能效管理

施耐德电气应用方案上新，看城轨交通如何驭「光」而行

2025年01月06日

一座地铁站，平均每年要用掉多少电?答案是大约200万-300万千瓦时。

据不完全统计，2023年全国城市轨道交通总耗电量为249.77亿千瓦时，同比增长9.59%，占全国当年全社会用电量的2.7%。

作为“能耗大户”，城市轨道交通该如何走好自己“零碳之路”?

除了全面推进电气化设备的智能化、数字化改造升级以外，加快光伏发电项目的落地，也是轨道交通积极响应国家“双碳”目标的重要手段。

为此，施耐德电气发布《城市轨道交通供电系统绿色应用方案-光伏应用介绍》，助力城市轨道交通事业“绿色轨道”的加速建成!

逐「光」而行

城轨交通的“追光者”，当如何落子?

光伏发电，即以「光」发「电」，自然要逐「光」而行。它主要以太阳能作为发电基础，配备必要的发输电设备进行发电，降低城轨交通对城市电力的需求。其在轨道交通工程中的应用，需要满足以下两个条件：

发电端：结合实际建筑条件，要实现光伏发电系统在城市轨道交通工程中的应用，车站建筑必须修建在地上，且地上面积足够大，能够安装满足用电容量需求的太阳能电池板、蓄电池等发电设施。根据目前轨道交通车站的设计、建筑样式等，能够满足本条件的，主要有高架站、车辆段、停车场、地下站出入口等。

负荷端：城市轨道交通用电负荷较多，根据用途及性质可分为车辆牵引供电负荷、运营动力负荷以及运营照明负荷三大类。其中，列车牵引、通信信号、消防通风、消防监控、应急照明等与行车及消防相关的用电负荷，对可靠性要求极高，通常仍采用传统电力供电系统进行供电。相对上述重要负荷，车站内的三级负荷、正常照明和一般的机电负荷，供电可靠性要求较低，不影响行车及消防，可以利用太阳能光伏发电系统供电。

驭「光」之术

光伏系统需要“修炼”哪些控制功能?

城轨交通光伏运行方式通常有两种：一是自发自用，余电不上网;二是自发自用，余电上网，这种方式应用较少。根据不同的运行方式，控制功能也有所不同。

防逆流控制器：对于自发自用、余电不上网的系统，为确保所发电能不馈送至市电电网，需设置防逆流控制器，实时监控电网侧的电压与电流。

监控系统设计：为方便光伏系统工作状态的实时监控，每个光伏发电子系统均配置监控装置，主要包括监控用工业控制机、网络版监控软件和液晶显示装置。

输出控制：逆变器在输出功率>50%额定功率，电网波动<5%的情况下，交流输出电流总谐波分量 (THD) <3%。功率因数1.0 左右。

“孤岛效应” 防护：并网逆变器检测到电网失电后，立即停止工作;电网恢复供电时，需持续检测电网信号在一段时间(如 90 秒钟)内完全正常，方可重新投入运行。

电气隔离：并网逆变器带有高频隔离变压器，在逆变器的直流输入和交流输出之间进行电气隔离。直流侧的太阳能电池板阵列多为IT系统，逆变器在运行过程中，随时检测直流正负极的对地阻抗，保证逆变器直流侧的接地故障不会影响到电网。

此外，基于城轨交通应用场景的特殊性，光伏系统在接入方式、接入点的选择等方面均需遵循特定的要求。比如我国城市轨道交通均采用工频单相直流供电方式，地铁牵引供电系统主要分为地铁列车直流牵引负载与车站内交流动照负载两种，故有三个位置可作为光伏发电系统的接入点：AC35kV、AC400V以及DC1500V。

向阳而生

城轨交通光伏发电工程“花开何处”?

我国城轨交通企业积极响应国家“双碳”战略，越来越多的光伏发电项目落户车辆基地、停车站、高架车站，取得了良好的经济效益和社会效益。