摘要：近年来中国高速铁路迅猛发展，铁路用电需求日益增长。而光伏发电行业也在中国大地如雨后春笋般崛起，如何融合发展目前我国在全球领先的这两个行业，扬长避短，做到合作共赢，以此推动当下的铁路及光伏事业快速发展，带动我国社会经济飞速发展。基于此本文分析了融合发展的问题。
关键词：光伏发电；铁路供电；融合发展
截止2017年，中国高速铁路通车总里程达2.5万公里，为全球高速铁路通车总里程的三分之二。据不完全统计，从2018年下半年到2019年，27个高铁项目将开工建设，计划投资额超过10000亿元，为历史最高的计划投资额。随着国家在基础设施方面投入持续增大，路网末端铁路建设加快，电气化改造项目逐年增加，配套输配电网覆盖范围不断扩大，铁路供电也面临着一些挑战。
1、分布式光伏发电
1.1分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电网终端覆盖不足、电力在升压及长途运输中的损耗问题。
1.2分布式光伏发电特点：
一是输出功率相对较小。一般而言，一个分布式光伏发电项目的容量在数千瓦以内。与集中式电站不同，光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。
二是污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。
三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。但是，分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦，再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积有限，通过增加覆盖面积，从一定程度上解决了用电紧张问题。
四是可以发电用电并存。大型地面电站发电是升压接入输电网，仅作为发电电站而运行；而分布式光伏发电是接入配电网，发电用电并存，且要求尽可能地就地消纳。
1.3分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。
2、铁路供电需求
2.1铁路电力管规规定供电的额定电压：35千伏及以上高压供电±5%；10千伏及以下高压供电和低压电力用户±7%；室内外一般工作场所照明、电气集中、通信电源室等受电盘+7%,-10%；自动闭塞信号变压器二次端子±10%。
2.2根据用电设备的重要程度，电力负荷分为三级:
2.2.1一级负荷:中断供电将引起人身伤亡，主要设备损坏，大量减产，造成铁路运输秩序混乱。属于此类负荷有:调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰电气集中联锁、驼峰道岔自动集中、 机械化驼峰的空压机及驼峰区照明、局通信枢纽及以上的电源室、中心医院的外科和妇科的手术室、特等站和国境站的旅客站房、站台、天桥、地道及设有国际换装设备的用电设备、内燃机车电动上油机械(无其它上油设备时)、局电子计算中心站。
2.2.2二级负荷:中断供电将引起产品报废，生产过程被打乱，影响铁路运输。属于此类负荷有: 机车、车辆检修和整备设备、给水所、非自动闭塞区段的小站电气集中联锁和色灯电联锁器联锁、局通信枢纽及以下电源室、调度通信机械室、编组站、区段站、洗罐站、大、中型客(货)运站、隧道通风设备、加冰所、医院、红外线轴温测试装置、道口信号。二级负荷的供电原则:两路电源或一路可靠电源，确保除故障情况下的不间断供电。
2.2.3三级负荷:不属于一、二级负荷者。
3、分布式光伏系统在铁路电力系统的应用
3.1根据铁路电力负荷的分类和分布式光伏发电的特点，现阶段分布式光伏发电系统应用在铁路三级负荷和作为小容量二级负荷的补充供电较为稳妥。如：铁路沿线警亭供电、铁路终端信号灯、站区照明系统等。
铁路光伏终端信号灯
3.2分布式光伏发电在铁路应用实例
光伏发电在国内外铁路网中均有应用，其中，2018年7月24日，印度首次开行在车顶安装了光伏组件的铁路客车，利用太阳能向车厢内的风扇、轻型以及可移动的充电槽供电，但是发电量非常有限，噱头成分较大且未见后续报道。相较之下，我国在铁路网中发展光伏发电比较迅猛有效，目前在武汉、青岛、杭州东、南京南、北京南、上海虹桥、广州南、银川等站均有大规模应用。
3.2.1武汉火车站位于青山杨春湖，其顶棚由一个主翼和八个副翼构成。太阳能光伏发电项目建在九个翼棚上面，采用单晶硅面板材料，容量2.2MW，总投资5800多万元。是湖北省最大的单体光伏发电项目。该项目由中国节能公司投资建设，目前整体运行良好，日均发电超过5000度。
3.2.2杭州东站枢纽主要包括杭州东火车站。地铁火车东站站，东西广场综合体及疏解通道，项目总投资250亿元。启用后，将成为国内最大铁路枢纽，建筑面积达13万平方米。杭州东站站房顶，总计10MW光伏组件，覆盖超过80%的建筑屋面，预计年发电近1000万度，每年节约标准煤2769万吨，二氧化硫排放55吨、氮氧化合物24吨、烟尘443吨、二氧化碳7108吨。按照每天发电3.5万度计算，每天发电量可覆盖整个东站照明用电量需求。
随着科技的不断进步和我国铁路网建设的不断发展，光伏发电与铁路网必将加速融合发展，前景广阔！
参考文献:
[1]谢汉生、黄茵、马龙.高速铁路节能环保效应及效益分析研究.铁路节能环保与安全卫生，2011年第一卷第一期。
[2]董军、陈来红、刘硕.利用新能源实现铁路多元发展探讨[A].（2016）09-0171-03
[3]朱华澎.太阳能光伏发电系统与电气化铁路融合探讨[A].《中国高新技术企业》2015年第12期
论文作者:周宏欣
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
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