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        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

        2021-11-10 02:34:10馬屾
        科學(xué)與生活 2021年12期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用技術(shù)

        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在城市生活中發(fā)揮著越來越重要的作用,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)軌道交通車輛的停車庫、檢修庫、地上車站等有大量的屋頂資源沒有得到利用?!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。具體來說,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)要避開周圍高大建筑物的影響。

        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)的形式一般來說是選擇車輛段的大型停車庫、檢修庫等房屋屋頂,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庫和檢修庫的屋頂上。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,這主要是由車輛段停車庫房屋頂?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輛停車庫的屋頂上,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330萬元-430萬元之間,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750萬元-850萬元的收益。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300萬元,并且在未來隨著光伏發(fā)電技術(shù)的科技進(jìn)步收益也會(huì)越原來越大。所以,太陽能光伏系統(tǒng)在軌道交通中的使用會(huì)帶來巨大的經(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。新能源迎來新一輪的發(fā)展機(jī)遇。太陽能是清潔能源、可再生,所以太陽能分布式光伏發(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

        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。

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊金煥,于化叢,葛亮.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)(第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

        [2]周超.地鐵高架車站太陽能分布式光伏發(fā)電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].北京:都市快軌通,2014.

        [3]張曄.分布式光伏發(fā)電站系統(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).

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