論分布式光伏發電站技術在軌道交通屋頂資源中的應用

馬屾

摘要：分布式光伏發電站是一項在城市中具有較高實用價值、社會效益和經濟效益的發電方式。本文對利用軌道交通屋頂資源安裝分布式光伏發電站系統的條件要求進行了介紹，也對分布式分布式光伏發電站系統的設計、安裝以及在軌道交通車輛段中的應用技術進行了詳細的介紹。

關鍵詞：分布式光伏發電站技術;軌道交通屋頂資源;應用技術

隨著社會經濟水平的不斷提高，城市化不斷推進，城市軌道交通近年來在城市生活中發揮著越來越重要的作用，各個城市也在大力建設新的軌道交通線網。軌道交通發展的同時需要大量的電力資源作為運營的支撐，所以在軌道交通運營成本中電費占有相當大的比例;同時軌道交通車輛的停車庫、檢修庫、地上車站等有大量的屋頂資源沒有得到利用。“按照自發自用、本地消耗、低損高效”的原則，分布式光伏發電站技術能夠幫助降低軌道交通運營成本中的電費成本，同時對于響應國家號召節能減排，為實現國家碳中和目標有重要的作用。

1分布式光伏發電站系統所需條件

1.1光照

安裝分布式光伏發電站系統，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分布式光伏發電站系統的發電量達到預期的水平。

1.2周邊環境

分布式光伏發電站系統，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，同時也需要根據所在緯度將光伏板角度調整到最優角度。當然，將光伏板建設在屋頂是最優選擇，同時要避開周圍高大建筑物的影響。

2軌道交通屋頂分布式光伏發電站系統的設計與安裝

2.1軌道交通屋頂分布式光伏發電站系統的形式

軌道交通屋頂分布式光伏發電站系統的形式一般來說是選擇車輛段的大型停車庫、檢修庫等房屋屋頂，這些地方是非常適合安裝分布式光伏發電站系統的。而由于這些地方的特點，分布式光伏發電站系統所發電力除傳統的電力照明供電，還能利用既有軌道交通供電網絡能夠實現給電力機車供電。另外，根據屋頂面積大小一座分布式光伏發電站系統的總額定功率控制在500kw，然后將整個系統分為兩個獨立運行的系統。大面積屋頂可以建兩座。

2.2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和檢修庫的屋頂上。而安裝光伏組件根據屋頂結構，鋼筋水泥屋頂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都應當選擇250kw。

2.3系統方案設計

方案一：光伏能源經由能源路由器接入地鐵供電環網

方案二：光伏能源經由能源路由器并入地鐵400V供電系統（圖2）

2.4安裝光伏組件

本項目所選的建筑為大型廠房和可上人屋面，屋頂為彩鋼結構、混凝土結構及鋼結構，在已有建筑物上安裝太陽電池組件，不改變原有建筑物的建筑設計及結構。鋪設的太陽電池支架在屋頂上部與彩鋼板緊固連接，水泥屋面采用固定支架形式，安裝方式不會對屋面有直接影響，且光伏組件重量相對較輕，約12～15kg/m2，小于建筑物設計承重。要特別注意的是，要保障排水的通常，根據所在地點組件安裝與屋面形成一個最佳安裝傾角。

2.5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。

3效益

3.1經濟效益

以現在的市場行情來看，目前光伏板的生產成本已經大幅下降，而且呈逐年遞減的趨勢，我國已經取消了相關補貼政策。根據目前市場行情1MW屋頂分布式光伏發電并網發電成本在330萬元-430萬元之間，在國家政策支持下，銀行貸款比例可達到75%，有相應的稅收和利率優惠。由于軌道交通用電量大所發電能全部自用，1MW發電站年節約電費約50萬元。7-9年即可收回成本。以目前光伏發電系統使用周期為25年計算，全生命周期內，1MW裝機容量可以帶來750萬元-850萬元的收益。每條地鐵線路至少可以達到6兆瓦的裝機容量年節約電費至少300萬元，并且在未來隨著光伏發電技術的科技進步收益也會越原來越大。所以，太陽能光伏系統在軌道交通中的使用會帶來巨大的經濟效益。

3.2社會環境效益

我國明確提出，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。2021年的全國兩會上，多位代表委員就此問題提出建議，例如設立綠色賬戶、推廣低碳、健康住宅等。新能源迎來新一輪的發展機遇。太陽能是清潔能源、可再生，所以太陽能分布式光伏發電站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。

4結語

綜上所述，分布式光伏發電站系統目前在安裝方式上已經具有了比較成熟的技術方案，投資少、效益高、維護成本低、運行周期長、占用資源少、無污染物排放、可回收、便于安裝，由于國家近幾年的大力推廣在發電成本上已經接近或低于火電成本且呈下降趨勢，軌道交通又具有自發自用的優勢，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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