论分布式光伏发电站技术在轨道交通屋顶资源中的应用

马屾

摘要：分布式光伏发电站是一项在城市中具有较高实用价值、社会效益和经济效益的发电方式。本文对利用轨道交通屋顶资源安装分布式光伏发电站系统的条件要求进行了介绍，也对分布式分布式光伏发电站系统的设计、安装以及在轨道交通车辆段中的应用技术进行了详细的介绍。

关键词：分布式光伏发电站技术;轨道交通屋顶资源;应用技术

随着社会经济水平的不断提高，城市化不断推进，城市轨道交通近年来在城市生活中发挥着越来越重要的作用，各个城市也在大力建设新的轨道交通线网。轨道交通发展的同时需要大量的电力资源作为运营的支撑，所以在轨道交通运营成本中电费占有相当大的比例;同时轨道交通车辆的停车库、检修库、地上车站等有大量的屋顶资源没有得到利用。“按照自发自用、本地消耗、低损高效”的原则，分布式光伏发电站技术能够帮助降低轨道交通运营成本中的电费成本，同时对于响应国家号召节能减排，为实现国家碳中和目标有重要的作用。

1分布式光伏发电站系统所需条件

1.1光照

安装分布式光伏发电站系统，要选择日照充足的地方。具体来说，就是这个地区的日照系数要高，年日照时间够长，季节总辐射量的差异要小，这样才能保障有充足的日照来支持分布式光伏发电站系统的发电量达到预期的水平。

1.2周边环境

分布式光伏发电站系统，要保障系统的位置和各个组件的安装都要避开遮阴的地方，让各个设备和组件能得到充足的光照，同时也需要根据所在纬度将光伏板角度调整到最优角度。当然，将光伏板建设在屋顶是最优选择，同时要避开周围高大建筑物的影响。

2轨道交通屋顶分布式光伏发电站系统的设计与安装

2.1轨道交通屋顶分布式光伏发电站系统的形式

轨道交通屋顶分布式光伏发电站系统的形式一般来说是选择车辆段的大型停车库、检修库等房屋屋顶，这些地方是非常适合安装分布式光伏发电站系统的。而由于这些地方的特点，分布式光伏发电站系统所发电力除传统的电力照明供电，还能利用既有轨道交通供电网络能够实现给电力机车供电。另外，根据屋顶面积大小一座分布式光伏发电站系统的总额定功率控制在500kw，然后将整个系统分为两个独立运行的系统。大面积屋顶可以建两座。

2.2光伏组件与逆变器的选型

光伏组件的安装一般是固定在停车库和检修库的屋顶上。而安装光伏组件根据屋顶结构，钢筋水泥屋顶一般选择的方式是用BAPV方式，这主要是由车辆段停车库房屋顶的形式决定的，而且这种方式也具有一定的优越性，它不需要去改变建筑物本身。

光伏逆变器的额定容量要选择集中型并网光伏逆变器，而两个子系统的逆变器容量都应当选择250kw。

2.3系统方案设计

方案一：光伏能源经由能源路由器接入地铁供电环网

方案二：光伏能源经由能源路由器并入地铁400V供电系统（图2）

2.4安装光伏组件

本项目所选的建筑为大型厂房和可上人屋面，屋顶为彩钢结构、混凝土结构及钢结构，在已有建筑物上安装太阳电池组件，不改变原有建筑物的建筑设计及结构。铺设的太阳电池支架在屋顶上部与彩钢板紧固连接，水泥屋面采用固定支架形式，安装方式不会对屋面有直接影响，且光伏组件重量相对较轻，约12～15kg/m2，小于建筑物设计承重。要特别注意的是，要保障排水的通常，根据所在地点组件安装与屋面形成一个最佳安装倾角。

2.5安装汇流箱、直流柜、交流柜、逆变器

汇流箱一般安装在车辆停车库的屋顶上，要注意在选择汇流箱时要选择防水型的产品。直流柜和逆变器和并网柜都要在车辆段的光伏设备室进行安装。光伏监控主机要在光伏设备室的墙壁上进行安装，所以要选择壁挂式主机。

3效益

3.1经济效益

以现在的市场行情来看，目前光伏板的生产成本已经大幅下降，而且呈逐年递减的趋势，我国已经取消了相关补贴政策。根据目前市场行情1MW屋頂分布式光伏发电并网发电成本在330万元-430万元之间，在国家政策支持下，银行贷款比例可达到75%，有相应的税收和利率优惠。由于轨道交通用电量大所发电能全部自用，1MW发电站年节约电费约50万元。7-9年即可收回成本。以目前光伏发电系统使用周期为25年计算，全生命周期内，1MW装机容量可以带来750万元-850万元的收益。每条地铁线路至少可以达到6兆瓦的装机容量年节约电费至少300万元，并且在未来随着光伏发电技术的科技进步收益也会越原来越大。所以，太阳能光伏系统在轨道交通中的使用会带来巨大的经济效益。

3.2社会环境效益

我国明确提出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年的全国两会上，多位代表委员就此问题提出建议，例如设立绿色账户、推广低碳、健康住宅等。新能源迎来新一轮的发展机遇。太阳能是清洁能源、可再生，所以太阳能分布式光伏发电站系统节约了大量的煤炭资源，大大降低了二氧化碳的排放量，对于环境保护以及可持续社会提供了强大的动力。

4结语

综上所述，分布式光伏发电站系统目前在安装方式上已经具有了比较成熟的技术方案，投资少、效益高、维护成本低、运行周期长、占用资源少、无污染物排放、可回收、便于安装，由于国家近几年的大力推广在发电成本上已经接近或低于火电成本且呈下降趋势，轨道交通又具有自发自用的优势，是一项节能环保又具有较高经济效益的技术，值得大力推广与使用。

参考文献

[1]杨金焕，于化丛，葛亮.太阳能光伏发电应用技术（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]周超.地铁高架车站太阳能分布式光伏发电站系统设计[J].北京：都市快轨通，2014.

[3]张晔.分布式光伏发电站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）.