风电的耦合愚弄不错均衡光伏发电的时空不踏实性。 Chrysochoidis-Antsos 等 [23] 盘问了隔音障蔽顶部的风速、流入角度和湍流强度，从而模拟诡计装配在隔音障蔽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、启动杂音较小、珍藏相对容易，愈加适用于隔音障蔽发电。
4 盘问瞻望
既有盘问标明，光伏谈路隔音障蔽是在建成环境中大边界愚弄太阳能资源的有用技巧。深远开展光伏谈路隔音障蔽盘问，可促进太阳能资源的高效愚弄、提高光伏谈路隔音障蔽的投资收益、完结光伏谈路隔音障蔽的安全历久性，并兼顾城市谈路景不雅的好意思学考量。
4.1 投资收益
光伏谈路隔音障蔽的想象需充分评估太阳放射资源及周围环境成分，举例：隔邻建筑暗影、树木暗影阴事。弃取光伏发电后劲较正途段装配光伏谈路隔音障蔽，从而提高经济效益，镌汰名主见投资回收期。同期，可一谈确立充电站点，平直愚弄光伏谈路隔音障蔽所发电能为电动车充电，既不错闲隙市民的充电需求，又不错减少传输经过中的电能耗费，具有风雅无比的社会效益和经济效益。
4.2 安全问题
光伏谈路隔音障蔽的想象应充分有筹商谈路交通安全问题。关联盘问标明，若光伏谈路隔音障蔽中的光伏玻璃面层处理不当，会反射高强度的太阳放射导致眩光，影响司机视野，以至形成交通事故。因此，往日的盘问需要保养光伏谈路隔音障蔽中光伏组件的名义材料，提高对太阳明后的收受率并虚拟反射率，合空想象反射角度，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
光伏谈路隔音障蔽的装配量大、面积范围广，装配时需评估其对城市谈路景不雅的影响。往日盘问可开展主客不雅拜访盘问，评估城市住户关于光伏谈路隔音障蔽的外不雅审好意思给与度，确保其外不雅想象与周围环境合营，幸免突兀。通过好意思学想象，升迁光伏谈路隔音障蔽当作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障蔽盘问的最新进展，追溯了现时的光伏谈路隔音障蔽发电量评估盘问形态与实验案例，探讨了光伏谈路隔音障蔽与颠倒规动力耦合愚弄可能性，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障蔽往日盘问与优化场合，以期促进太阳能资源的高效愚弄。
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]article_adlist-->（转自：太阳能杂志）j9九游会
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