谈城市轨道交通光伏发电系统研发.doc

谈城市轨道交通光伏发电系统研发
摘要：济南地铁建立与光伏发电相结合，不仅起到节能降耗作用，也极大降低运营本钱，凸显“绿色交通〞的理念。文章通过分析、比较两种光伏并网方式的特点，结合济南地铁实际建立情况，在正线及车辆段能或产生的电能与负载的需求相差甚远，因此负载由０．４ｋＶ低压供电系统供电。并网发电将电能直接输送至低压供电系统，省去蓄电池组储能、释放的中间环节。并网发电可以将太阳能转换电能的利用率大大进步，减少中间环节能量的损耗，且极大地减少设备运维本钱。并网发电系统利用专用的特殊逆变器，保证输出电能的各项指标满足市电对电能、电压、电流等重要指标需求。由于特殊逆变器也会存在效率问题，并网发电系统中仍然会有能量消耗。在并网发电系统中，负载的电源为０．４ｋＶ供电系统和太阳能光伏组件阵列，这种电源系统极大降低负载系统的缺电率，且公用电网的“峰平谷〞也可实时、动态调节。但是并网发电系统也是分散式发电系统中的一种，会影响集中供电电网电能质量〔包含孤岛效应、谐波污染等〕，需要供电系统有处理谐波设备、技术。济南地铁太阳能光伏发电系统在控制中心、高架区间、车辆段等地段采用并网发电方式。
２设计方案
本次济南轨道交通光伏发电站设计８座，其中７座在高架站上，１座在车辆段综合楼上。光伏发电系统设计为８个分布式子系统，采用模块化设计、各站点集中并网方案。接入子系统按照“就地平衡消纳〞的原那么设计，采用自发自用方式并网。通过前期调研、容量计算，光伏发电系统装机容量设计为９４０．５ｋＷｐ。８个分布式子系统装机容量分别设计为：池东站装机容量６３．６ｋＷｐ，前大彦站装机容量１２９．６ｋＷｐ，车辆段站装机容量１１１．３ｋＷｐ，园博园站、大学城站、赵营站、玉符河站、紫薇路站装机容量都为１２７．２ｋＷｐ。济南轨道光伏电站设计８个子系统，设计原理如图１所示。各站分布式光伏发电系统每个发电单元的组件都采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，池东站安装２６５Ｗｐ多晶硅组件２４０块，前大彦站安装２７０Ｗｐ多晶硅组件４８０块，大学城站、紫薇路站、赵营站、玉符河站、车辆段各安装２６５Ｗｐ多晶硅组件４８０块。太阳能电池阵列输入光伏组串式并网逆变器〔光伏发电室内〕，通过一路交流电缆连接逆变器柜和０．４ｋＶ并网计量柜〔０．４ｋＶ配电室内〕。池东站有２台３６ｋＷ逆变器，其它子系统各有４台逆变器。光伏发电通信传输方式为冗余通信设计，即通过本地综合监控系统，光伏系统各类信号上传至地铁主干光纤环网〔冗余环网〕，从而传入ＯＣＣ〔地铁控制大厅〕后台，为电力调度提供光伏发电数据。详细实现方式如下：逆变器组、电能采集表、环境检测仪及交流汇流柜的各类遥信、遥测、遥控信号通过ＲＳ－４８５串口，上传至牵引降压混合变电所综控屏柜内数据采集器，采集器与主干环网交换机连接，实现与ＰＳＣＡＤＡ〔电力监控系统〕通信，最终光伏系统信号传入地铁综合监控系统。光伏系统的电量显示设计为“三地显示〞，详细为：在光伏室内，电度表实时采集数据在工控机采集页面实时显示〔页面包含历史数据曲线、月度分析数据及环境监测信息等〕，且室内液晶屏同步显示各类信息；光伏发电系统通过ＲＳ－４８５通信与地铁系统现场总线相连，最终实现各站台显示屏实时显示光伏发电量，为行车值班人员提供发电数据；由于光伏系统信号通过采集器