光伏發(fā)電在城市軌道交通中的應(yīng)用研究（上）

城市軌道交通近年來在國內(nèi)大中城市普遍發(fā)展，全國目前已有十八座城市建成運(yùn)營線路，并有多個(gè)城市已開工或規(guī)劃建設(shè)，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，未來幾年將是城市軌道交通發(fā)展建設(shè)的高峰期。 　　如何將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和城市軌道交通建設(shè)結(jié)合起來，利用太陽能向城市軌道交通工程提供電源，不僅在節(jié)約能源方面意義重大，更對指導(dǎo)新建軌道交通工程具有重要參考意義。 　　1.光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)勢和特點(diǎn) 　　利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，可以獲取無限的能源，不僅可以減少煤炭、自然礦物資源、水資源等的開采利用，還可以減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵及煤灰等有害氣體和雜質(zhì)的排放量，是節(jié)能減排的有效措施。 　　傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在向負(fù)荷供電時(shí)，需通過變壓器、輸電線路、開關(guān)柜等電力設(shè)施將電能輸送至用戶。采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，可省去這些輸配電設(shè)備的投資。若將光伏電源和電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電，不僅能就地直接使用電能，還省去了蓄電池等儲(chǔ)能設(shè)施。 　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝不破壞土地植被，不受安裝地點(diǎn)的限制，只要太陽能夠達(dá)到的地方，均可安裝太陽能電池組件。大城市內(nèi)建筑物和太陽能電池組件一體化建設(shè)時(shí)，不僅能夠美化建筑的結(jié)構(gòu)和外觀，還節(jié)約了土地，具有十分積極的效益。 　　光伏電源系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了只要有太陽光的地方，就能夠設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)，而且容量大小可根據(jù)負(fù)荷選取，不受外部電源的限制。特別是一些容量小的照明負(fù)荷，可獨(dú)立成系統(tǒng)，特別靈活實(shí)用。 　　綜上所述，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、節(jié)省輸電設(shè)備、保護(hù)和節(jié)約土地、靈活配置發(fā)電容量的優(yōu)勢和特點(diǎn)。 　　2.城市軌道交通各類用電負(fù)荷分析 　　城市軌道交通用電負(fù)荷較多，但根據(jù)不同用途及性質(zhì)可歸為3類負(fù)荷： 　　（1）軌道交通車輛牽引供電負(fù)荷。 　　該類負(fù)荷主要是向軌道交通車輛提供驅(qū)動(dòng)電源及車體內(nèi)部的低壓機(jī)電負(fù)荷電源，所需容量最大，一般一個(gè)牽引變電所約在2×2500～2×3000kV.A左右。 　?。?）軌道交通運(yùn)營動(dòng)力負(fù)荷。 　　該類負(fù)荷主要是車站及區(qū)間內(nèi)為保證地鐵正常、安全運(yùn)營而所需的一些機(jī)電設(shè)備、通信信號設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等，其負(fù)荷容量較大，每座地下車站約在1000~1200kW；高架車站約在200~350kW。 　?。?）軌道交通運(yùn)營照明負(fù)荷。 　　該類負(fù)荷主要是運(yùn)營所需的各類正常照明、應(yīng)急照明、指示照明、廣告照明等，其負(fù)荷容量較小，每座地下車站約在200~300kW；高架車站約在120~180kW。 　　另外，每條地鐵線路都有一個(gè)車輛段和停車場，其中有不少動(dòng)力負(fù)荷和照明負(fù)荷，特別是車庫內(nèi)的照明負(fù)荷和車場內(nèi)的路燈照明負(fù)荷容量較大。 　　上述用電負(fù)荷中，牽引負(fù)荷、通信信號、消防通風(fēng)、消防監(jiān)控、應(yīng)急照明等是與行車及消防相關(guān)的可靠性要求極高的特別重要的一級負(fù)荷。 　　從負(fù)荷分類可以看出，牽引負(fù)荷用電不僅容量大，且是行車負(fù)荷，必須有極高的可靠性；動(dòng)力負(fù)荷中部分為行車及消防負(fù)荷，容量也較大，可靠性也必須保證；照明負(fù)荷中的應(yīng)急照明，該部分容量很小，但可靠性必須保證。從容量及負(fù)荷重要性，以及在目前光伏發(fā)電系統(tǒng)尚未完全成熟及普及應(yīng)用的情況下考慮，這些負(fù)荷仍采用傳統(tǒng)電力供電系統(tǒng)是比較合理的，因?yàn)楸仨毐ＷC這些負(fù)荷用電的高可靠性。但相對這些重要負(fù)荷，車站內(nèi)的三級負(fù)荷、正常照明和一般的機(jī)電負(fù)荷，完全可利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電。 　　3.軌道交通工程利用光伏發(fā)電系統(tǒng)的條件 　　光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是利用太陽能作為發(fā)電基礎(chǔ)，配備必要的發(fā)輸電設(shè)備，并結(jié)合實(shí)際建筑條件，共同實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)功能。要實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)在軌道交通工程中的應(yīng)用，必須滿足以下2個(gè)條件： 　?。?）車站建筑在地上，且地上面積足夠大，能夠安裝滿足用電容量需求的太陽能電池板、蓄電池等發(fā)電設(shè)施。 　　（2）車站內(nèi)用電負(fù)荷為三級負(fù)荷、一般機(jī)電負(fù)荷或一般照明負(fù)荷等，供電可靠性要求較低，不影響行車及消防。 　　根據(jù)目前軌道交通車站的設(shè)計(jì)、建筑樣式、負(fù)荷類型等，能夠滿足上述條件一的，主要有高架站、車輛段、停車場、地下站出入口等地方；滿足上述條件二的，主要有車站二三級通風(fēng)負(fù)荷、檢修電源負(fù)荷、廣告照明、一般照明、車場內(nèi)道路照明、地下站出入口集散廣場照明、室外地徽導(dǎo)向負(fù)荷等。