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(shè)，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，未來幾年將是城市軌道交通發(fā)展建設(shè)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(shè)結(jié)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(dǎo)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(guān)柜等電力設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)時，不僅能夠美化建筑的結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(qū)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(shè)備、通信信號設(shè)備、監(jiān)控設(shè)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。

　　（3）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(yīng)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(fēng)、消防監(jiān)控、應(yīng)急照明等是與行車及消防相關(guān)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(yīng)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(yīng)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(chǔ)，配備必要的發(fā)輸電設(shè)備，并結(jié)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(yīng)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(shè)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(shè)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(fēng)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(dǎo)向負荷等。