道路新型能源利用思考与实践

新型路面能源利用实践与思考第六届全国沥青路面建设与养护技术研讨会主要内容一、道路交通系统能源利用形式二、压电道路研究与应用现状三、光伏道路研究与应用现状四、能源道路设计探索与实践2一、道路交通系统能源利用形式背景一：车的变革告别马车时代汽车开始普及绿色环保可持续告别信息孤岛自动驾驶时代3新能源汽车时代一、道路交通系统能源利用形式4“路”的未来是适应新能源汽车和自动驾驶的智能道路泥泞土路宽敞大道背景二：路的变革—由车引发智能道路一、道路交通系统能源利用形式5背景三：能源短缺2019年中国的一次能源探明储量：一次能源探明储量占世界总量比例储产比（年）石油259亿桶/35亿吨1.5%18.7天然气6.1万亿立方米3.1%37.6煤炭1388.19亿吨13.2%382019年中国发电量总量7503.4TWh，其中可再生能源发电：可再生能源风能太阳能其他发电总量发电量（TWh）405.7233.814292058.5一、道路交通系统能源利用形式620162017

20182019202030%320万辆交通能消占比高背景三：能源短缺化石能源不可再生50年新能源汽车发展强劲一、道路交通系统能源利用形式7背景四：政策指向《交通强国纲要》指出：强化节能减排和污染防治

优化交通能源结构，推进新能源、清洁能源应用，促进公路货运节能减排，推动城市公共交通工具和城市物流配送车辆全部实现电动化、新

能源化和清洁化。《国家综合立体交通网规划纲要》提出：推进交通基础设施网与运输服务网、信息网、能源网四网融合发展。一、道路交通系统能源利用形式8行人或车辆行驶产生的振动机械能

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太阳能一、道路交通系统能源利用形式9一、道路交通系统能源利用形式10二、压电道路研究与应用现状机械能——压电路面：变形→电，压电效应集中于压电材料制备，尤其是压电陶瓷、压电复合材料；压电技术主要应用于传感器电能供应；研究方法多采用建模和仿真，研究重点是输出功率压电换能器的能量输出变化规律的探索，如荷载越大、速度越大，其输出功率越大；压电换能器采用不同的材料与结构，其输出功率差异较大，数量级可从μW→mW→W；11二、压电道路研究与应用现状压电路面存在的问题—压电换能器防水性、耐疲劳性与路面材料刚度的兼容性桥型堆叠式悬臂梁式桩型可以增加发电量绝缘封装12二、压电道路研究与应用现状压电路面存在的问题—路面结构传统的层状结构

？√ ？预制装配式路面结构？协同换能材料与路面材料研究尚未一体化

13三、光伏道路研究与应用现状太阳能——集热路面：光→热，介质——热电路面：光→热→电，塞贝克效应，温差14三、光伏道路研究与应用现状太阳能——光电路面光→电，光伏效应15三、光伏道路研究与应用现状Solar

RoadwaysSolaRoad16三、光伏道路研究与应用现状光伏停车场

美国

2014光伏公路

法国

2016光伏自行车道

荷兰

2014光伏人行道

中国

2016园区光伏试验路

中国

2017光伏高速公路

中国

201717三、光伏道路研究与应用现状光伏路面存在的问题

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光伏电池理想状态下，多数发电效率<30%；18三、光伏道路研究与应用现状光伏路面存在的问题

—光伏电池受光照条件限制：理论上，光照越充足，发电效率越高但是温度升高、效率降低太阳能电池板的峰值温度系数一般在-0.38~0.44%/℃之间当温度上升的时候，太阳能电池板的发电效率降低光伏组件工作温度范围：-40~80℃当温度达到一定高度时，光伏电池易损毁19三、光伏道路研究与应用现状光伏路面存在的问题

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路面车辆行驶产生的阴影20三、光伏道路研究与应用现状光伏路面存在的问题

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路面路面结构强度表面保护材料既要满足结构强度要求，又要提供足够的抗滑能力,还要满足透光需求21四、能源道路设计探索与实践能源道路设计方法因地制宜按需设计22四、能源道路设计探索与实践光伏/热一体化路面（PIPVT）23四、能源道路设计探索与实践“动静结合”压电道路24四、能源道路设计探索与实践自供能无线充电路面发射端电路板接受端电路板缩尺模型25四、能源道路设计探索与实践在不断地试错中调整向前！

26智慧城市智能城市智能交通能量流动、物质循环、信息传递智能道路能源道路一种具备感知、会思考、会进化、有温度的梦中之城正在逐渐成为现实四、能源道路设计探索与实践27连续11年被评为“百种中国杰出学术期刊”“耐久性路面”专刊牵头专家：吕松涛教授（长沙理工大学）组稿专家：王大为教授（哈尔滨工业大学）、肖飞鹏教授（同济大学）、王朝辉教授（长安大学）、朱洪洲教授（重庆交通大学）专刊特邀评审专家：郑健龙院士(长沙理工大学)、王旭东教授(交通运输部公路科