論光伏發電技術在地鐵車輛段中的應用

摘 要：光伏發電技術是一項具有較高社會和經濟效益的發電方式。本文對安裝光伏發電系統對條件的要求進行了介紹，也對光伏發電系統的設計與安裝上面的技術進行了詳細的介紹。

關鍵詞：光伏發電技術；地鐵車輛段；應用

隨著社會經濟水平的不斷提高，城市化不斷推進，交通方式也多種多樣，而軌道交通近年來在城市生活與建設中發揮著越來越重要的作用。但是軌道交通的發展對于加大了對電力的應用與浪費，不利于節能減排的推進。而光伏發電技術對于減少軌道交通對電能的需求，對于保護環境、節能減排、建設節能環保型社會有重要的作用。

一、光伏發電系統所需條件

（一）光照

光伏發電自然是與“光”有關系的，所以如果要安裝光伏發電系統，就要選擇日照充足的地方。具體來說，就是這個地區的日照系數要高，年日照時間夠長，季節總輻射量的差異要小，這樣才能保障有充足的日照來支持光伏發電系統的工作。

（二）周邊環境

光伏發電系統要盡量安排在開闊一點的地方，要保障系統的位置和各個組件的安裝都要避開遮陰的地方，讓各個設備和組件能得到充足的光照。當然，在設計光伏組件時要考慮到周邊建筑物的形態，將二者相結合。

二、光伏發電系統的設計與安裝

（一）光伏發電系統的形式

光伏發電系統的形式是根據大型庫房頂部的結構來進行適當的選擇的。一般來說，車輛段的大型庫房屋頂的空間都比較大，而且總的來說也比較開闊，比如停車庫、檢修庫等房屋，因此，這些地方是非常適合安裝光伏發電系統的。而由于這些地方的特點，光伏發電系統的形式最好是選擇頂棚。另外，光伏發電系統的總額定功率最好是500kw，然后將整個系統分為兩個獨立運行的系統，其中，這兩個獨立系統的各參數如下表所示：

（二）光伏組件與逆變器的選型

光伏組件的安裝一般是固定在停車庫的屋頂上。而安裝光伏組件一般選擇的方式是用BAPV方式，這主要是由車輛段停車庫房屋頂的形式決定的，而且這種方式也具有一定的優越性，它不需要去改變建筑物本身。

光伏逆變器的額定容量要選擇集中型并網光伏逆變器，而兩個子系統的逆變器容量根據上表所示，都應當選擇250kw。

（三）光伏并網設計

并網發電系統是指光伏陣列產生直流電，直流電經過并網逆變器會轉換成交流電，這種交流電是符合車輛段用電要求的，然后這種交流電會直接接入車輛段供電系統。車輛段供電系統發揮供電作用一般是在陰雨天或者夜晚，因為這種時候的光伏陣列不會產生電流或者是它產生的電流滿足不了負載需求。另外，還有一點需要注意，可以在變電所0.4kv并網接入點各設置一面防逆流控制箱，主要是為了及時解決一些異常和故障的出現。在出現異常時，防逆流控制箱可以通過通訊的手段控制住逆變器進而降低其輸出電流，從而減少光伏系統發電的功率；而如果有故障出現，防逆流控制箱的控制觸器會斷開，將光伏發電系統和車輛供電系統分離，防止擴大故障。

（四）安裝光伏組件

一般來說，光伏組件的安裝位置都是在車輛段停車庫的屋頂上面，要特別注意的是，要保障排水的通常，可以使組件安裝的傾角和屋面保持一致或者與屋面形成一個角度比較小的安裝傾角。

（五）安裝匯流箱、直流柜、交流柜、逆變器

匯流箱一般安裝在車輛停車庫的屋頂上，要注意在選擇匯流箱時要選擇防水型的產品。直流柜和逆變器和并網柜都要在車輛段的光伏設備室進行安裝。光伏監控主機要在光伏設備室的墻壁上進行安裝，所以要選擇壁掛式主機。

（六）選擇線纜

在線纜的選擇上，主要注意以下幾點：直流側的電纜要選擇雙絕緣防紫外線阻燃銅芯電纜，而交流側的電纜就要采用銅芯耐火、阻燃電纜。直流側的電纜和光伏連接處要選擇防水、抗老化的連接附件和線纜。配線槽要使用不銹鋼的金屬線槽，在布置配線線槽時要選擇較為隱蔽的方案，而且要注意保持與建筑結構的一致性。

三、效益

（一）經濟效益

就當前而言，我國在太陽能光伏發電系統的應用方面有相關的補貼政策，所以太陽能光伏系統的投資會降低。而隨著科學技術水平的不斷發展以及太陽能的發展狀況，太陽能光伏系統的造價也會隨之降低。據有關計算表明，車輛段一個太陽能光伏發電系統一年可以節約電費40萬元。所以，太陽能光伏系統在車輛段中的使用將會在將來帶來巨大的經濟效益。

（二）社會環境效益

太陽能是清潔能源、可再生，所以太陽能光伏發電系統節約了大量的煤炭資源，大大降低了二氧化碳的排放量，對于環境保護以及可持續社會提供了強大的動力，這也是對政府節能減排的一種號召。另外，城軌交通是當下公共交通中客流量非常大的一種交通方式，如果可以在城軌交通中全面使用太陽能光伏發電系統，這對于光伏發電技術的推廣有非常重大的作用。

四、結語

綜上所述，光伏發電系統的安裝位置一定要保障有足夠的光照，還要與周邊建筑進行結合，保持一致性。而在光伏發電系統設計與安裝的各個細節都要加以重視，不論是對各種設備的選擇，還是對于故障的防護工作。光伏發電技術是一項節能環保又具有較高經濟效益的技術，值得大力推廣與使用。

參考文獻：

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作者簡介：張國祥（1985-），男，甘肅武威人，助教。