光伏發(fā)電技術(shù)在地鐵車(chē)輛段中的應(yīng)用研究

徐海東

【摘 要】本文對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)在地鐵車(chē)輛段中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。采用光伏發(fā)電技術(shù)不僅可以減少地鐵對(duì)市網(wǎng)電能的需求，同時(shí)能夠達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】車(chē)輛段；光伏發(fā)電；節(jié)能減排

Photovoltaic power generation technology in metro depot

XU Hai-dong

（China railway way siyuan group southwest survey and design co.，LTD.， Kunming Yunnan 650000， China）

【Abstract】Photovoltaic generation technology in metro depot is studied in this paper. Using photovoltaic power technology not only reduce the demand for electricity， but also achieve the goal of energy conservation and emission reduction.

【Key words】Metro depot； Photovoltaic power； Energy conservation and emission reduction

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，軌道交通在城市交通中扮演重要角色。利用光伏發(fā)電技術(shù)為地鐵車(chē)輛段提供電能，不僅可以減少地鐵對(duì)市網(wǎng)電能的需求，節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本；同時(shí)還可積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，有效推動(dòng)我國(guó)可再生能源的發(fā)展。

地鐵車(chē)輛段運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠得到充分的利用，產(chǎn)生的電能可以用來(lái)供車(chē)輛段的照明和動(dòng)力設(shè)備使用。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)基本條件

1.1 氣象條件

地鐵車(chē)輛段所在當(dāng)?shù)匦枰照諚l件充足，日照系數(shù)高，年日照時(shí)間長(zhǎng)，一年中太陽(yáng)能有效利用時(shí)間長(zhǎng)，季節(jié)的總輻射量差異不大。該城市地鐵車(chē)輛段適合設(shè)置太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

1.2 環(huán)境條件

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置的位置應(yīng)綜合考慮車(chē)輛段周邊環(huán)境，組件的布置需要避開(kāi)或遠(yuǎn)離遮蔭物。光伏組件的設(shè)計(jì)應(yīng)與車(chē)輛段建筑單體相結(jié)合，綜合考慮發(fā)電效率、發(fā)電量、電氣和結(jié)構(gòu)安全，并與建筑物屋頂形式相協(xié)調(diào)，滿足安裝、清潔、維護(hù)的要求。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能光伏組件、光伏控制器和交流逆變器及相應(yīng)的附屬設(shè)施組成。

2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的形式

車(chē)輛段大型庫(kù)房（如停車(chē)庫(kù)、檢修庫(kù)等）房屋頂空間較大，而且比較開(kāi)闊，適合設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)大型庫(kù)房的屋頂結(jié)構(gòu)，光伏發(fā)電系統(tǒng)選用頂棚形式。本系統(tǒng)光伏電站的按總額定功率為500kWp，分為兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的光伏子系統(tǒng)（表1）。

2.2 光伏組件選型

太陽(yáng)能光伏組件是太陽(yáng)能系統(tǒng)的核心部件之一。根據(jù)車(chē)輛段停車(chē)庫(kù)房屋頂?shù)男问?，光伏組件與屋頂?shù)慕Y(jié)合采用BAPV方式。BAPV結(jié)合方式，不需要改變建筑物本身，只需將光伏組件固定安裝在停車(chē)庫(kù)的屋頂上。光伏組件選用標(biāo)準(zhǔn)單晶硅組件（表2）。

2.3 光伏逆變器選型

根據(jù)各光伏子系統(tǒng)的容量選擇集中型并網(wǎng)光伏逆變器額定容量，光伏子系統(tǒng)1和光伏子系統(tǒng)2的逆變器均選擇250kW的逆變器（表3）。

2.4 光伏并網(wǎng)設(shè)計(jì)

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是光伏陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合車(chē)輛段用電要求的交流電之后直接接入車(chē)輛段供電系統(tǒng)。在陰雨天或夜晚，光伏陣列沒(méi)有產(chǎn)生電能或者產(chǎn)生的電能不能滿足負(fù)載需求時(shí)就由車(chē)輛段供電系統(tǒng)供電。

本系統(tǒng)中光伏子系統(tǒng)1逆變器經(jīng)交流并網(wǎng)柜后接入車(chē)輛段變電所0.4kV低壓側(cè)I段母線，光伏子系統(tǒng)2逆變器經(jīng)交流并網(wǎng)柜后接入車(chē)輛段變電所0.4kV低壓側(cè)II段母線。在變電所0.4kV并網(wǎng)接入點(diǎn)各設(shè)置一面防逆流控制箱，一但發(fā)現(xiàn)異常，會(huì)立即通過(guò)通訊控制逆變器降低輸出電流，減少光伏系統(tǒng)發(fā)電功率；當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，防逆流接控制箱控制觸器斷開(kāi)，分離光伏發(fā)電系統(tǒng)與車(chē)輛段供電系統(tǒng)，避免故障的擴(kuò)大。

3 主要設(shè)備安裝、線纜的選擇

3.1 光伏組件的安裝

光伏組件直接安裝在車(chē)輛段停車(chē)庫(kù)屋頂上，組件的安裝傾角與屋面保持一致或與屋面形成一個(gè)較小的安裝傾角，便于排水。

3.2 匯流箱、直流柜、逆變器及交流柜的安裝

1）光伏匯流箱選用IP66防水型產(chǎn)品，直接安裝于車(chē)輛段停車(chē)庫(kù)屋頂上。（下轉(zhuǎn)第19頁(yè)）

（上接第17頁(yè)）2）直流柜、逆變器及并網(wǎng)柜安裝于車(chē)輛段光伏設(shè)備室。

3）光伏監(jiān)控主機(jī)選擇壁掛式主機(jī)，安裝于光伏設(shè)備室的墻壁上。

4）光伏防逆流控制箱安裝于車(chē)輛段變電所0.4kV開(kāi)關(guān)柜室的墻壁上。

3.3 線纜的選擇

1）直流側(cè)電纜選用雙絕緣防紫外線阻燃銅芯電纜；交流側(cè)采用銅芯耐火、阻燃電纜。

2）直流側(cè)的電纜與光伏組件的連接采用工業(yè)防水快速接插件，線纜及連接附件具有防水、抗老化的功能。

3）配線槽采用不銹鋼金屬線槽，配線線槽的布置考慮隱蔽布線方案，并與建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)目前了解的情況，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)約為20元/W，車(chē)輛段新建500kW的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)約為1000萬(wàn)元。目前，國(guó)家在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用方面也有相關(guān)的補(bǔ)貼政策?？紤]該因素，則系統(tǒng)投資會(huì)進(jìn)一步降低。據(jù)近最近幾年太陽(yáng)能的發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)將會(huì)越來(lái)越低。

車(chē)輛段一個(gè)500kW的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)每年可發(fā)電估計(jì)約500000kW·h，平均電網(wǎng)電價(jià)按0.8元/kW·h，一年節(jié)約外網(wǎng)電費(fèi)約40萬(wàn)元，預(yù)計(jì)25年可收回成本。光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用年限按20年計(jì)算，其發(fā)電成本約為1.0元/kW·h。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)電成本還會(huì)逐漸降低。

4.2 社會(huì)效益分析

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)目前正處于推廣階段，在城軌交通中安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其社會(huì)效益主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）響應(yīng)政府號(hào)召，積極配合完成節(jié)能減排指標(biāo)。太陽(yáng)能是一種清潔、可再生能源，一個(gè)500kW的太陽(yáng)能電池板每年相當(dāng)于每年節(jié)省約150噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放約400噸。

2）城軌交通是一種公共交通工程，客流量相當(dāng)大，在城軌交通中使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以起到較好的示范，對(duì)以后太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的推廣有積極作用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)車(chē)輛段建立了光伏發(fā)電系統(tǒng)，并對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量、節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益進(jìn)行了分析。文中只考慮了車(chē)輛段小塊面積，而實(shí)際車(chē)輛段可利用的面積大至幾萬(wàn)平米，若能充分利用，蘊(yùn)含的能量還是比較大的。國(guó)家為了促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提供了很多的優(yōu)惠政策。因此，推廣光伏發(fā)電技術(shù)在車(chē)輛段的應(yīng)用具有很強(qiáng)的可行性。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王楠]