城市軌道交通近年來在國內(nèi)大中城市普遍發(fā)展，全國目前已有十八座城市建成運營線路，并有多個城市已開工或規(guī)劃建設，根據(jù)相關規(guī)劃，未來幾年將是城市軌道交通發(fā)展建設的高峰期。

　　如何將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和城市軌道交通建設結合起來，利用太陽能向城市軌道交通工程提供電源，不僅在節(jié)約能源方面意義重大，更對指導新建軌道交通工程具有重要參考意義。

　　1.光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)勢和特點

　　利用太陽能進行發(fā)電，可以獲取無限的能源，不僅可以減少煤炭、自然礦物資源、水資源等的開采利用，還可以減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵及煤灰等有害氣體和雜質(zhì)的排放量，是節(jié)能減排的有效措施。

　　傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在向負荷供電時，需通過變壓器、輸電線路、開關柜等電力設施將電能輸送至用戶。采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，可省去這些輸配電設備的投資。若將光伏電源和電網(wǎng)進行并網(wǎng)發(fā)電，不僅能就地直接使用電能，還省去了蓄電池等儲能設施。

　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝不破壞土地植被，不受安裝地點的限制，只要太陽能夠達到的地方，均可安裝太陽能電池組件。大城市內(nèi)建筑物和太陽能電池組件一體化建設時，不僅能夠美化建筑的結構和外觀，還節(jié)約了土地，具有十分積極的效益。

　　光伏電源系統(tǒng)的特點決定了只要有太陽光的地方，就能夠設置光伏發(fā)電系統(tǒng)，而且容量大小可根據(jù)負荷選取，不受外部電源的限制。特別是一些容量小的照明負荷，可獨立成系統(tǒng)，特別靈活實用。

　　綜上所述，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、節(jié)省輸電設備、保護和節(jié)約土地、靈活配置發(fā)電容量的優(yōu)勢和特點。

　　2.城市軌道交通各類用電負荷分析

　　城市軌道交通用電負荷較多，但根據(jù)不同用途及性質(zhì)可歸為3類負荷：

　?。?）軌道交通車輛牽引供電負荷。

　　該類負荷主要是向軌道交通車輛提供驅動電源及車體內(nèi)部的低壓機電負荷電源，所需容量最大，一般一個牽引變電所約在2×2500～2×3000kV.A左右。

　　（2）軌道交通運營動力負荷。

　　該類負荷主要是車站及區(qū)間內(nèi)為保證地鐵正常、安全運營而所需的一些機電設備、通信信號設備、監(jiān)控設備等，其負荷容量較大，每座地下車站約在1000~1200kW；高架車站約在200~350kW。

　?。?）軌道交通運營照明負荷。

　　該類負荷主要是運營所需的各類正常照明、應急照明、指示照明、廣告照明等，其負荷容量較小，每座地下車站約在200~300kW；高架車站約在120~180kW。

　　另外，每條地鐵線路都有一個車輛段和停車場，其中有不少動力負荷和照明負荷，特別是車庫內(nèi)的照明負荷和車場內(nèi)的路燈照明負荷容量較大。

　　上述用電負荷中，牽引負荷、通信信號、消防通風、消防監(jiān)控、應急照明等是與行車及消防相關的可靠性要求極高的特別重要的一級負荷。

　　從負荷分類可以看出，牽引負荷用電不僅容量大，且是行車負荷，必須有極高的可靠性；動力負荷中部分為行車及消防負荷，容量也較大，可靠性也必須保證；照明負荷中的應急照明，該部分容量很小，但可靠性必須保證。從容量及負荷重要性，以及在目前光伏發(fā)電系統(tǒng)尚未完全成熟及普及應用的情況下考慮，這些負荷仍采用傳統(tǒng)電力供電系統(tǒng)是比較合理的，因為必須保證這些負荷用電的高可靠性。但相對這些重要負荷，車站內(nèi)的三級負荷、正常照明和一般的機電負荷，完全可利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電。

　　3.軌道交通工程利用光伏發(fā)電系統(tǒng)的條件

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是利用太陽能作為發(fā)電基礎，配備必要的發(fā)輸電設備，并結合實際建筑條件，共同實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)功能。要實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)在軌道交通工程中的應用，必須滿足以下2個條件：

　?。?）車站建筑在地上，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)電設施。

　?。?）車站內(nèi)用電負荷為三級負荷、一般機電負荷或一般照明負荷等，供電可靠性要求較低，不影響行車及消防。

　　根據(jù)目前軌道交通車站的設計、建筑樣式、負荷類型等，能夠滿足上述條件一的，主要有高架站、車輛段、停車場、地下站出入口等地方；滿足上述條件二的，主要有車站二三級通風負荷、檢修電源負荷、廣告照明、一般照明、車場內(nèi)道路照明、地下站出入口集散廣場照明、室外地徽導向負荷等。