探讨新能源科技在广州地铁的推广应用

探讨新能源科技在广州地铁的推广应用

张旭东

广州地铁集团有限公司　广东  广州　510000

摘要：为提升地铁的服务质量，本文以广州地铁为主要研究对象，着重从广州地铁应用的光伏发电系统入手，在对地铁供电中应用的供伏发电作用影像进行简单介绍之后，结合其在广州地铁这一场景中的应用情况，深入研究光伏发电系统的构建过程和应用效果，旨在为发挥新能源科技作用，提升地铁服务质量提供借鉴的经验和思路。

关键词：新能源科技；地铁；光伏发电；电动汽车充电桩

前言：地铁作为城市交通网络的重要组成部分，直接关系城市经济发展的水平和作用效果。在新发展阶段，基于资源节约以及环境保护等方面的发展要求，新能源科技逐渐代替传统能源成为供应电能、转化生产动力的主要依据。从地铁交通网络运行的角度来看，将新能源科技应用与地铁服务，是能够减轻地铁场段供电能源损耗，提升供电稳定性，促进地铁安全稳定运行的有效措施。

一、光伏发电对地铁供电的积极影响

传统地铁车站供应电能的方式以交流直流转换为主，以光伏发电方式来为地铁车站供应所需电能，能够直接以光伏发电提供的直流电缆节省以往用于交流直流转换的成本。同时，在地铁车站的停车场、车库上盖、空地等位置安装光伏发电站，也能够满足电动汽车充电和为地铁供给牵引电的需求。基于新时期新能源科技不断发展的情况，还可以将光伏发电系统与自动化监控系统结合起来，减轻地铁远程供电监控系统运行中电力效能转换导致的损耗问题，在实现节省电能目标的同时，也能够有效减轻地铁供电的成本，提升地铁的经济效益[1]。

二、基于光伏发电的新能源科技在广州地铁的应用分析

广州地铁共有18条运营线路，27个停车场段，在郊区线路较多的停车场段是设置在地面露天的，部分停放列车的运用检修库也是地面加盖的架空式车库，部分高架线路及地面车站也有较多采光空间，对于发展光伏发电，增加地铁节能控本措施具有较大优势及发展空间[2]。将光伏发电应用于广州地铁，主要能够从以下几个方面来体现光伏发电这一新能源科技的作用：

（一）光伏地铁车站建筑一体化

将光伏发电的机制形式与建筑物结合起来，主要包括光伏方阵与建筑结合、光伏方阵与建筑集成两种形式。以实现地铁节能控本为主要目标，在地铁中主要应用光伏方阵与建筑集成这一形式，即光伏建筑提议话设计，在对地铁车站建设的过程中充分考虑光伏系统的运行要求，让光伏组件能够整体平铺于车站顶棚，以光伏支架固定在屋面板后，应用专用夹具和铝镁锰屋面板肋来实现光伏组件与屋面板的连接[3]。在这一过程中，考虑地铁车站本身也作为城市景观的重要组成部分，对光伏发电系统的设计应用，应能够重点考虑在建筑采光、遮阳以及通风等建筑功能需求与电能转换方面的要求，同时兼顾景观对地铁车站呈现效果的影响。

（二）太阳能光伏组件选择与布置

太阳能光伏组件是支持光伏发电系统运行和功能发挥的核心结构，现阶段，晶硅电池是最为常见的太阳能电池类型，从地铁工程建设成本以及运营效益的角度考虑，应用高效率的单晶硅光伏组件，能够更好的满足太阳能电池转化效率以及造价成本控制等方面的要求。对太阳能光伏组件的布置，则应在考虑地铁车站光伏组件的有效安装面积以及装机容量后，进行光伏组件的平面布置规划。通常情况下，每16块光伏组件即可构成1个光伏方阵。

（三）系统并网接入方式

为实现光伏发电系统在地铁车站的应用效果，需要在系统规划设计中选择合适的并网接入方式，用于保障地铁供电系统运行的可靠性。在考虑地铁车站用电负荷本身较大的前提下，再加上用于安装太阳能光伏组件的车站屋面面积有限，实际地铁车站的日时发电量难以满足日时用电量的需求，因而通常需要选择低压侧的并网方式。在这一前提下，对低压供电系统的设计，以单母线分段的主接线方案为主，以实现最大限度优先使用光伏电源为主要目的，可以选择在动力变压器低压侧面与低压进线断路器上端的母线处，作为实际的并网接入点，由这两段母线为车站提供负荷供电，同时也能够维持母线之间的供电平衡状态。

为保证系统运行的稳定安全，在系统并网设计接入的过程中，应能够设置并网监控装置，对系统中应用的进线断路器电压与电流运行波动情况进行监控，及时发现供电运行中可能存在的各种故障问题。考虑地铁的运行情况，可以将地铁综合监控系统与能源管理系统结合起来，通过对光伏发电系统的运行状态，设备参数，环境数据等内容的实时监控，在收集相关数据后，通过对比分析的方式来整合这些数据，将其作为后续对光伏发电系统运行优化的主要依据。

除此之外，考虑保障光伏发电系统的运行安全要求，在光伏发电系统的运行中，应能够强调防雷接地设计、屋面检修与维护通道设计等内容对系统运行质量和效果产生的影响。在防雷接地设计方面，强调将光伏发电系统中的设备保护接地工作，接地，屏蔽接地以及防雷接地与车站本身综合接地系统共用，在设定接地电阻最大值后，确保在屋面监控，环境监测以及地铁运行监控等方面应用的电气设备可靠性基础上，加装防雷浪涌保护器，达到多级防雷保护的目的；在无眠检修与维护通道设计方面，则主要以提升光伏组件安装与维护的安全系数为主要目的，选择合适的通道安装材料，同时确保通道部分的安装质量和效果，便于后续相关人员对光伏组件进行安装与维护。

（四）系统应用场景

基于光伏发电在地铁车站中的应用原理与建设要求，在结合广州地铁实际情况的前提下，不仅可以在地铁公司车辆段、运用库、停车场等大量地面闲置面积安装光伏发电系统，也可以选择在厂房、工商企业、工业园，创意园闲置屋顶加装光伏，或利用工业园、创意园、停车场等地面空地加装充电桩为电动汽车充电，将上述屋顶场所所发的光伏直流电直接供给地铁牵引电使用。

以减轻地铁运行中的电能损耗为主要目的，将光伏发电应用于地铁运行，可以，从现阶段市场中已经发展较为成熟的光伏发电自动监控、控制以及结算系统入手，满足对地铁车站对电能进行正常使用的需求。而考虑应用光伏发电背景下的地铁车站系统供应电能方式为直流电，地铁列车以及电动汽车直流快充也以直流高压电为主，只需要在电压适配的前提下增加开关控制，即可节省两个直流—交流和交流—直流设备成本，同时也可以减少电力效能两次转换损耗。在此基础上通过远程接入地铁供电监控，可以满足远程化及无人化自动监控的要求。

除此之外，将满足新能源的充电需求作为地铁光伏发电的附属功能，地铁停车场，维修基地等场所有大量闲置地面，部分地面作为汽车停车场以满足员工的自驾车需求。在地铁汽车停车场旁边设置充电桩，光伏发电直接供应电动汽车充电，同样可以节省设备转换成本及电能损耗，这个也是国家新能源新基建计划的具体措施。在有条件的场所也可以发展光储充一体化项目，这样光伏电站可以在用电高峰期发电，降低企业的高峰期用电成本，夜间在用电低峰期，场段设置储能站，利用低谷时段向储能站反充电。在技术及运作模式成熟，地铁公司可以成立新能源公司对外拓展业务。利用光储充一体化技术，交流慢充基本可以满足日间大部分车辆的充电需求，同时应配置少量直流充电终端，用于紧急情况下的快充补电，以满足用户的不同充电需求。而根据用户需求，选择采用扫描充电、刷卡充电、调度室集控等多种方案，实现无人值守；与企业用电数据进行对接，削峰填谷，也能够有效提高电力使用效率。通过地铁公司的优质品牌和完善的电力网络系统，庞大的新能源技术人才和成本资金优势，广州地铁一定能够在新能源技术领域大放异彩，大战宏图。

结论：综上所述，光伏发电的应用能够有效减轻地铁运行过程中的能源损耗。在地铁车站本身拥有完善的供电系统和空间网络前提下，依靠光伏发电系统来支持地铁供电网络的安全稳定运行，是现阶段新能源开发转换技术逐渐成熟后，能够满足地铁运行与供电要求的有效方法。在地铁运行中应用光伏发电，可以满足地铁车站在车辆段、运用库、停车场等多种具体应用场景的需求。

参考文献：

[1]孙睿,王亮,卢浩.地铁新能源中速牵引车制动系统的研究及应用[J].轨道交通装备与技术,2023,(03):39-41.

[2]周超.地铁绿色低碳新能源建设实践——分布式光伏发电系统[J].现代城市轨道交通,2023,(02):31-35.

[3]杨铖.地铁新能源轨道铺设机的研制及应用[J].大众标准化,2020,(19):135-138.