論分布式光伏發(fā)電站技術(shù)在軌道交通屋頂資源中的應(yīng)用

馬屾

摘要：分布式光伏發(fā)電站是一項(xiàng)在城市中具有較高實(shí)用價(jià)值、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)電方式。本文對(duì)利用軌道交通屋頂資源安裝分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的條件要求進(jìn)行了介紹，也對(duì)分布式分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝以及在軌道交通車(chē)輛段中的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電站技術(shù);軌道交通屋頂資源;應(yīng)用技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，城市化不斷推進(jìn)，城市軌道交通近年來(lái)在城市生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，各個(gè)城市也在大力建設(shè)新的軌道交通線網(wǎng)。軌道交通發(fā)展的同時(shí)需要大量的電力資源作為運(yùn)營(yíng)的支撐，所以在軌道交通運(yùn)營(yíng)成本中電費(fèi)占有相當(dāng)大的比例;同時(shí)軌道交通車(chē)輛的停車(chē)庫(kù)、檢修庫(kù)、地上車(chē)站等有大量的屋頂資源沒(méi)有得到利用?！鞍凑兆园l(fā)自用、本地消耗、低損高效”的原則，分布式光伏發(fā)電站技術(shù)能夠幫助降低軌道交通運(yùn)營(yíng)成本中的電費(fèi)成本，同時(shí)對(duì)于響應(yīng)國(guó)家號(hào)召節(jié)能減排，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家碳中和目標(biāo)有重要的作用。

1分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)所需條件

1.1光照

安裝分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)，要選擇日照充足的地方。具體來(lái)說(shuō)，就是這個(gè)地區(qū)的日照系數(shù)要高，年日照時(shí)間夠長(zhǎng)，季節(jié)總輻射量的差異要小，這樣才能保障有充足的日照來(lái)支持分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的發(fā)電量達(dá)到預(yù)期的水平。

1.2周邊環(huán)境

分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)，要保障系統(tǒng)的位置和各個(gè)組件的安裝都要避開(kāi)遮陰的地方，讓各個(gè)設(shè)備和組件能得到充足的光照，同時(shí)也需要根據(jù)所在緯度將光伏板角度調(diào)整到最優(yōu)角度。當(dāng)然，將光伏板建設(shè)在屋頂是最優(yōu)選擇，同時(shí)要避開(kāi)周?chē)叽蠼ㄖ锏挠绊憽?/p>

2軌道交通屋頂分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝

2.1軌道交通屋頂分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的形式

軌道交通屋頂分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的形式一般來(lái)說(shuō)是選擇車(chē)輛段的大型停車(chē)庫(kù)、檢修庫(kù)等房屋屋頂，這些地方是非常適合安裝分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的。而由于這些地方的特點(diǎn)，分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)所發(fā)電力除傳統(tǒng)的電力照明供電，還能利用既有軌道交通供電網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)給電力機(jī)車(chē)供電。另外，根據(jù)屋頂面積大小一座分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的總額定功率控制在500kw，然后將整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)。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(chē)庫(kù)和檢修庫(kù)的屋頂上。而安裝光伏組件根據(jù)屋頂結(jié)構(gòu)，鋼筋水泥屋頂一般選擇的方式是用BAPV方式，這主要是由車(chē)輛段停車(chē)庫(kù)房屋頂?shù)男问經(jīng)Q定的，而且這種方式也具有一定的優(yōu)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(wǎng)光伏逆變器，而兩個(gè)子系統(tǒng)的逆變器容量都應(yīng)當(dāng)選擇250kw。

2.3系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

方案一：光伏能源經(jīng)由能源路由器接入地鐵供電環(huán)網(wǎng)

方案二：光伏能源經(jīng)由能源路由器并入地鐵400V供電系統(tǒng)（圖2）

2.4安裝光伏組件

本項(xiàng)目所選的建筑為大型廠房和可上人屋面，屋頂為彩鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)，在已有建筑物上安裝太陽(yáng)電池組件，不改變?cè)薪ㄖ锏慕ㄖO(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)。鋪設(shè)的太陽(yáng)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(huì)對(duì)屋面有直接影響，且光伏組件重量相對(duì)較輕，約12～15kg/m2，小于建筑物設(shè)計(jì)承重。要特別注意的是，要保障排水的通常，根據(jù)所在地點(diǎn)組件安裝與屋面形成一個(gè)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(chē)輛停車(chē)庫(kù)的屋頂上，要注意在選擇匯流箱時(shí)要選擇防水型的產(chǎn)品。直流柜和逆變器和并網(wǎng)柜都要在車(chē)輛段的光伏設(shè)備室進(jìn)行安裝。光伏監(jiān)控主機(jī)要在光伏設(shè)備室的墻壁上進(jìn)行安裝，所以要選擇壁掛式主機(jī)。

3效益

3.1經(jīng)濟(jì)效益

以現(xiàn)在的市場(chǎng)行情來(lái)看，目前光伏板的生產(chǎn)成本已經(jīng)大幅下降，而且呈逐年遞減的趨勢(shì)，我國(guó)已經(jīng)取消了相關(guān)補(bǔ)貼政策。根據(jù)目前市場(chǎng)行情1MW屋頂分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)發(fā)電成本在330萬(wàn)元-430萬(wàn)元之間，在國(guó)家政策支持下，銀行貸款比例可達(dá)到75%，有相應(yīng)的稅收和利率優(yōu)惠。由于軌道交通用電量大所發(fā)電能全部自用，1MW發(fā)電站年節(jié)約電費(fèi)約50萬(wàn)元。7-9年即可收回成本。以目前光伏發(fā)電系統(tǒng)使用周期為25年計(jì)算，全生命周期內(nèi)，1MW裝機(jī)容量可以帶來(lái)750萬(wàn)元-850萬(wàn)元的收益。每條地鐵線路至少可以達(dá)到6兆瓦的裝機(jī)容量年節(jié)約電費(fèi)至少300萬(wàn)元，并且在未來(lái)隨著光伏發(fā)電技術(shù)的科技進(jìn)步收益也會(huì)越原來(lái)越大。所以，太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在軌道交通中的使用會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2社會(huì)環(huán)境效益

我國(guó)明確提出，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年的全國(guó)兩會(huì)上，多位代表委員就此問(wèn)題提出建議，例如設(shè)立綠色賬戶、推廣低碳、健康住宅等。新能源迎來(lái)新一輪的發(fā)展機(jī)遇。太陽(yáng)能是清潔能源、可再生，所以太陽(yáng)能分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)節(jié)約了大量的煤炭資源，大大降低了二氧化碳的排放量，對(duì)于環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)社會(huì)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)目前在安裝方式上已經(jīng)具有了比較成熟的技術(shù)方案，投資少、效益高、維護(hù)成本低、運(yùn)行周期長(zhǎng)、占用資源少、無(wú)污染物排放、可回收、便于安裝，由于國(guó)家近幾年的大力推廣在發(fā)電成本上已經(jīng)接近或低于火電成本且呈下降趨勢(shì)，軌道交通又具有自發(fā)自用的優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保又具有較高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)，值得大力推廣與使用。

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