前言：随着可持续发展战略的不断推进，各国逐渐注重可再生能源的挖掘及应用，太阳能光伏发电便是其中的研究方向。高速公路作为重要的公共交通设施，成为了连接不同城市的纽带。然而，当下国内的高速公路体系正处于发展阶段，其在不断增加智能化设备的同时，增加了高速公路的用电负荷，给高速公路运营增加了压力。为此，在高速公路采用光伏发电对提升高速公路运营质量及促进交通发展具有重要意义。
1.光伏发电的技术原理
光伏发电系统包含有控制器、太阳能电池、逆变器、蓄电池等部分，能够起到节约能源的作用，其在保护自然生态的过程中，可以实现对太阳能的采集、存储和转化，其主要利用太阳能电池将从大自然中获取到的太阳能量转化为电能，能够有效挖掘与利用太阳能，扭转以往不可再生能源利用的格局，极具环保价值，是可再生能源技术的典型代表[1]。
2.光伏发电系统的类型
按照系统结构的差异，光伏发电系统有并网发电系统、独立发电系统之分。其中，并网发电系统的光伏发电组件能够利用逆变器把转化过的直流电变成满足电网要求的交流电，此系统生成的电能可以与公共电网进行连接。独立发电系统包含有控制器、光伏发电组件、蓄电池，其不能满足交流电的要求，必须在中间连接交流逆变器才能运行。两者相比较而言，并网发电系统具有更好的适应性，且功能强大。例如，并网发电系统中的分布式光伏发电系统，就能通过太阳能电池方阵，实现对太阳能的转化，供用户交流电的需要，如果所提供的电能不足，还能接入电网加以调整，这种工作模式既方便又灵活。
3.光伏发电在高速公路中的技术探讨
3.1光伏发电设备的安装
在高速公路交通设施上安装光伏发电设备时，需要注重公路运营的可靠性，对于系统设备的设计，必须加装防雷击装置，保证设备接线没有金属暴露问题，防止发生安全事故。现阶段的光伏发电技术已基本成熟，但是还应搭配先进的硬件设备方可将光伏发电技术的功能发挥出来，所以为了确保其安全性，技术人员还应把好光伏发电组件质量关，保证光伏发电系统的性能。光伏发电在高速公路中的技术应用非常普遍，具备清洁、高效的应用效果，在具体的安装期间，相关人员还须结合应用场景的特点，对安装手法加以调整。例如，在高速公路收费站安装光伏发电，由于收费站雨棚上方趋于平整，拥有足够的空间来安装光伏发电设备，后续也方便维修。例如，在高速公路服务区屋顶安装光伏发电，因为屋顶原本就具备良好的迎光条件，附近无设施遮挡，能够很好地发挥光伏发电的效用，从而采集和转化太阳能[2]。
3.2光伏发电系统技术的具体应用
3.2.1光伏发电监控系统
随着目前高速公路路况的日趋复杂，给交通管理工作增加了一定难度，相关部门对交通服务品质的要求逐渐提升。对此，高速公路必须采用先进的传感技术及信息技术，全面监控高速公路的路况，才有助于管理人员第一时间获得路况信息，掌握行车情况，以便处理紧急事件。例如，可在高速公路上每隔1.5-2km处设置一台摄像机，尤其是事故多发地段要多布置一些摄像机，增加的这些摄像机均会耗费电力，要想节省电能，减少项目运营成本，相关技术人员可设置太阳能电池，从而满足高速公路监控系统的电力需求。例如，某高速公路全线共190km，在事故多发地段布置了100套光伏发电监控系统，与传统电网相比，该光伏发电监控系统成本有所降低，而且也降低了后期的供能成本。
3.2.2高速公路照明系统
在高速公路中照明系统是必需的系统，若高速公路隧道中没有光亮，就容易发生交通事故。针对较低和较长的一类隧道，需要24小时提供照明，这样传统的隧道照明系统就会增加对电能的消耗，从而增加高速公路总体的运营成本。倘若把隧道照明系统和光伏发电系统有机结合在一起，通过光伏发电技术，将其转化的电提供给隧道照明系统，便能缓解高速公路运营管理的负担，节省能源。例如，某高速公路隧道全长500m，原本采用电网的方式给隧道照明系统供电，最高功率可达33kW，经调查，此处具备良好的太阳能辐射条件，平均日照时间长，所以设计了将光伏发电系统设置在隧道南面的山地与丘陵的技术方案，使电网接入光伏发电系统，支持隧道照明系统。通过计算发现，每天发电量高达870kW/h，符合此高速公路隧道年耗电量的需求[3]。
3.2.3太阳能充电系统
太阳能光伏发电系统还可应用在高速公路太阳能充电停车棚方面，通过接收太阳的能量为其供应电力，便于高速公路电动车辆行进。由逆变器及光伏组件等主要结构组成太阳能充电停车棚，通常以钢结构的形式进行支撑，不仅时尚、大方，还简单，具有较强的实用性，对环境的影响较小，可支持独立发电和并网运行功能，具有环保与清洁的优势。对于光伏发电停车棚的建设，可通过电网连接的方式，也可通过蓄电的方式进行，采用电网连接的方式，就不必再使用蓄电池，利用光伏发电的能量就可为车辆充电，随用随充，剩余电量能够回流至电网。而蓄电方式则是光伏发电停车棚产生的电量能够储存起来，以便后续使用。经过对两种技术方案的比选，发现电网连接方式的成本低于蓄电方式的成本，因此高速公路光伏发电停车棚可选用电网连接的方式。
结语：光伏发电是可再生能源技术的典型代表，其在高速公路中的应用，需要根据其空间分布特点、服务区分布情况以及各种设施应用需求来设置，既要解决高速公路的运营成本问题，还要保障高速公路车辆运营效率，充分发挥光伏发电技术在高速公路中的作用，包括在高速公路监控系统、照明系统、充电系统中的技术应用方案，均具有显著优势。
参考文献：
[1]刘向前.太阳能光伏发电及相关技术研究[J].中国设备工程,2022(17):207-209.
[2]艾犇,孟海龙.四川高速公路范围内分布式光伏发电潜力浅析[J].交通节能与环保,2022,19(04):95-99.
[3]王宏民.高速公路光伏发电[J].山西交通科技,2020(01):16-20.
