太阳能光伏发电系统在城铁车中的应用探究

任成伟 宗庆云

摘 要：城市内部的轨道交通项目的规划和设计中，应用太阳能光伏发电系统，可以提高项目规划的稳定性与环保性。本文首先对太阳能光伏发电系统的基本条件进行了简单概述;随后，以具体案例分析的方式，进一步探讨了太阳能光伏发电系统在城市内部轨道交通的规划设计中的具体应用，希望能为该领域关注者提供有益参考。

关键词：太阳能;光伏发电;轨道交通;并网设计

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

0 引言

随着我国国民经济的发展以及科学技术水平的提升，国内城市轨道交通规划设计，尤其是太阳能光伏发电系统在城铁车中的应用方面，得到了社会各界的广泛关注。当前，我国城市化建设与发展的水平得到了全面的提升，在城市化发展速度持续加快的情况下，城市内部的轨道交通所扮演的角色也越来越重要。采取更为合理的发展策略，将太阳能光伏发电系统融入到轨道交通的规划设计环节，显得尤为重要。

1 光伏发电系统应用的基本条件

太阳能光伏发电系统在城市内部的轨道交通系统规划设计中的应用，会受到环境条件、天气条件以及系统条件等多种不同因素的影响。

1.1 环境条件

太阳能光伏发电系统所在的位置，要综合考虑到，车辆段周围的环境和基础设施建设。系统的布局和规划，要尽可能远离遮阳物。太阳能光伏发电系统的组件设计，需要和车辆段的建筑单体相互结合。通过此种方式，可以有效地提升发电效率、结构安全、电气系统与发电量等。同时，太阳能光伏发电系统还要与建筑物的屋顶形式相互协调，进而方便后续的安装、维护与清洁管理[1]。

1.2 天气条件

地铁车辆段所处的位置，要满足日照充足的条件。日照系数较高、日照时间较长。并且，在不同的季节，总辐射量的差异不能过大，一年当中的太阳能有效利用时间较长，可以满足区域内部的城市轨道交通系统，利用太阳能实现光伏发电。

1.3 系统条件

太阳能光伏发电系统的应用，要兼顾系统的稳定性与效率性。太阳能光伏发电系统在设计的过程中，不但需要考虑到日常运行的固定工作时间，同时也要考虑到，系统在峰值情况下的最大荷载量。对于电器属于电感性、电容性还是电阻性等进行综合考虑，分析判断系统在启动时的瞬间最大电流流量。

2 光伏发电系统在城铁车中的应用

为优化对太阳能光伏发电系统应用的判断效果，本文采取了实际案例分析的方式，通过案例分析，提供真实可靠的数据，进而对太阳能光伏发电系统的应用更进行分析。

2.1 项目概况

我国某地区的城市地铁6号线，沿着城市内部的中部轴线进行了布设，将城市内部多个重要的经济区进行了串联。线路全长约为38千米，其中地下段长度为3千米，高架段长度为28千米，山体隧道和过渡段长度分别为6千米和1千米。该线路全线设置了20座车站，地下车站4座，高架车站16座。高架车站当中的14座车站，有条件安装太阳能光伏发电系统[2]。

2.2 可行性分析

太阳能光伏发电系统在该地区地铁线路当中的架设与应用，具有较好的基础条件支持。该地区位于我国东南沿海地区，日照时间较为充足，并且在不同季节的太阳辐射差距不大。一年中有300天左右的太阳能资源，可以得到充分的应用。该地区的六号线架全线有超过73%的部分为高架线路，16座车站为高架车站。车站的顶棚设计采用了钢结构网架模式，为太阳能光伏发电系统的设置与安装奠定了基础。

2.3 应用模式

2.3.1 在地铁高架车站顶棚的应用

太阳能光伏发电系统当中的光伏组件，主要为普通型的光伏组件以及建材型的光伏组件。在进行城市内部的轨道交通设计以及地铁高架车站顶棚设计中，可以应用太阳能光伏发电系统的建材型光伏组件。例如，可以采用支架式安装的方式，提高车站顶棚的整体性与稳定性。将顶棚与光伏组件进行集成，将太阳能光伏组件建造成为车站的顶棚，可以满足建筑发展的实际需求。将隔温、隔音、发电、装饰和安全性等方面的措施，有机地结合在一起。此种规划设计方式，可以提高建筑的透光率，同时又能满足建筑物的遮阳效果。将节能环保与美观设计有机地结合在一起。

2.3.2 在系统并网设计中的应用

太阳能光伏发电系统在并网设计当中，也具有较好的应用效果。在实际的规划和设计中，太阳能光伏发电系统进一步细化分为并网光伏发电系统与独立的光伏发电系统两种类型。独立的光伏发电系统，主要是将太阳能的辐射能量，直接转化为电能，用于负载的供给，并且还可以将多余的电能，通过化学能的方式，存储在电池中。而并网光伏发电系统，将接收到的太阳能转化为直流电之后，可以省去蓄电池存储的环节，从而大大地降低太阳能光伏发电系统的发电成本。综合考量区域内部发展，对于系统可靠性的要求以及经济性的要求，选择并网设计的模式，可以城市内部轨道交通建设的经济性。

2.4 注意事项

太阳能光伏发电系统在应用的过程中，要综合考虑到现场地理环境与气象条件，进行专门的优化设计。比如，太阳能光伏发电系统内部的光伏组件，排列方式要向南方倾斜，同时不能被其他建筑物遮挡，防止影响系统的太阳能收集效率。此外，太阳能光伏发电系统在进行安装和调试过程中，要将车站的整体性与美观性作为重要的考慮因素。要将太阳能光伏发电系统作为车站的一部分，避免影响车站的主体结构。在城市内部轨道交通的各个车站建筑设计中，都要尽可能地与太阳能光伏发电系统相互结合，提高建筑节能效率。

3 总结

综上所述，城铁车与城市内部的轨道交通，都会对城市内部的建设和城市化发展，产生深远的影响。为了提高城市化的发展水平，贯彻落实绿色生态的发展理念，在对城市内部的轨道交通进行规划设计中，要应用到太阳能光伏发电系统。相关领域的工作人员，在推广落实太阳能光伏发电系统系统时，要根据城市的建设发展特征，对其可行性进行分析，合理划分不同的应用模式，提高应用效率。

参考文献：

[1]张晔.光伏发电系统在城市轨道交通中的应用分析[J].科技创新与应用，2017（17）：150.

[2]徐海东.光伏发电技术在地铁车辆段中的应用研究[J].科技视界，2016（07）：17+19.