基于專利計量的公路領域太陽能光伏應用技術發展分析

張 麗，林 垚，孫逸帆，張 晗

（交通運輸部科學研究院，北京 100029）

0 引言

在碳達峰碳中和背景下，推動能源與交通融合發展、促進能源和交通運輸綠色低碳轉型，意義重大。《交通強國建設綱要》明確提出，要加速交通基礎設施網、運輸服務網、能源網與信息網絡融合發展，優化交通能源結構，推進可再生能源、清潔能源應用[1]。在這一目標的指引下，交通與可再生能源的一體化發展成為不可逆轉的時代潮流，是關系到國家未來發展的戰略布局[2]。太陽能光伏發電作為可再生能源的重要組成部分之一，具有能量來源巨大、綠色環保無污染、安全可持續、安裝靈活、建設周期短、使用壽命長、運維成本低、應用形式多樣、適用范圍廣等優勢，近年來逐漸成為全球能源轉型的主流方向。

光伏發電是我國重要的戰略性新興產業，光伏電池、組件等關鍵部件產業化量產技術已達到世界領先水平，生產設備技術基本實現國產化。我國已掌握從多晶硅提純技術、單晶/多晶生長技術到高效電池和組件制備技術的全產業鏈核心技術，光伏產品具有成本和質量優勢。2021 年全國新增光伏并網裝機容量54.88GW，累計光伏并網裝機容量達到306GW，新增和累計裝機容量均為全球第一。全年光伏發電量為3 259 億千瓦時，同比增長25.1%[3]。我國已發展成全球產業鏈最齊全、產能及產量最大的光伏生產國。

推進光伏發電應用對優化能源結構、改善生態環境具有重大意義。歐美等國家或地區自20世紀80年代起就開展了光伏發電在公路領域的應用探索。瑞士于1989年建成了世界上第一個光伏聲屏障[4]。美國于1996 年在加利福尼亞州圣莫尼卡建設了2.1千瓦光伏汽車充電站[5]，于2006年提出了光伏路面的設想，于2008年完成了全美首個光伏公路邊坡示范項目。法國于2016年建造了世界上第一條太陽能公路“Wattway”[6]。德國等歐洲國家已將停車場作為支持太陽能光伏安裝的重要基礎設施，并自2011 年起延長了促進其發展的激勵措施[7]。

截至2021年，我國公路里程已達528.07萬公里[8]，占有廣闊的土地資源，在承擔交通運輸功能的同時，給太陽能資源的開發利用提供了平臺。近些年，我國逐步開展了太陽能光伏在公路領域應用技術研發與實踐，以推動公路交通設施從單純能源消耗端，向能源消耗端與能源供給端共存模式轉變。在國內相關研究中，胡恒武等[7]定義了基于光伏發電的道路能量收集技術的概念，明確了其在路側、路面、路面上方空間等應用的范圍和場景，總結了該領域最新研究和應用成果。蔣海峰等[9]提出了公路交通設施與太陽能清潔能源融合創新應用技術模式，包括隧道進出口光伏廊道、光伏公路邊坡、聯排光儲充一體化停車位、公路太陽能收費門架、公路光伏發電防眩板、應急車道光伏路面等。楊鵬浩等[10]探討了高速公路邊坡太陽能的發展優勢，提出了發展建議。喬飛等[11]針對光伏聲屏障的應用，提出在吸聲性能和發電光伏組件以及其他方面采取改進措施。韋永蘭等[12]介紹了與高速公路加油站和服務區相結合的光伏充電站原理，對光伏充電站的經濟效益進行了評估。綜上，當前研究主要從技術原理、應用場景等方面分析太陽能光伏在公路領域的應用，提出發展建議，未有基于數據，分析公路光伏發電技術布局、技術應用、技術瓶頸等方面的研究。

鑒于此，本文將采用專利計量方法，基于對2012—2021 十年間公路光伏發電專利數據的分析，揭示太陽能光伏在公路領域應用的技術布局、研發主體、研發熱點、研發趨勢等，結合我國公路光伏發電應用成果，分析目前存在的主要問題，提出發展建議。

1 研究方法

本文采用專利計量方法，專利計量是指以定量方法為主，通過對專利文獻中包含的技術信息、經濟信息、法律信息進行加工、整理與分析，以獲得有價值的信息，形成專利情報，從而服務于創新與決策的一種科學研究活動[13]。本文主要采用技術發展趨勢分析、專利布局分析、技術熱點分析、核心專利識別等專利計量方法。

1.1 技術發展趨勢分析方法

采用統計學方法，統計各年度公路光伏發電專利申請數量，公路光伏發電涉及的各技術主題或研發方向專利各年度申請數量，以及全球部分國家/地區各年度申請該領域專利數量等，以判斷該領域技術整體發展趨勢。

1.2 專利布局分析方法

（1）專利類型分布

統計發明、實用新型、外觀設計等各類專利數量及所占比例，為宏觀判斷公路光伏發電領域創新能力提供參考。

（2）地域分布

統計部分國家（地區）或我國各省份公路光伏發電專利申請和授權數量、專利權人數量及所占比例，以揭示該領域技術和權利人的地域分布情況。

（3）研發方向分布

按 照IPC（International Patent Classification）分類，統計各研發方向專利總量，以及各年度各研發方向專利數量，以揭示公路光伏發電涉及的關鍵技術和技術發展趨勢。

1.3 技術熱點分析方法

針對每一件專利，提取能代表專利核心內容的特征詞。特征詞是通過對專利名稱和摘要進行文本內容分析而獲得的。采用分詞技術，獲取專利名稱和摘要中具有實際意義的詞匯，使用TFIDF 算法對各詞匯進行加權。TF-IDF 是文本信息分析和信息檢索領域最經典的加權算法[14]，其數學模型為：

式（1）中：W為詞匯的權重；TF（Term Frequency）為詞頻；IDF（Inverse Document Frequency）為逆向文件頻率；i為詞匯在該件專利中出現的次數；m為該件專利中詞匯的總數；N為檢索到的專利總數；n為包含該詞匯的專利總數。

使用專利地圖制作工具，選擇W值較高的詞匯作為特征詞，用等高線的形式呈現，形成專利技術熱點分布地圖。地圖中內容相近的專利距離也相近，從而形成山峰，不同山峰代表某一技術領域中聚集的專利群。專利技術熱點分布地圖用不同的顏色代表專利的密集程度。

1.4 核心專利識別方法

采用專利引證分析方法，統計專利被引用的次數。同時統計專利權人在不同專利組織多次申請或批準的內容基本相同的專利文獻數量，以及請求保護的專利權利的數量。通過上述三項指標的統計分析，為識別公路光伏發電領域核心專利提供參考。

2 數據來源

本文使用智慧芽全球專利數據庫。該數據庫整合了1790 年至今的全球126 個國家/地區的1.7億余條專利數據，不僅能提供專利信息檢索，還支持專利引用檢索和3D 專利地圖制作。本文采用IPC 分類和關鍵詞組合檢索的方式，在對公路光伏發電技術領域專利進行檢索和初步分析的基礎上，確定近10 年為該領域技術研發的活躍期，進而提取2012—2021年全球太陽能光伏在公路領域應用的專利申請總計2 097 件，用于進行公路光伏發電技術發展趨勢、專利布局、技術熱點和核心專利分析。

3 研究結果

3.1 太陽能光伏在公路領域應用的技術發展趨勢

通過對2012—2021十年間公路交通光伏發電專利進行技術發展趨勢分析、專利布局分析和核心專利識別，總結太陽能光伏在公路領域應用的技術發展呈現出以下特征和趨勢。

（1）公路光伏發電技術應用性強、創新性相對較弱

圖1 所示為2012—2021 十年間公路光伏發電專利總體情況，專利申請總量為2 097 件，整體表現出持續增長后下降的趨勢。2018 年專利申請量出現小高峰。近10年來該領域平均專利授權比例為62.57%。在上述2 097 件專利中，實用新型專利數量最多，為1 187 件，占全部專利申請量的63.27%。可見，當前公路光伏發電技術的應用性強、創造程度相對較弱，在產品形狀、構成或組合方面的革新多于方法發明或方法改進。

圖1 2012—2021年公路交通光伏發電專利總體情況

（2）我國是公路光伏發電最大的專利技術來源國和技術應用國

圖2 所示為全球部分國家/地區或組織在公路光伏發電領域各年度專利申請趨勢。該技術領域的最早專利申請出現在1986 年，近10 年為該領域技術研發的活躍期，專利申請量占比達98.3%。我國在該領域的專利申請始于1998 年，在此之前，主要專利權人來自日本、法國、德國等，這些國家是較早開展太陽能光伏在公路領域應用研究與實踐的國家。

圖2 全球部分國家/地區或組織在公路光伏發電領域各年度專利申請趨勢

近10年，我國公路光伏發電技術專利申請量占全球專利總量的88%以上，并且中國籍發明人申請的專利數量與本國受理的專利數量基本持平。除我國外，主要技術來源國家（地區）包括韓國、西班牙等，技術應用國家（組織）包括韓國、世界知識產權組織等。

在我國，共有25個省（直轄市、自治區）進行了公路光伏發電技術專利布局。江蘇、廣東、浙江、山東、安徽、北京、河南、四川、上海、湖北是該領域布局專利較多的省份（直轄市、自治區）。其中江蘇在該領域申請的專利達264 項。江蘇、廣東、浙江、山東四省的專利申請數量占我國申請總量的1/3。該領域的專利權人較為分散，共有1 513 家機構和個人活躍在該領域的研發中。國家電網公司、鴻翌科技有限公司和長安大學三家機構的專利申請量最多，但并未在絕對數量上占據優勢。

（3）公路光伏發電技術研發主要集中在照明設備、電池裝置、光伏組件結構等方向

圖3 所示為公路光伏發電主要的研發方向分布，該領域研發主要集中在照明設備、電池裝置、光伏組件結構、道路標志/交通信號裝置、道路車輛交通控制系統等方向。

圖3 公路光伏發電主要研發方向分布

圖4 所示為上述主要研發方向專利變化趨勢。與專利申請趨勢類似，各主要研發領域的第一個小高峰出現在2017—2018 年。隨后，照明設備、電池裝置、道路車輛交通控制系統等技術研發布局逐步集中，專利數量在2020 年達到峰值。

圖4 公路交通光伏發電主要研發方向專利變化趨勢

（4）公路光伏發電核心專利國外多于國內，涉及路面、照明裝置、充電裝置、監控裝置等領域

綜合分析專利被引用的次數、專利權人在不同專利組織多次申請或批準的內容基本相同的專利文獻數量、請求保護的專利權利的數量等三項指標，來識別公路光伏發電領域核心專利，發現重要專利均出現在2015年之后，國外專利多于國內專利，可見專利權人優先選擇在國外（尤其是美國）布局。從內容上看，核心專利涉及了路面、照明裝置、充電裝置、監控裝置等方面，其中光伏路面和光伏路燈的專利相對較多。

3.2 太陽能光伏在公路領域的應用場景及關鍵技術

圖5所示為采用1.3節所述技術熱點分布分析方法繪制的專利技術熱點分布圖。太陽能光伏在公路領域的應用主要涉及光伏公路邊坡、光伏聲屏障、光伏路面、光伏公路廊道、光伏停車棚、光伏充電站、光伏電網，以及光伏道路養護裝置、光伏道路標志標線、光伏道路市政設施、光伏道路監控裝置等。

圖5 公路光伏發電專利技術熱點分布地圖

（1）光伏公路邊坡

光伏公路邊坡利用支架將光伏組件鋪設于公路沿線邊坡上，在發電的同時還有護坡的功能。在邊坡上布設太陽能板不受當前材料水平限制，發電效率基本不受交通狀況的影響，其關鍵問題是選址和保障系統安全穩定運行。光伏公路邊坡關鍵技術包括：最佳潛在安裝選址評估方法、機架系統選型和架設位置確定方法、邊坡及支護設施穩定性影響評估方法、交通安全影響評估方法等。

2012—2021 年，光伏公路邊坡相關專利申請主要集中在以下三個技術方向：光伏邊坡防護裝置，即依托防邊坡滑坡裝置設置光伏板、逆變器、蓄電池等組件；光伏邊坡穩定性監測裝置，即依托邊坡形變監測儀安裝光伏板、蓄電箱等；沙漠公路、高速公路地段等特定場景下光伏護坡裝置和方法等技術方向。從專利布局來看，多為依托邊坡防護、監測、治沙等設施安裝光伏組件的實用新型專利，幾乎沒有涉及關鍵技術的發明專利。

繼美、日、德等國開展在公路和鐵路兩側建設光伏電站的實踐后，我國于2020年發布了《交通運輸部關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》（交規劃發〔2020〕75 號），鼓勵在公路沿線服務區、邊坡等合理布局光伏發電設施，與市電等并網供電。但我國目前對高速公路邊坡太陽能資源開發利用得并不多。2018 年，湖北交投新致公司在其投資的湖北某高速公路分布式光伏發電項目中，于寺坪高速公路收費站一側的路堤邊坡上建造了兩排太陽能板用以發電[9]。2021 年，山東高速集團在榮烏高速威海段建設了邊坡光伏發電試驗項目并成功并網，這是全國首個高速公路邊坡光伏試驗項目[15]。

公路邊坡上布設太陽能板不會導致土地用途的改變，裝機技術要求相對較低，施工和維修相對簡便，且我國公路邊坡面積可觀，依托公路邊坡開發利用太陽能資源蘊含著巨大的潛力。加強光伏公路邊坡關鍵技術研發與應用，關鍵是要在提高發電效率、保障架設光伏發電設備后邊坡的穩定性和安全性、保障交通安全等方面形成解決方案或技術產品。

（2）光伏聲屏障

光伏聲屏障是將聲屏障和光伏系統相結合，在實現降低交通噪聲的同時產生電能。光伏聲屏障在道路環境中設置，需綜合考慮其實際降噪和發電等方面的性能，關鍵技術包括：聲屏障頂端及外形結構設計、聲屏障吸聲結構設計、雙面發電光伏組件應用技術等。

2012—2021 十年間光伏聲屏障相關專利主要集中在依托隔音屏加裝光伏發電裝置、光伏板傾斜角度調節和雙面光伏組件裝置應用、利于散熱的聲屏障結構、便于安裝與拆換的聲屏障結構、防損壞聲屏障結構、聲反饋遲滯抑制裝置、防止駕駛員視覺疲勞裝置等技術方向。從專利情況來看，在關鍵技術領域均有專利布局，已具備一定的技術基礎。

瑞士、德國、法國、英國等十余個國家都安裝有光伏聲屏障[11]。2015 年，蘇州在西環高架勞動路段試點建設雙面光伏發電聲屏障試驗項目，這是我國首個公路光伏聲屏障應用項目，該項目建成運行以來，每月發電量穩定在8 000 度左右[10]。2022年10月，上海高架路試點安裝光伏聲屏障投入試運行[16]。

光伏聲屏障使用現有的隔音屏障作為光伏模塊的子結構，或將光伏模塊整合到新的隔音屏障中，有利于節約土地資源，便于施工和維護，適合在人口密集地區和工業區部署，且目前在關鍵技術領域已有一定的技術基礎，需進一步在平衡降噪與發電量、防眩光和防撞等方面優化結構設計。

（3）光伏路面

光伏路面是將光伏發電層應用于瀝青或水泥混凝土路面表面的一種新型多功能路面,具有承載交通和清潔發電的雙重功能。光伏路面結構主要包括實體板塊結構和空心板塊結構兩種[17]，涉及的關鍵技術包括：光伏路面結構模型設計、路面材料設計、聯結電路設計、路面性能試驗技術和標準、路面集熱技術、路面養護維修技術等。

2012—2021 十年間光伏路面相關專利主要集中在以下5 個技術方向：光伏路面結構及施工方法和裝置，包括實體板塊結構，空心板塊結構，利于換熱通風的路面結構，具有排水、透光、防滑、融雪等特殊功能的路面結構，緩沖效果好的路面結構，光伏路面鋪裝方法，路面檢測、加固、對齊、安裝支架等附屬裝置等；光伏路面的材料、預制構件或組件及施工工藝，包括高透光、高強度路面材料，壓電、熱電、排水、提升光照度、減少內應力、與路面材料膠合等組件，光伏組件施工工藝等；光伏路面養護裝置，包括清理/清掃工具、除冰融雪系統等；基于光伏路面的充電方法及設備，包括無線充電方法、充電亭/停車位、零氣壓輪胎等；光伏路面信息化管理系統。光伏路面專利數量較多，布局涉及了光伏路面結構、路面材料等關鍵技術領域。

光伏路面最早由美國提出，法國、德國、荷蘭、日本、西班牙、匈牙利等國建設了太陽能路面試驗路[7]。2017 年12 月，我國首個承載式光伏高速公路試驗段正式建成通車[18]。光伏太陽能道路+移動式無線充電+無人駕駛智能車“三合一”超級道路工程于2018年在紹興蘭亭產業園內正式落成[19]。2020 年啟動建設的我國首條“超級高速公路”杭紹甬智慧高速公路采用光伏路面，通過光伏發電補充插電式充電樁電量，進而實現移動發電[20]。

光伏路面相關理論研究相對較多，但受成本、使用壽命、安全性等因素影響，應用還處于探索階段，需加快結構設計、施工工藝、養護維修技術、集熱技術等方面的研究與實踐。

（4）光伏公路廊道

光伏公路廊道是將光伏發電系統架設在公路行車道上方，可同時實現發電、遮陽、避雨雪、公路線形誘導、輔助照明、智能監控等多重功能，涉及的關鍵技術包括：光伏公路廊道設計方法、荷載作用下廊道結構性能和發電效能評估方法等。

2012—2021 十年間光伏公路廊道相關專利主要集中在光伏廊道及其結構、光伏廊道除雪裝置等兩個技術方向。從專利布局來看，主要解決廊道結構設計這一關鍵問題。

美國、比利時、德國、奧地利等國家依托高速公路、鐵路隧道建設了光伏廊道，在提供電力的同時，能有效延長路面壽命，降低噪聲污染[21-23]。在我國的相關實踐中，2017 年，全國首例高速公路匝道圈分布式光伏發電項目——山東青蘭高速孟疃收費站1 700kWP 分布式光伏發電項目完成并網[2]；鄂西北片區高速公路分布式光伏發電站項目分布在鄂西北片區高速公路服務區、收費所屋頂和隧道出入口中央隔離帶空地，于2018 年1 月并網運行[24]；杭金衢高速公路新嶺隧道分布式光伏項目利用隧道空閑地面安裝分布式發電系統，于2021 年并網送電，年發電量可達23 萬度[25]；浙江嘉興南湖服務區屋頂光伏鋪裝面積5 000m2，年發電量可達250MW[2]。

公路光伏廊道初始建設成本較高，運維難度較大，自提出以來發展緩慢，研發主要集中在廊道結構設計方面，需進一步評估其發電效能，論證其安全穩定性、性價比等。

（5）光伏停車棚

光伏停車棚是指將光伏系統安裝在停車棚上，能在實現傳統停車棚所有功能的基礎上兼具生產可再生能源功能，其關鍵技術是考慮環境陰影遮擋、風荷載等作用的停車棚結構、朝向和傾角設計方法。

光伏停車棚依托傳統停車場建設，建設方法相對簡單，針對其結構和性能方面的研究較少，目前在該領域尚無專利布局。光伏停車棚主要服務于電動汽車，能量管理、電動汽車充電策略、對電網的影響等是關注的焦點。

（6）公路光伏充電站/充電樁/充電系統

公路光伏充電站/充電樁/充電系統是將光伏系統安裝在高速公路服務區或供電站，為電動汽車、新能源汽車等提供充電服務。公路光伏充電站一般采用光伏發電-蓄電池充電的電池更換模式，由太陽能光伏電池組件陣列、直流匯流箱、光伏逆變器、光伏充電控制器及蓄電池等構成[12]，目前面臨的主要技術問題是光伏發電的不穩定性、蓄電池成本，以及和國內外電動汽車充電樁標準脫軌。

2012—2021 十年間光伏充電站/充電樁/充電系統相關專利主要集中在以下3 個技術方向：充電裝置，包括設置在道路單側或雙側的分布式充電站、充電樁或充電系統，安裝在高速公路服務區內的充電樁，在道路上可移動的充電樁，可實現在道路上邊行駛邊充電的即時系統，風光互補發電裝置，以及依托道路地下空間、路燈、護欄等設置的充電站、充電樁或充電系統；充電站選址定容方法，包括適用于城市道路和高速公路兩種場景下的方法；電動汽車智能停車充電站外形設計。

公路光伏充電站的應用依賴于光伏充電站技術的發展，在政府鼓勵推廣新能源汽車、各地積極推動充電設施建設的背景下,公路光伏充電站具有較為廣闊的應用前景。

（7）其他應用

光伏發電技術在公路領域的應用還包括設置在道路兩側、公路橋梁兩側、路燈上、跨路天橋上方、隔離帶上等路面上方空間的光伏電網、光伏/風光電站、光伏發電系統，以及設置在高速公路服務區的風光微電網系統、光伏電站管理監控系統等。光伏電網、光伏道路凈化/綠化裝置、光伏道路清掃裝置、光伏路燈、光伏電子監控裝置、光伏防護欄/警示燈、光伏道路測速裝置等專利密集程度較高,布局較為成熟。

4 問題與建議

4.1 主要問題

通過對太陽能光伏在公路領域應用的技術布局、研發主體、研發熱點、研發趨勢等的分析，結合目前我國公路光伏發電應用成果，認為在該領域存在以下主要問題。

（1）光伏發電技術在公路領域的應用與國家要求差距較大

《國家綜合立體交通網規劃綱要》《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》等國家層面的政策鼓勵在交通樞紐場站以及公路、鐵路等沿線合理布局光伏發電及儲能設施，建立交通自洽能源系統，推動交通基礎設施網、信息網、新能源網“三網”融合。但從目前公路光伏發電技術研發和應用情況來看，光伏道路凈化/綠化裝置、光伏道路清掃裝置、光伏路燈、光伏電子監控裝置、光伏防護欄/警示燈、光伏道路測速裝置等將光伏發電與交通設施簡單結合、創新性相對較弱的專利數量較多。在國家所倡導的依托公路邊坡、服務區、樞紐場站等公路基礎設施和服務設施布局光伏發電設施方面，光伏公路邊坡、光伏公路廊道、光伏停車棚專利數量少，涉及關鍵技術的發明專利更少，技術應用和發展緩慢；光伏聲屏障關鍵技術具備一定的基礎，但應用較少；公路光伏充電站受發電穩定性、蓄電池成本、標準等影響，未得到有效推廣。光伏發電在公路領域的應用還處于起步階段，建成的項目大多為試驗性項目，結構設計、安全影響、管養、電力消納等諸多問題亟待研究解決。

（2）光伏發電應用于公路領域缺乏標準規范

目前，光伏發電在公路領域應用規模不大，尚未形成標準規范。現行的《城市道路交通工程項目規范》（GB 55011—2021）[26]、《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）[27]、《高速公路設計指南》（DB 41/T 419—2014）[28]等國家、行業和地方標準對于公路邊坡、服務區、沿線設施、交通樞紐等設計施工均有明確要求。在交通樞紐場站和公路沿線布局光伏發電設施，一方面要符合現行的公路工程設計施工技術規范，另外一方面要綜合考慮選址、結構設計、電路設計、管養、成本效益等多方面的問題，需在綠色公路建設系列標準中考慮光伏發電應用技術規范。

（3）產學研結合不緊密，研究成果應用緩慢，產業化程度低

“十三五”以來，我國光伏發電技術快速發展，在光伏電池、組件等多個領域達到世界領先水平。在交通與能源融合發展方面，圍繞高速公路綠色能源自洽供給、智慧型太陽能高速公路等開展了一系列研究工作[29]，提出了公路與太陽能融合應用的若干技術方案，包括光伏公路邊坡、光伏公路廊道、光儲充一體化停車位、公路太陽能收費門架、光伏發電防眩板、智慧型光伏路面等[9]。然而從公路光伏發電專利布局及相關項目建設情況來看，光伏公路邊坡、光伏公路廊道、光伏停車棚等依托公路交通基礎設施進行光伏發電的專利技術布局稀疏，缺乏解決關鍵技術問題的專利，創新性不足。光伏路面理論研究相對較多，但成本、使用壽命、安全性等方面的技術難題尚未解決，應用前景不明朗。另外，對光伏發電與公路結合的各種應用場景的適用性、可行性、安全性和性價比的分析不足，多種應用場景技術方案尚未開展試驗探索。研究成果應用轉化不夠，實施的項目大多以科研試驗為主要目的，光伏發電在公路領域的應用還處于發展初期，產業化程度低。

4.2 發展建議

光伏發電成本在技術進步帶動下持續下降，使得光伏與公路融合發展成為可能。為推進我國公路光伏發電技術發展與應用，降低對傳統能源的依賴，逐步實現公路交通系統能源自洽的清潔能源生產和利用，提出以下政策建議。

（1）統籌規劃，完善頂層設計

聯合國家發改委、國家能源局、工信部等行業主管部門以及國家電網有限公司等央企，在交通與能源融合發展政策的引領下，對光伏發電在公路領域應用的各類場景進行充分分析，確定光伏發電在公路領域應用的目標，提出頂層設計和技術路線，做好產業發展規劃，在交通固定資產投資中對公路光伏發電項目給予支持。

（2）加強關鍵技術研發和專利布局

依托國家重點研發計劃、交通運輸行業重點科技項目清單、地方政府重點科技項目、產學研合作項目等，開展光伏發電在公路領域應用關鍵技術攻關，主要包括：最佳潛在安裝選址評估方法、機架系統選型和架設位置確定方法、邊坡及支護設施穩定性影響評估方法、交通安全影響評估方法等公路邊坡光伏設計施工技術；考慮提升發電量、降低噪聲、防眩光、防撞等的光伏聲屏障結構優化設計技術；公路光伏廊道結構性能和發電效能評估技術；路面結構模型設計、新型路面材料、路面養護維修、路面集熱等光伏路面技術；光伏停車棚結構設計方法、發電儲能充電一體化等光伏停車棚關鍵技術等。加強科研成果轉化，在光伏公路邊坡、光伏公路廊道、光伏充電站、光伏停車棚、光伏聲屏障等光伏發電在公路交通基礎設施和服務設施應用領域加強專利布局。

（3）建立健全標準規范體系

總結建成并投入運營的光伏充電站、光伏路面、光伏公路邊坡、光伏公路廊道等項目的技術成果，結合交通與能源融合科技計劃項目研究成果、公路光伏發電專利技術及應用情況等，提煉形成光伏發電技術應用于公路交通基礎設施和服務設施的技術要求，補充至綠色公路建設系列標準，從而指導公路光伏發電項目的設計、施工、管養等。

（4）在綠色公路示范工程中因地制宜推廣光伏發電技術

引導和鼓勵在太陽能資源豐富的一、二類地區開展的綠色公路示范工程建設中，因地制宜地推廣太陽能清潔資源的應用。根據公路所處地理環境、交通流量特征、公路供電需求等，有針對性地依托公路邊坡、服務區、隧道等部署光伏發電設施，跟蹤公路光伏發電技術研發和應用效益，積累產業化經驗。

（5）完善市場機制，引導公路光伏發電領域企業健康發展

前述對公路光伏發電專利權人的分析顯示，該領域研發主體分散，中小企業居多，尚未形成具有絕對優勢并處于壟斷地位的研發主體。需要聯合工信部等行業主管部門，加強對公路光伏發電領域的產品認定和質量監督，建立健全市場準入機制，推動公路光伏發電納入全國碳排放權交易等市場建設，確保光伏發電技術在公路領域的應用效果，引導該領域企業健康發展，推動公路光伏發電技術創新和產業化。

5 結語

加快交通與能源的融合發展，從供給側和需求側同步發力，是實現綠色低碳發展的重要路徑。新能源發電技術的快速發展和產業鏈的日趨成熟，為其在公路領域推廣應用創造了條件。本文采用技術發展趨勢分析、專利布局分析、技術熱點分析、核心專利識別等專利計量分析方法，基于2012—2021 十年間公路光伏發電專利數據，分析了太陽能光伏在公路領域應用的技術布局、研發主體、研發熱點、研發趨勢等，重點剖析了光伏公路邊坡、光伏聲屏障、光伏路面、光伏公路廊道、光伏停車棚、光伏充電站、光伏電網等典型應用的關鍵技術及技術發展情況，結合我國公路光伏發電應用成果，分析目前存在的主要問題，提出發展建議。未來將進一步深化太陽能光伏在公路領域應用關鍵技術的研究，跟蹤公路光伏發電項目建設和應用情況，為太陽能光伏在公路領域的推廣應用提供切實有效的解決方案。