本實用新型涉及太陽能發(fā)電技術(shù)在道路配套的應(yīng)用，尤其涉及一種多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著新能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式太陽能發(fā)電為人們提供了更加便捷的能源供應(yīng)。分布式太陽能發(fā)電需要一定的平面或者立面空間作為場地載體。目前，交通領(lǐng)域中使用了大量的照明、監(jiān)控、指示等配套電氣設(shè)施，用電需求明顯，新建改建道路的供電線路架設(shè)愈加繁重；常見的燈桿支架式、地面支架式的太陽能產(chǎn)品安裝方式既不美觀，又占用了過多空間。交通領(lǐng)域中的太陽能應(yīng)用除了服務(wù)設(shè)施屋頂面積外，尚有很多空間位置還可以應(yīng)用太陽能發(fā)電設(shè)計。其中，非機動車道路占比很大，例如公園、步行街等，其路表面可以進行太陽能利用，并成為景觀設(shè)施、照明、監(jiān)控、信息警示等功能的集成載體。

現(xiàn)有太陽能發(fā)電材料主要分為以單晶多晶為代表的晶硅材料、以銅銦鎵硒（CIGS）為代表的非晶硅材料。其中，晶硅材料屬于硬質(zhì)材料，不可彎曲、遇振動易碎。銅銦鎵硒（CIGS）材料是軟質(zhì)材料，具有一定的可彎曲性，有較強的抗應(yīng)力形變的特征。

現(xiàn)有的太陽能產(chǎn)品的封裝形式主要有玻璃基組件和柔性組件。玻璃基組件是晶硅、大部分非晶硅太陽能組件常用的封裝技術(shù)，采用玻璃前面板和金屬背板對太陽能電池進行封裝，技術(shù)成熟，但玻璃層壓產(chǎn)品仍存在易碎、進水進氣的風(fēng)險。此外玻璃封裝產(chǎn)品安裝時需額外安裝金屬支架系統(tǒng)，總體質(zhì)量很重。

景觀道路是主要由行人、非機動車使用，路面常采用大型石材、預(yù)制水泥板等材料制成，雖使用頻率和承載強度要求均弱于機動車道路、公路，但路面振動、積水等現(xiàn)象等更復(fù)雜。顯然，傳統(tǒng)的晶硅材料、玻璃基封裝等光伏太陽能產(chǎn)品難以滿足要求。

綜上，傳統(tǒng)基材、玻璃封裝的光伏太陽能產(chǎn)品體積大、質(zhì)量沉、表面易碎、線纜外露易老化等問題，難以滿足道路實際應(yīng)用，是太陽能發(fā)電技術(shù)在道路配套相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用的主要瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種全新的景觀路面與太陽能發(fā)電相結(jié)合的應(yīng)用方案，解決傳統(tǒng)基材的太陽能發(fā)電路面系統(tǒng)質(zhì)量大、安裝不便、可靠性差等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括基礎(chǔ)路塊，所述基礎(chǔ)路塊上方鋪設(shè)太陽能發(fā)電部件，所述太陽能發(fā)電部件上通過膠粘劑覆蓋有透光板材。

進一步地，所述基礎(chǔ)路塊包括鋼筋混凝土底板，所述鋼筋混凝土底板上依次設(shè)有水泥砂漿找平層，基層處理劑、和防水涂層。

進一步地，所述太陽能發(fā)電部件的線纜采用背出線設(shè)計，且做防水密封處理；所述鋼筋混凝土底板上在靠近所述太陽能發(fā)電部件的一側(cè)端部處設(shè)置有走線凹槽及側(cè)面出線口。

進一步地，所述基礎(chǔ)路塊四周具有金屬包邊，所述金屬包邊與所述太陽能發(fā)電部件及所述透光板材的結(jié)合處采用防水密封膠進行密封，并在所述太陽能發(fā)電部件安裝完畢后對所述走線凹槽及所述出線口進行密封填充處理。

進一步地，對所述鋼筋混凝土底板上的所述水泥砂漿找平層做導(dǎo)水坡度處理，使得所述走線凹槽處所在的一端較高。

進一步地，所述太陽能發(fā)電部件為柔性太陽能發(fā)電部件，且所述柔性太陽能發(fā)電部件采用柔性封裝材料進行封裝；所述柔性封裝材料包括：乙烯四氟乙烯（ETFE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

進一步地，所述透光板材為聚甲基丙烯酸酯、亞克力、有機玻璃、或者鋼化玻璃；所述透光板材表面經(jīng)過紋路處理，和/或，所述透光板材上表面呈拱形。

進一步地，所述膠粘劑為高透明耐黃變環(huán)氧樹脂膠。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括：充電控制器、儲能電池、和離網(wǎng)電源；和/或，匯流裝置、和并網(wǎng)逆變器。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括以下裝置之一種或多種的任意組合：光感路燈、壓力控制景觀燈、紅外控制景觀燈、游客流量記錄裝置、園林環(huán)境監(jiān)控顯示裝置、無線接入熱點、電動車充電樁、行車超速檢測裝置、融雪加熱裝置。

本實用新型主要利用了太陽能發(fā)電材料的高效發(fā)電、易于安裝、耐候防水等特點，提出了一種可預(yù)制、集成化的景觀道路發(fā)電系統(tǒng)。優(yōu)選地，本實用新型提供了一種使用柔性太陽能發(fā)電材料、使用柔性耐候封裝以及施工工藝的、具備儲能和供電功能的、多功能可預(yù)制模塊化景觀路面系統(tǒng)。本實用新型為道路配套設(shè)施提供了一種新的太陽能發(fā)電用電的應(yīng)用形式，美化了傳統(tǒng)太陽能利用的外在形式。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例中的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型實施例中的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)的剖面示意圖。

圖3是本實用新型實施例中的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)的組成示意圖。

圖4是本實用新型實施例中的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)的電氣組成示意圖。

圖5是本實用新型另一實施例中的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)的電氣組成示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型作進一步闡述。

參考圖1至圖3所示，本實用新型實施例的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)，主要包括基礎(chǔ)路塊10，太陽能發(fā)電部件20，和透光板材30。其中，太陽能發(fā)電部件20直接鋪設(shè)在基礎(chǔ)路塊10上方，其上通過膠粘劑覆蓋透光板材30。

進一步地，基礎(chǔ)路塊10包括鋼筋混凝土底板，鋼筋混凝土底板上依次設(shè)有水泥砂漿找平層，基層處理劑、和防水涂層。

優(yōu)選地，基礎(chǔ)路塊四周具有金屬包邊11，且金屬包邊11與太陽能發(fā)電部件20及透光板材30的結(jié)合處采用防水密封膠進行密封。

進一步地，太陽能發(fā)電部件20的線纜采用背出線設(shè)計，且做防水密封處理；鋼筋混凝土底板上在靠近太陽能發(fā)電部件20的一側(cè)端部處設(shè)置有走線凹槽12及側(cè)面的出線口（圖中未示出）。

優(yōu)選地，在太陽能發(fā)電部件20安裝完畢后，對走線凹槽12及出線口進行密封填充處理。例如，可以在完成太陽能發(fā)電部件20的線纜與接線盒及串接后，采用結(jié)構(gòu)膠或填充膠對該走線凹槽12及出線口進行密封填充處理。

這樣，經(jīng)過填充和密封，使得基礎(chǔ)路塊內(nèi)部無空間和孔隙，從而作為一個整體的承壓結(jié)構(gòu)，避免外層的透光板材30和太陽能發(fā)電部件20受外力擠壓后容易破損的問題，相較于內(nèi)部具有中空空間的路面結(jié)構(gòu)而言，承壓性更好，使用壽命更長。

此外，可以對鋼筋混凝土底板上的水泥砂漿找平層做導(dǎo)水坡度處理，使得走線凹槽12所處的一端較高（例如坡度在2°左右即可）。

優(yōu)選地，太陽能發(fā)電部件20采用柔性太陽能發(fā)電組件，例如CIGS薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池、砷化鎵薄膜太陽能電池、或者有機薄膜太陽能電池等，并采用柔性封裝材料進行封裝，包括但不限于乙烯四氟乙烯（ETFE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。

進一步地，透光板材可以采用聚甲基丙烯酸酯、亞克力、有機玻璃、或者鋼化玻璃等剛性或柔性透明板材均可；且優(yōu)選地，透光板材表面具有紋路處理，和/或，所述透光板材上表面呈拱形。

本實用新型優(yōu)選方案中，基于模塊化預(yù)制基礎(chǔ)路塊及與柔性太陽能發(fā)電組件的設(shè)計安裝工藝綜合實現(xiàn)太陽能發(fā)電/儲能系統(tǒng)設(shè)計。利用柔性太陽能發(fā)電材料的可彎曲、抗形變特性，實現(xiàn)了在路面復(fù)雜振動條件下的抗應(yīng)力形變耐受性。

優(yōu)選地，本實用新型采用高綜合發(fā)電效率的CIGS發(fā)電材料，具有較高的光電轉(zhuǎn)化效率、良好弱光發(fā)電特性，因此可在全天候條件下發(fā)電。且不同于硬質(zhì)易碎的晶硅材料，柔性發(fā)電材料具有很好的抗應(yīng)力、可彎曲的特點，在傳導(dǎo)的振動、路面暫時性形變等復(fù)雜情況下，不會導(dǎo)致破損。

其次，本實用新型中的柔性太陽能發(fā)電組件采用軟性耐腐蝕表面材料進行封裝和安裝工藝：柔性太陽能發(fā)電組件優(yōu)選采用乙烯四氟乙烯（ETFE）進行封裝，或者也可以采用PET等其他柔性封裝材料進行封裝。

然后，優(yōu)選使用高透明耐黃變環(huán)氧樹脂膠作為膠粘劑，優(yōu)選地，在柔性太陽能組件表面覆蓋聚甲基丙烯酸酯（PMMA）、亞克力、有機玻璃或者其他一些透光柔性有機板材，且其外表面經(jīng)過紋路處理，在具有防滑、聚光作用的同時，還可以起到防反射的作用，避免光線照射在路面時反射的光線晃到行人的眼睛；此外，其上表面可略微呈拱形結(jié)構(gòu)，起到排水和防滑的作用。因此，這種透光柔性有機板材既滿足人行道路的耐磨、防滑等要求，又由于具有高透光性和柔性的特點，不會影響太陽能發(fā)電組件的轉(zhuǎn)換效率，且其柔性的特點耐飛沙走石，不易被擊碎、耐鹽堿、適應(yīng)道路融雪劑腐蝕環(huán)境。

此外，本實用新型的柔性太陽能發(fā)電組件背部采用背出線布線形式，使用專用抗老化線纜，同時對線纜做防水密封處理，并采用模塊化基礎(chǔ)路塊內(nèi)部走線、內(nèi)部連接設(shè)計，進一步改善了電纜使用環(huán)境，提升線纜使用年限。

此外，本實用新型在柔性太陽能發(fā)電組件中使用了旁路二極管的電路設(shè)計，使得當(dāng)受光面部分被遮擋、或損壞時，屏蔽掉不發(fā)電區(qū)域，保證正常受光區(qū)域持續(xù)發(fā)電，因此，非常適合在遮擋情況復(fù)雜的道路場景下應(yīng)用。

進一步地，本實用新型的太陽能景觀路面系統(tǒng)的多功能性具體體現(xiàn)在可根據(jù)實際應(yīng)用快速實現(xiàn)離網(wǎng)、或并網(wǎng)的發(fā)電設(shè)計，例如可與光感路燈、壓力控制景觀燈、紅外控制景觀燈、游客流量記錄裝置、園林環(huán)境監(jiān)控顯示裝置、無線接入熱點、電動車充電樁、行車超速檢測裝置、融雪加熱裝置等裝置/設(shè)備結(jié)合形成離/并網(wǎng)應(yīng)用。

與傳統(tǒng)太陽能發(fā)電應(yīng)用所采用的燈桿支架、地面落地支架、建筑表面懸掛等安裝形式相比，本實用新型所采用的柔性太陽能發(fā)電材料，具有高效發(fā)電、易于安裝、耐候防水、高可靠、抗形變等特點，通過可靠的封裝及安裝工藝，可直接鋪設(shè)張貼在模塊化道路基礎(chǔ)表面，從而簡化了太陽能應(yīng)用的施工步驟，且降低了應(yīng)用所需的空間要求。并且，通過采用柔性太陽能發(fā)電組件及其封裝/安裝工藝，提高了景觀路面的使用壽命，降低維護難度，非常適合步行道路等復(fù)雜環(huán)境下使用。

此外，本實用新型還提供了一種全新的路面與太陽能發(fā)電相結(jié)合的應(yīng)用方案，其基于模塊化的基礎(chǔ)路塊與柔性太陽能發(fā)電組件，采用“最小發(fā)電單元”的標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計，一個“最小發(fā)電單元”可由1至10片柔性太陽能發(fā)電組件及相關(guān)配套裝置構(gòu)成，形成最小發(fā)電系統(tǒng)。可根據(jù)用電需求，可形成小型的、獨立的、具有儲能能力的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，亦可多個級聯(lián)形成大型的、可并網(wǎng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)。電氣部署靈活與道路配套設(shè)施深度結(jié)合，可便利的為路面、路側(cè)用電設(shè)備供電，如景觀燈、充電樁、通信監(jiān)控設(shè)施。

以下將結(jié)合若干具體應(yīng)用示例對本實用新型的多功能太陽能景觀路面系統(tǒng)作更進一步詳細說明。

應(yīng)用示例一：本示例涉及一種獨立的離網(wǎng)發(fā)電/儲能系統(tǒng)。

參考圖1至圖4所示，本示例中，獨立的離網(wǎng)發(fā)電/儲能系統(tǒng)由最小發(fā)電單元、充電控制器、儲能電池、離網(wǎng)電源等部分組成，其中，最小發(fā)電單元，是由前述的一個或者多個基礎(chǔ)路塊形成，每個基礎(chǔ)路塊上可鋪設(shè)1~10片太陽能發(fā)電部件。該獨立的離網(wǎng)發(fā)電/儲能系統(tǒng)，可以為用電設(shè)備提供交流電源或直流電源。

本示例中，太陽能發(fā)電部件20采用柔性可彎曲的銅銦鎵硒（CIGS）作為光伏轉(zhuǎn)換材料，具有良好的發(fā)電效率；因其具有較寬的光伏響應(yīng)范圍，可在清晨、傍晚、陰雨天等若光照下條件下發(fā)電。柔性光伏組件采用采用乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等輕質(zhì)非金屬材料進行封裝，在兼顧環(huán)境耐候性能的同時，具有更輕質(zhì)、可彎曲的特點。

本示例中，柔性太陽能發(fā)電組件可采用自帶背膠，或者采用功能性丁基類粘結(jié)劑直接粘貼在基礎(chǔ)路塊表面。

柔性太陽能發(fā)電組件可根據(jù)用電設(shè)備要求進行串聯(lián)或并聯(lián)，通過充電控制器最大功率跟蹤技術(shù)（MPPT）的調(diào)節(jié)，可為用電設(shè)備提供能源，并對儲能電池進行充電。

儲能電池是發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置，在日照條件下收集剩余太陽能發(fā)電，在太陽能發(fā)電不足提供而外的能源保障。本實用新型中，儲能電池優(yōu)選采用鋰電池，對高/低溫度環(huán)境具有很好的適應(yīng)性。

本示例中，柔性太陽能發(fā)電組件除采用ETFE材料進行封裝之外，在與基礎(chǔ)路塊的組裝過程中，采用紫外線高強度UV無影膠將PMMA固化在柔性太陽能發(fā)電組件表面進行二次保護，進一步減少環(huán)境水侵和外力損傷。

本示例中，采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的基礎(chǔ)路塊設(shè)計、模塊化的“最小發(fā)電單元”發(fā)電量設(shè)計、以及內(nèi)置式走線設(shè)計，實現(xiàn)了多功能道路景觀系統(tǒng)的便捷的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制安裝和可靠的模塊化發(fā)電用電方案，可便利地為路面、路側(cè)用電設(shè)備供電，如景觀燈、指示牌、充電樁、通信監(jiān)控設(shè)施等。

應(yīng)用示例二：本示例涉及一種級聯(lián)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

參考圖1至圖3，及圖5所示，本示例中，獨立的離網(wǎng)發(fā)電/儲能系統(tǒng)由N個最小發(fā)電單元、匯流裝置、并網(wǎng)逆變器等部分組成，其中，最小發(fā)電單元，是由前述的一個或者多個基礎(chǔ)路塊形成，每個基礎(chǔ)路塊上可鋪設(shè)1~10片柔性太陽能發(fā)電組件。該并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過級聯(lián)多個最小發(fā)電單元形成可并網(wǎng)發(fā)電，可以為路面、路側(cè)的設(shè)備供電，也可以供給附近用電設(shè)施及建筑的發(fā)電系統(tǒng)，解決了附近用電設(shè)備的供電需求。

本示例中，柔性太陽能發(fā)電組件采用可彎曲的銅銦鎵硒（CIGS）作為光伏轉(zhuǎn)換材料，具有良好的發(fā)電效率；因其具有較寬的光伏響應(yīng)范圍，可在清晨、傍晚、陰雨天等若光照下條件下發(fā)電。柔性光伏組件采用采用乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等輕質(zhì)非金屬材料進行封裝，在兼顧環(huán)境耐候性能的同時，具有更輕質(zhì)、可彎曲的特點。

本示例中，柔性太陽能發(fā)電組件除采用ETFE材料進行封裝之外，在與基礎(chǔ)路塊的組裝過程中，采用紫外線高強度UV無影膠將PMMA固化在柔性太陽能發(fā)電組件表面進行二次保護，進一步減少環(huán)境水侵和外力損傷。

本示例中，采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的基礎(chǔ)路塊設(shè)計、模塊化的“最小發(fā)電單元”發(fā)電量設(shè)計、以及內(nèi)置式走線設(shè)計，實現(xiàn)了多功能道路景觀系統(tǒng)的便捷的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制安裝和可靠的模塊化發(fā)電用電方案。

本示例中，通過直接將柔性太陽能發(fā)電組件貼裝在景觀道路的表面，可提供安全可靠靈活的能源供應(yīng)，方便了景觀照明、充電樁、通訊監(jiān)控等用電設(shè)備的部署，高效利用空間，并可形成并網(wǎng)發(fā)電分布式電站。

以上實施例僅用于對本實用新型進行具體說明，其并不對本實用新型的保護范圍起到任何限定作用，本實用新型的保護范圍由權(quán)利要求確定。根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本實用新型所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認為是本實用新型的保護范圍。