地铁高架车站太阳能光伏发电系统设计.docxVIP

《机电工程都市快轨交通 ·第27卷第6期2014年12月 《机电工程 doi:10.3969/j.issn.1672-6073.2014.06.025 地铁高架车站 太阳能光伏发电系统设计 周 超 (中铁二院工程集团有限责任公司 成都 610031) 摘 要 分析太阳能光伏发电在深圳地铁6号线高架 车站应用的可行性，阐述深圳地铁6号线高架车站光伏 发电系统太阳能电池的选择、光伏组件与车站顶棚的结 合方案、光伏并网设计、光伏监控系统、防雷接地，并进 行经济效益和环境、社会效益分析。结果表明：采用光 伏发电平均成本均低于目前深圳地铁的用电电价，同 时减少了碳排放，实现了光伏与建筑的完美结合。 关键词 太阳能光伏发电；地铁高架车站；光伏组件； 并网光伏发电系统；深圳 中图分类号 U231.8 文献标志码 A 文章编号 1672-6073(2014)06-0104- 05 太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的 优势和巨大的开发利用潜能。充分利用太阳能有利于 保持人和自然的和谐及能源与环境的协调发展。人类 对太阳能的早期利用主要是光和热，光伏发电技术的 出现为太阳能的利用提供了广阔的空间。 发展城市轨道交通特别是地铁，成为我国缓解城 市交通压力的首选。同时，城市轨道交通又是能耗大 户，节能降耗亦是一项重要的任务和必须贯彻的设计 原则。将光伏发电技术与城市轨道交通相结合，不仅 是响应国家节能降耗的号召，也是降低城市轨道交通 运营成本的需要，同时也可在市民中起到良好的示范 作用，凸显“绿色交通”的新理念。深圳地铁6号线高 架车站的应用实践，推动了太阳能光伏发电技术的发 展，同时为太阳能光伏发电技术与城市轨道交通的结 合提供了参考案例。 收稿日期：2013-12-06 修回日期：2013-12-13 作者简介：周超，男，硕士，工程师，从事城市轨道交通供配电设计与 研究工作，zhouchao1129@163.com 1 项目概况 深圳地铁6号线沿深圳市中部发展轴布设，串联 龙华新区、光明新区和宝安区，全线长37.621 km, 其 中 高架段长27.171 km, 地下段长3.365 km, 过渡段长 0.835 km,山体隧道段长6.250 km。 全线共设置20座 车站，其中地下车站3座，高架车站17座。高架车站 中有14座具备设置太阳能光伏发电系统的条件。 深圳地铁6号线标准高架车站一般为地面三层车 站，地面一层为设备层，地面二层为站厅层，地面三层 为站台层，站台顶棚面积约3100m2。 顶棚采用门式弧 形钢结构网架形式，屋外面板采用直立锁边铝镁锰合 金屋面板；为满足采光要求，在站台上方顶棚处设置采 光带，其效果图见图1。 图1 深圳地铁6号线高架车站效果 2 利用光伏发电技术的可行性 2.1 太阳能资源丰富 深圳市地处东经113°46-114°37之间，北纬22°27- 22°52之间，海拔65 m, 日照条件较为充足，日照系数 1.0～1.1,年辐射量约5225 MJ/m2,1 年中300d 左右 的太阳能可以得到有效利用，属于太阳能资源丰富 地 区 ] 。 104 URBAN RAPID RAIL TRANSIT 地铁高架车站太阳能光伏发电系统设计 2.2 基础条件好 深圳市地铁6号线全线72%为高架线路，20座地 铁车站中有17座为高架车站。高架车站沿道路路中 或路侧布置，车站最小无遮挡空间平均断面宽度约 70m; 车站站台顶棚采用钢结构网架形式，顶棚面积较 大。因此，有设置光伏发电系统的基础条件。 2.3 节能政策支持 响应国家节能减排政策，设置太阳能光伏发电系 统可有效推动我国可再生能源的发展，并增强市民的 节能环保意识，产生明显的环保效益和社会效益。 2.4 光伏发电成本降低 我国作为光伏组件及设备主要生产国及出口国， 已完全实现国产化，拥有成熟的技术。随着光伏发电 技术的发展，光伏组件及设备的成本大幅下降，另外国 家关于分布式光伏发电的补贴政策，使光伏发电产生 巨大的经济效益。 3 光伏建筑一体化设计 3.1 太阳能电池选择 太阳能电池是光伏组件的核心部件，是利用光生 伏特效应将太阳能直接转化为电能的元件。光电转换 效率和制造成本是制约太阳能电池发展的两个重要因 素。目前，商业化的太阳能电池主要有单晶硅太阳能 电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉 电池、铜铟硒电池等，性能对比详见表1[2]。 表1 太阳能电池性能比较 种类 电池 类型 商用 效率/% 实验室 效率/% 优 点 效率高，技术成熟 效率高，技术成熟 晶硅 电池 单晶硅 多晶硅 14～17 13～15 23 20.3 薄膜 电池 非晶硅 碲化镉 5~7 5～8 13 15.8 弱光效应好，成本