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    光伏發(fā)電系統(tǒng)在重慶軌道交通中的應(yīng)用

    2015-03-14 01:09:42
    機(jī)電信息 2015年12期
    關(guān)鍵詞:高架發(fā)電量號(hào)線

    張 釗

    (重慶市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,重慶401122)

    0 引言

    近年來(lái),我國(guó)城市軌道交通發(fā)展十分迅速,大多數(shù)省會(huì)城市均在不同程度地發(fā)展軌道交通。由于各條軌道交通線路均設(shè)有車(chē)輛段或停車(chē)場(chǎng),另外一些軌道交通線路還設(shè)有高架車(chē)站,這些都為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市軌道交通中應(yīng)用提供了外部條件。目前,為貫徹國(guó)家能源政策,軌道交通行業(yè)積極利用太陽(yáng)能等可再生能源,以探索應(yīng)對(duì)能源匱乏、緩解電力緊張、保障可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電能降低運(yùn)營(yíng)成本,為建設(shè)綠色軌道交通積累經(jīng)驗(yàn)。重慶軌道交通2、3號(hào)線以高架車(chē)站和高架區(qū)間為主,其場(chǎng)地上的優(yōu)勢(shì)為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用提供了可靠條件。

    1 現(xiàn)場(chǎng)資源和環(huán)境條件

    重慶位于北半球副熱帶內(nèi)陸地區(qū),年均氣溫為18℃。1月份氣溫最低,月均氣溫為7℃;7~8月份氣溫最高,多在27~38℃之間,最高極限氣溫可達(dá)43.8℃。重慶年均日照時(shí)數(shù)為1 259.5h。7~8月份略高,月均日照時(shí)數(shù)為230h;其他月份在150h左右。重慶地區(qū)某年各月氣象狀況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

    表1 重慶地區(qū)某年各月氣象狀況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

    2 光伏發(fā)電系統(tǒng)方案

    系統(tǒng)設(shè)在軌道交通2號(hào)線大堰車(chē)輛段綜合樓屋頂花架上,可利用面積約為35m2,該處周?chē)鸁o(wú)遮陽(yáng)建筑,視野開(kāi)闊。光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖如圖1所示,光伏陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電,之后經(jīng)內(nèi)部配電網(wǎng)接入市電網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池組件方陣和并網(wǎng)逆變器組成,配之以接線盒、配電柜、電纜和電度表等輔助器材,并配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信和數(shù)字顯示等設(shè)備。

    圖1 系統(tǒng)原理圖

    2.1 光伏陣列安裝方式

    為使組件陣列獲得最多太陽(yáng)輻射能,需要確定組件陣列的傾斜角度,并朝向正南。利用RETScreen軟件,選取建設(shè)地緯度值上下15°范圍內(nèi)的角度進(jìn)行計(jì)算,并比較對(duì)應(yīng)的輸出值,即可確定最佳傾斜角。由該軟件模擬計(jì)算出本項(xiàng)目太陽(yáng)能陣列的最佳傾角為20°。

    2.2 系統(tǒng)組成

    太陽(yáng)能電池采用STP180S-24/Ad型單晶硅組件,其峰值功率為180W,峰值電壓為30V。系統(tǒng)中共采用該型號(hào)組件27塊,總裝機(jī)功率為4.86kWp。系統(tǒng)采用3個(gè)小型并網(wǎng)逆變器(SG1K5TL)實(shí)行逆變就近控制,靈活并入內(nèi)部配電網(wǎng)。

    如圖2所示,全部27塊太陽(yáng)能電池組件每9塊串聯(lián)、共3個(gè)支路,每個(gè)支路接入1臺(tái)SG1K5TL逆變器的對(duì)應(yīng)輸入端。

    圖2 光伏電池陣列

    3 效益分析

    根據(jù)RETScreen軟件計(jì)算出本項(xiàng)目太陽(yáng)能系統(tǒng)的全年發(fā)電量為4 298kW·h,月發(fā)電量數(shù)據(jù)如表2所示。該套光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行,統(tǒng)計(jì)發(fā)電量為3 156kW·h,具體月發(fā)電量數(shù)據(jù)如表3所示。

    根據(jù)圖3和圖4對(duì)比理論計(jì)算與實(shí)際發(fā)電量,得出該套太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)效率為73.4%,達(dá)到同類型系統(tǒng)的平均水平,其社會(huì)效應(yīng)和環(huán)保效應(yīng)效果比較明顯,具有可操作性,為在重慶軌道交通高架車(chē)站、高架區(qū)間及停車(chē)場(chǎng)和控制中心大樓安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供了較為詳實(shí)的參考依據(jù)。太陽(yáng)能屬于清潔可再生能源,無(wú)論從能源角度還是從環(huán)境角度,其都是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn),光伏并網(wǎng)發(fā)電的推廣應(yīng)用,無(wú)疑會(huì)帶來(lái)良好的環(huán)境效益。

    可以粗略計(jì)算環(huán)境效益如下:本項(xiàng)目年發(fā)電量為3.156MW,年節(jié)約標(biāo)煤1 262kg,減排碳粉塵858.43kg,減排二氧化碳3 146.5kg,減排二氧化硫94.67kg,減排氮氧化合物47.3kg。

    表2 理論計(jì)算預(yù)期月發(fā)電量 單位:kW·h

    表3 本系統(tǒng)實(shí)際月發(fā)電量統(tǒng)計(jì) 單位:kW·h

    圖3 月度發(fā)電量對(duì)比

    4 結(jié)語(yǔ)

    為響應(yīng)政府政策,提倡使用潔凈能源,積極配合“兩型”社會(huì)建設(shè),在重慶軌道交通3號(hào)線的四公里車(chē)站和金渝車(chē)站推廣應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),對(duì)降低運(yùn)營(yíng)成本、節(jié)約能源有較為明顯的效果。軌道交通作為一種公共交通,客流量大,在城市軌道交通中使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)起到了較好的示范和宣傳作用。

    圖4 年度發(fā)電量對(duì)比

    [1]崔容強(qiáng),趙春江,吳達(dá)成.并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007

    [2]孔娟.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究[D].青島大學(xué),2006

    [3]曹祥,張斌.封周變電站屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)研究[J].華東電力,2009(4)

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