太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城鐵車中的應(yīng)用探究

任成偉 宗慶云

摘 要：城市內(nèi)部的軌道交通項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以提高項(xiàng)目規(guī)劃的穩(wěn)定性與環(huán)保性。本文首先對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本條件進(jìn)行了簡單概述;隨后，以具體案例分析的方式，進(jìn)一步探討了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市內(nèi)部軌道交通的規(guī)劃設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，希望能為該領(lǐng)域關(guān)注者提供有益參考。

關(guān)鍵詞：太陽能;光伏發(fā)電;軌道交通;并網(wǎng)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.046

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的提升，國內(nèi)城市軌道交通規(guī)劃設(shè)計(jì)，尤其是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城鐵車中的應(yīng)用方面，得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。當(dāng)前，我國城市化建設(shè)與發(fā)展的水平得到了全面的提升，在城市化發(fā)展速度持續(xù)加快的情況下，城市內(nèi)部的軌道交通所扮演的角色也越來越重要。采取更為合理的發(fā)展策略，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)融入到軌道交通的規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，顯得尤為重要。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的基本條件

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市內(nèi)部的軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，會(huì)受到環(huán)境條件、天氣條件以及系統(tǒng)條件等多種不同因素的影響。

1.1 環(huán)境條件

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所在的位置，要綜合考慮到，車輛段周圍的環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。系統(tǒng)的布局和規(guī)劃，要盡可能遠(yuǎn)離遮陽物。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件設(shè)計(jì)，需要和車輛段的建筑單體相互結(jié)合。通過此種方式，可以有效地提升發(fā)電效率、結(jié)構(gòu)安全、電氣系統(tǒng)與發(fā)電量等。同時(shí)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)還要與建筑物的屋頂形式相互協(xié)調(diào)，進(jìn)而方便后續(xù)的安裝、維護(hù)與清潔管理[1]。

1.2 天氣條件

地鐵車輛段所處的位置，要滿足日照充足的條件。日照系數(shù)較高、日照時(shí)間較長。并且，在不同的季節(jié)，總輻射量的差異不能過大，一年當(dāng)中的太陽能有效利用時(shí)間較長，可以滿足區(qū)域內(nèi)部的城市軌道交通系統(tǒng)，利用太陽能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電。

1.3 系統(tǒng)條件

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，要兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效率性。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中，不但需要考慮到日常運(yùn)行的固定工作時(shí)間，同時(shí)也要考慮到，系統(tǒng)在峰值情況下的最大荷載量。對(duì)于電器屬于電感性、電容性還是電阻性等進(jìn)行綜合考慮，分析判斷系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)的瞬間最大電流流量。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在城鐵車中的應(yīng)用

為優(yōu)化對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的判斷效果，本文采取了實(shí)際案例分析的方式，通過案例分析，提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用更進(jìn)行分析。

2.1 項(xiàng)目概況

我國某地區(qū)的城市地鐵6號(hào)線，沿著城市內(nèi)部的中部軸線進(jìn)行了布設(shè)，將城市內(nèi)部多個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)進(jìn)行了串聯(lián)。線路全長約為38千米，其中地下段長度為3千米，高架段長度為28千米，山體隧道和過渡段長度分別為6千米和1千米。該線路全線設(shè)置了20座車站，地下車站4座，高架車站16座。高架車站當(dāng)中的14座車站，有條件安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)[2]。

2.2 可行性分析

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在該地區(qū)地鐵線路當(dāng)中的架設(shè)與應(yīng)用，具有較好的基礎(chǔ)條件支持。該地區(qū)位于我國東南沿海地區(qū)，日照時(shí)間較為充足，并且在不同季節(jié)的太陽輻射差距不大。一年中有300天左右的太陽能資源，可以得到充分的應(yīng)用。該地區(qū)的六號(hào)線架全線有超過73%的部分為高架線路，16座車站為高架車站。車站的頂棚設(shè)計(jì)采用了鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架模式，為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)置與安裝奠定了基礎(chǔ)。

2.3 應(yīng)用模式

2.3.1 在地鐵高架車站頂棚的應(yīng)用

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中的光伏組件，主要為普通型的光伏組件以及建材型的光伏組件。在進(jìn)行城市內(nèi)部的軌道交通設(shè)計(jì)以及地鐵高架車站頂棚設(shè)計(jì)中，可以應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的建材型光伏組件。例如，可以采用支架式安裝的方式，提高車站頂棚的整體性與穩(wěn)定性。將頂棚與光伏組件進(jìn)行集成，將太陽能光伏組件建造成為車站的頂棚，可以滿足建筑發(fā)展的實(shí)際需求。將隔溫、隔音、發(fā)電、裝飾和安全性等方面的措施，有機(jī)地結(jié)合在一起。此種規(guī)劃設(shè)計(jì)方式，可以提高建筑的透光率，同時(shí)又能滿足建筑物的遮陽效果。將節(jié)能環(huán)保與美觀設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合在一起。

2.3.2 在系統(tǒng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，也具有較好的應(yīng)用效果。在實(shí)際的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步細(xì)化分為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種類型。獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要是將太陽能的輻射能量，直接轉(zhuǎn)化為電能，用于負(fù)載的供給，并且還可以將多余的電能，通過化學(xué)能的方式，存儲(chǔ)在電池中。而并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為直流電之后，可以省去蓄電池存儲(chǔ)的環(huán)節(jié)，從而大大地降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電成本。綜合考量區(qū)域內(nèi)部發(fā)展，對(duì)于系統(tǒng)可靠性的要求以及經(jīng)濟(jì)性的要求，選擇并網(wǎng)設(shè)計(jì)的模式，可以城市內(nèi)部軌道交通建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

2.4 注意事項(xiàng)

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，要綜合考慮到現(xiàn)場(chǎng)地理環(huán)境與氣象條件，進(jìn)行專門的優(yōu)化設(shè)計(jì)。比如，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部的光伏組件，排列方式要向南方傾斜，同時(shí)不能被其他建筑物遮擋，防止影響系統(tǒng)的太陽能收集效率。此外，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行安裝和調(diào)試過程中，要將車站的整體性與美觀性作為重要的考慮因素。要將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為車站的一部分，避免影響車站的主體結(jié)構(gòu)。在城市內(nèi)部軌道交通的各個(gè)車站建筑設(shè)計(jì)中，都要盡可能地與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)相互結(jié)合，提高建筑節(jié)能效率。

3 總結(jié)

綜上所述，城鐵車與城市內(nèi)部的軌道交通，都會(huì)對(duì)城市內(nèi)部的建設(shè)和城市化發(fā)展，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。為了提高城市化的發(fā)展水平，貫徹落實(shí)綠色生態(tài)的發(fā)展理念，在對(duì)城市內(nèi)部的軌道交通進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要應(yīng)用到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員，在推廣落實(shí)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)城市的建設(shè)發(fā)展特征，對(duì)其可行性進(jìn)行分析，合理劃分不同的應(yīng)用模式，提高應(yīng)用效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張曄.光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（17）：150.

[2]徐海東.光伏發(fā)電技術(shù)在地鐵車輛段中的應(yīng)用研究[J].科技視界，2016（07）：17+19.