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摘 要：太阳能是一种清洁、可再生能源，同时还具有无污染、无噪声、规模大小随意的特点，太阳能光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。重庆轨道交通三号线采用的是跨座式单轨，其车站大多是高架站，其场地上的优势为太阳能光伏发电系统在重庆城市轨道交通中的应用提供了条件。为城市轨道交通中新能源的利用提供新的方式。
关键词：能源；光伏发电；轨道交通；应用
1、项目概况
重庆，处于北纬29.57°、东经104.65°。属于北半球副热带内陆地区，年平均气温为18℃；1月份气温最低，月平均气温为7℃，年均日照时间约1259.5小时；7月至8月份最高，月均日照时230小时；其他月份在150小时以下。本太阳能发电系统光伏阵列安装在轨道三号线一期四公里站和二期金渝站钢结构屋面上，并于2012年4月施工完成并投入运营。
2、系统图（以下都是以四公里站为例）
2.1并网光伏系统图
图1
2.2系统原理图
图2
3、总体方案
太阳能系统采取用户侧低压并网方式，不配备储能蓄电池，系统所发电力直接并入变电所内部低压配电网负荷支路，实时发电实时消耗。光伏电力会优先被负荷消耗，由于有市电同时接通，因此不会对负荷用电的可靠性造成任何影响。光伏并网发电系统通常由光伏组件（太阳能板）、直流汇流箱、并网逆变器、交流配电柜、监控及计量系统、电缆等组成。配备一台50kW组串型集中式逆变器，组件采取每15块串联，共18个组串支路，经汇流后成3个汇流支路，再接入逆变器，逆变器输出三相380V交流电。以分区域、外形美观为原则，全部组件分成18个小区域，均匀布置在南侧屋面上，全部组件均平行于屋面安装。
太阳能板选用全球最大的专业厂家“SUNTECH”生产的峰值功率为160Wp的单晶硅组件，型号为STP160S-24/Adb，一期四公里站270块、二期金渝站240块，总容量43.2kWp。
图3
STP160S-24/Adb型太阳能板的尺寸为1580×808×35mm，面积1.28平米，重量15.5千克。太阳能板的朝光一面是3.2mm厚钢化玻璃。
全部太阳能板，串联成并联支路，经直流汇流箱汇流输出后，接入对应的并网逆变器；并网逆变器把输入的直流电转变成符合电网电能质量要求的三相交流电，再经交流配电柜接入选定的并网点（配电母线或负荷支路）。
直流汇线箱就近放置在光伏阵列旁边，可减少直流电缆用量，降低线损；并网逆变器、交流配电柜可放置在配电房内并网点附近。
光伏系统配置有监控通讯系统，可实时监测系统的运行状况、采集系统的运行数据、存储历史数据等，显示屏可显示运行曲线、节能减排量、实时数据和历史数据等。
本系统输出电能质量指标：系统稳态输出电压调整率（小于±5%）、系统稳态输出频率调整率（小于±0.5%）、三相平衡负载时输出电压最大总波形畸变率（小于5.0%）、各次谐波含有率（小于3%）。
4、发电量估算
4.1年发电量估算
1092 kWh/m2年辐射量×（1.58×0.808×270）m2组件面积×12.5 %组件效率× 0.7综合修正 系数=32935 kWh
4.2 25年寿命期总发电量
太阳能板具有功率逐年衰减的特性，25年末的功率衰减至原功率的80%。如果以第一年发电量为基准，则25年的总发电量约相当于22.8倍第一年的发电量：
32935kWh×22.8=750918 kWh
4.3 年均发电量计算
750918 kWh÷25=30037 kWh
5、检测预留方案
太阳能发电场配置计算机监控系统，由计算机监控系统完成实施整个发电场的监视控制，并向主站端发送信息。计算机监控系统应能实现所有开关量的采集，并与太阳能逆变器等装置实现通信。在电气配电间设置一个就地的工程师站，在调试和检修期间可以在就地进行调试检修。正常运行情况下，监控终端可以方便任何监视数据的远程检测和数据采集。
在安装现场预留组串和组件的电气接口，可以方便直接进行组件单位效率的检测，采用标准光照仪或者半球光照测量仪等器具。
6、防雷系统
系统拥有完善的避雷系统，可避免雷击对设备、人身造成影响。同时为避免雷雨季节造成人身伤害事故，光伏电场安设警示牌，雷雨季节，应注意安全，以防万一。
对于直击雷防护采取多点接地方式，在屋面把太阳能板的金属边框、金属支架与屋面钢结构连成等电位体，利用建筑的的主防雷接地系统进行有效防护，各点连接电阻不大于4欧姆。
对于感应雷或操作过电压等原因引起的浪涌，通过在直流汇流箱、逆变器、交流配电柜内配置的直流和交流防雷模块（浪涌保护器）进行有效的三级防护。
组件随屋面板倾角安装，组件采用15串18并接入1台逆变器，组件的安装面积需要550平方米。
7、结束语
光伏发电是一种清洁的能源，既不消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。与其它传统火力发电方式相比，本工程装机容量为43.2 kWp，年平均发电量约33000 kWh，与相同发电量的火电厂相比，每年减少排放温室效应气体二氧化碳（CO2）29600千克，还可相应地减少排放二氧化硫（SO2）90千克，氮氧化合物（NOx）80千克。此外还可节约用水，减少相应的水力除灰废水和温排水等对水环境的污染。光伏发电系统具有明显的环境效益。太阳能光伏发电系统在重庆轨道交通中应用是光伏发电在轨道交通中运用的先驱，为城市轨道交通中新能源的利用提供新的方式。
参考文献
[1] 重庆轨道交通三号线工程供电设备系统太阳能光伏发电系统用户手册，无锡：尚德能源工程有限公司，2011
[2] 重庆轨道交通三号线工程供电设备系统太阳能光伏发电系统技术规格书，重庆：重庆轨道交通（集团）有限公司，2010
[3]. 黄汉云. 太阳能光伏发电应用原理[M].北京：化学工业出版社，2009.
[4] 沈辉，曾祖勤. 可再生能源丛书——太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005
作者简介：
廖余强（1986-），男，重庆长寿人，中铁电气化局集团有限公司城铁公司，助理工程师 ，主要研究方向：太陽能光伏发电系统。
黎瑶（1989-），女，重庆长寿人，研究生，主要研究方向：物流与供应链管理。
关键词：能源；光伏发电；轨道交通；应用
1、项目概况
重庆，处于北纬29.57°、东经104.65°。属于北半球副热带内陆地区，年平均气温为18℃；1月份气温最低，月平均气温为7℃，年均日照时间约1259.5小时；7月至8月份最高，月均日照时230小时；其他月份在150小时以下。本太阳能发电系统光伏阵列安装在轨道三号线一期四公里站和二期金渝站钢结构屋面上，并于2012年4月施工完成并投入运营。
2、系统图（以下都是以四公里站为例）
2.1并网光伏系统图
图1
2.2系统原理图
图2
3、总体方案
太阳能系统采取用户侧低压并网方式，不配备储能蓄电池，系统所发电力直接并入变电所内部低压配电网负荷支路，实时发电实时消耗。光伏电力会优先被负荷消耗，由于有市电同时接通，因此不会对负荷用电的可靠性造成任何影响。光伏并网发电系统通常由光伏组件（太阳能板）、直流汇流箱、并网逆变器、交流配电柜、监控及计量系统、电缆等组成。配备一台50kW组串型集中式逆变器，组件采取每15块串联，共18个组串支路，经汇流后成3个汇流支路，再接入逆变器，逆变器输出三相380V交流电。以分区域、外形美观为原则，全部组件分成18个小区域，均匀布置在南侧屋面上，全部组件均平行于屋面安装。
太阳能板选用全球最大的专业厂家“SUNTECH”生产的峰值功率为160Wp的单晶硅组件，型号为STP160S-24/Adb，一期四公里站270块、二期金渝站240块，总容量43.2kWp。
图3
STP160S-24/Adb型太阳能板的尺寸为1580×808×35mm，面积1.28平米，重量15.5千克。太阳能板的朝光一面是3.2mm厚钢化玻璃。
全部太阳能板，串联成并联支路，经直流汇流箱汇流输出后，接入对应的并网逆变器；并网逆变器把输入的直流电转变成符合电网电能质量要求的三相交流电，再经交流配电柜接入选定的并网点（配电母线或负荷支路）。
直流汇线箱就近放置在光伏阵列旁边，可减少直流电缆用量，降低线损；并网逆变器、交流配电柜可放置在配电房内并网点附近。
光伏系统配置有监控通讯系统，可实时监测系统的运行状况、采集系统的运行数据、存储历史数据等，显示屏可显示运行曲线、节能减排量、实时数据和历史数据等。
本系统输出电能质量指标：系统稳态输出电压调整率（小于±5%）、系统稳态输出频率调整率（小于±0.5%）、三相平衡负载时输出电压最大总波形畸变率（小于5.0%）、各次谐波含有率（小于3%）。
4、发电量估算
4.1年发电量估算
1092 kWh/m2年辐射量×（1.58×0.808×270）m2组件面积×12.5 %组件效率× 0.7综合修正 系数=32935 kWh
4.2 25年寿命期总发电量
太阳能板具有功率逐年衰减的特性，25年末的功率衰减至原功率的80%。如果以第一年发电量为基准，则25年的总发电量约相当于22.8倍第一年的发电量：
32935kWh×22.8=750918 kWh
4.3 年均发电量计算
750918 kWh÷25=30037 kWh
5、检测预留方案
太阳能发电场配置计算机监控系统，由计算机监控系统完成实施整个发电场的监视控制，并向主站端发送信息。计算机监控系统应能实现所有开关量的采集，并与太阳能逆变器等装置实现通信。在电气配电间设置一个就地的工程师站，在调试和检修期间可以在就地进行调试检修。正常运行情况下，监控终端可以方便任何监视数据的远程检测和数据采集。
在安装现场预留组串和组件的电气接口，可以方便直接进行组件单位效率的检测，采用标准光照仪或者半球光照测量仪等器具。
6、防雷系统
系统拥有完善的避雷系统，可避免雷击对设备、人身造成影响。同时为避免雷雨季节造成人身伤害事故，光伏电场安设警示牌，雷雨季节，应注意安全，以防万一。
对于直击雷防护采取多点接地方式，在屋面把太阳能板的金属边框、金属支架与屋面钢结构连成等电位体，利用建筑的的主防雷接地系统进行有效防护，各点连接电阻不大于4欧姆。
对于感应雷或操作过电压等原因引起的浪涌，通过在直流汇流箱、逆变器、交流配电柜内配置的直流和交流防雷模块（浪涌保护器）进行有效的三级防护。
组件随屋面板倾角安装，组件采用15串18并接入1台逆变器，组件的安装面积需要550平方米。
7、结束语
光伏发电是一种清洁的能源，既不消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。与其它传统火力发电方式相比，本工程装机容量为43.2 kWp，年平均发电量约33000 kWh，与相同发电量的火电厂相比，每年减少排放温室效应气体二氧化碳（CO2）29600千克，还可相应地减少排放二氧化硫（SO2）90千克，氮氧化合物（NOx）80千克。此外还可节约用水，减少相应的水力除灰废水和温排水等对水环境的污染。光伏发电系统具有明显的环境效益。太阳能光伏发电系统在重庆轨道交通中应用是光伏发电在轨道交通中运用的先驱，为城市轨道交通中新能源的利用提供新的方式。
参考文献
[1] 重庆轨道交通三号线工程供电设备系统太阳能光伏发电系统用户手册，无锡：尚德能源工程有限公司，2011
[2] 重庆轨道交通三号线工程供电设备系统太阳能光伏发电系统技术规格书，重庆：重庆轨道交通（集团）有限公司，2010
[3]. 黄汉云. 太阳能光伏发电应用原理[M].北京：化学工业出版社，2009.
[4] 沈辉，曾祖勤. 可再生能源丛书——太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005
作者简介：
廖余强（1986-），男，重庆长寿人，中铁电气化局集团有限公司城铁公司，助理工程师 ，主要研究方向：太陽能光伏发电系统。
黎瑶（1989-），女，重庆长寿人，研究生，主要研究方向：物流与供应链管理。