一座地鐵站，平均每年要用掉多少電？

答案是大約200萬-300萬千瓦時。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2023年全國城市軌道交通總耗電量為249.77億千瓦時，同比增長9.59%，占全國當(dāng)年全社會用電量的2.7%。

作為“能耗大戶”，城市軌道交通該如何走好自己“零碳之路”？

除了全面推進(jìn)電氣化設(shè)備的智能化、數(shù)字化改造升級以外，加快光伏發(fā)電項(xiàng)目的落地，也是軌道交通積極響應(yīng)國家“雙碳”目標(biāo)的重要手段。

為此，施耐德電氣發(fā)布《城市軌道交通供電系統(tǒng)綠色應(yīng)用方案-光伏應(yīng)用介紹》，助力城市軌道交通事業(yè)“綠色軌道”的加速建成！

逐「光」而行

城軌交通的“追光者”，當(dāng)如何落子？

光伏發(fā)電，即以「光」發(fā)「電」，自然要逐「光」而行。它主要以太陽能作為發(fā)電基礎(chǔ)，配備必要的發(fā)輸電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，降低城軌交通對城市電力的需求。其在軌道交通工程中的應(yīng)用，需要滿足以下兩個條件：

發(fā)電端：結(jié)合實(shí)際建筑條件，要實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用，車站建筑必須修建在地上，且地上面積足夠大，能夠安裝滿足用電容量需求的太陽能電池板、蓄電池等發(fā)電設(shè)施。根據(jù)目前軌道交通車站的設(shè)計(jì)、建筑樣式等，能夠滿足本條件的，主要有高架站、車輛段、停車場、地下站出入口等。

負(fù)荷端：城市軌道交通用電負(fù)荷較多，根據(jù)用途及性質(zhì)可分為車輛牽引供電負(fù)荷、運(yùn)營動力負(fù)荷以及運(yùn)營照明負(fù)荷三大類。其中，列車牽引、通信信號、消防通風(fēng)、消防監(jiān)控、應(yīng)急照明等與行車及消防相關(guān)的用電負(fù)荷，對可靠性要求極高，通常仍采用傳統(tǒng)電力供電系統(tǒng)進(jìn)行供電。相對上述重要負(fù)荷，車站內(nèi)的三級負(fù)荷、正常照明和一般的機(jī)電負(fù)荷，供電可靠性要求較低，不影響行車及消防，可以利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電。

馭「光」之術(shù)

光伏系統(tǒng)需要“修煉”哪些控制功能？

城軌交通光伏運(yùn)行方式通常有兩種：一是自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)；二是自發(fā)自用，余電上網(wǎng)，這種方式應(yīng)用較少。根據(jù)不同的運(yùn)行方式，控制功能也有所不同。

防逆流控制器：對于自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)的系統(tǒng)，為確保所發(fā)電能不饋送至市電電網(wǎng)，需設(shè)置防逆流控制器，實(shí)時監(jiān)控電網(wǎng)側(cè)的電壓與電流。

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)：為方便光伏系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，每個光伏發(fā)電子系統(tǒng)均配置監(jiān)控裝置，主要包括監(jiān)控用工業(yè)控制機(jī)、網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)控軟件和液晶顯示裝置。

輸出控制：逆變器在輸出功率>50%額定功率，電網(wǎng)波動<5%的情況下，交流輸出電流總諧波分量?(THD) <3%。功率因數(shù)1.0 左右。

“孤島效應(yīng)” 防護(hù)：并網(wǎng)逆變器檢測到電網(wǎng)失電后，立即停止工作；電網(wǎng)恢復(fù)供電時，需持續(xù)檢測電網(wǎng)信號在一段時間（如 90 秒鐘）內(nèi)完全正常，方可重新投入運(yùn)行。

電氣隔離：并網(wǎng)逆變器帶有高頻隔離變壓器，在逆變器的直流輸入和交流輸出之間進(jìn)行電氣隔離。直流側(cè)的太陽能電池板陣列多為IT系統(tǒng)，逆變器在運(yùn)行過程中，隨時檢測直流正負(fù)極的對地阻抗，保證逆變器直流側(cè)的接地故障不會影響到電網(wǎng)。

此外，基于城軌交通應(yīng)用場景的特殊性，光伏系統(tǒng)在接入方式、接入點(diǎn)的選擇等方面均需遵循特定的要求。比如我國城市軌道交通均采用工頻單相直流供電方式，地鐵牽引供電系統(tǒng)主要分為地鐵列車直流牽引負(fù)載與車站內(nèi)交流動照負(fù)載兩種，故有三個位置可作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入點(diǎn)：AC35kV、AC400V以及DC1500V。

向陽而生

城軌交通光伏發(fā)電工程“花開何處”？

我國城軌交通企業(yè)積極響應(yīng)國家“雙碳”戰(zhàn)略，越來越多的光伏發(fā)電項(xiàng)目落戶車輛基地、停車站、高架車站，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1北京地鐵，深入推進(jìn)分布式光伏發(fā)電站建設(shè)，計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)光伏覆蓋100%可利用、可實(shí)施屋頂、具備實(shí)施條件的場段全部完成光伏改造，預(yù)計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到24MW，年節(jié)電2400萬度、減排二氧化碳1.45萬噸。

2深圳地鐵目前有深圳北站交通樞紐、地鐵大廈以及深圳中車基地三個在建光伏項(xiàng)目，總裝機(jī)規(guī)模約6.87MW。

3上海已投入使用20個車輛基地的光伏發(fā)電項(xiàng)目，總計(jì)光伏裝機(jī)容量51.8MW。

4天津軌道交通集團(tuán)利用地鐵2、5、6、9號線部分車輛段，建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。

隨著光伏工程在城市軌道交通中得到越來越廣泛的應(yīng)用，城市公共空間的能源利用模式也將迎來新的變革。作為全球能源管理和自動化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的專家，施耐德電氣已與上海地鐵等眾多伙伴展開合作，致力于將“綠色軌道”鋪設(shè)得更加完善，更加廣闊。

未來，施家將持續(xù)關(guān)注并深度參與城市軌道交通的綠色轉(zhuǎn)型之路，助力城市交通向著更加安全、綠色、智能的方向發(fā)展，賦能城市對能源和資源的最大化利用，共筑綠色生活。