天津轨道交通交能融合探索与实践

　　一、实施背景

　　在全球积极应对气候变化、大力推动绿色低碳发展的时代背景下，交通运输与能源领域的融合发展成为了必然趋势。轨道交通作为城市交通的重要组成部分，具有运量大、速度快、安全准时等优势，但同时也是能源消耗的大户。如何降低轨道交通的能耗，实现可持续发展，成为了亟待解决的问题。而太阳能作为一种清洁、可再生的能源，取之不尽、用之不竭，将其与轨道交通相结合，为解决这一问题提供了新的思路，交通运输与能源的深度融合成为行业转型的核心方向。

　　轨道交通车辆段、停车场、高架线路等闲置空间，为分布式光伏开发提供了天然场景。“轨道 + 光伏” 模式通过 “自发自用、余电上网” 的运营机制，既能满足轨道交通自身用电需求，降低对城市电网的依赖，又能推动能源结构优化，成为绿色交通发展的重要突破口。近年来，随着光伏技术的不断进步和成本的不断降低，全国多地轨道交通企业纷纷探索光伏开发路径，为我们展示了交通运输与能源融合发展的广阔前景 。而天津凭借直辖市的交通枢纽地位、产业基础与政策支持，在轨道交通光伏项目的规模化落地、技术创新与效益转化方面走在前列，形成了可复制、可推广的 “天津方案”。

　　二、主要做法

　　(一)多维勘测，充分盘活闲置资源

　　集团先开展全域空间资源普查，组建专业团队对旗下所有轨道场站、高架车站、办公建筑等进行逐一勘测，在此基础上制定差异化开发方案。

　　在车辆段区域，以占地面积 37.5 万平方米的大毕庄车辆段为典型，采用 “分区敷设” 策略，2022 年先建成 5.83MWp 屋顶光伏项目，2024 年再完成 5.2MWp 地面光伏阵列建设，形成 11.03MW 总装机规模的 “屋顶 + 地面” 立体化格局。民航学院车辆段则利用屋顶及空地安装光伏板，总装机容量达 6.4MWp，实现闲置空间的高效利用。

　　在高架车站与线路区域，津静市域铁路在 3 座高架车站顶棚及行车区间罩棚敷设光伏板，总装机容量 2.18 兆瓦，是天津高架轨道光伏的首次大规模应用，实现交通功能与发电功能的融合。施工中严格控制组件高度与角度，确保不影响列车通行安全。

　　在办公及附属建筑区域，胡家园地铁站屋顶光伏板满足了车站 30% 以上的用电需求，既不影响建筑功能，又盘活了闲置屋顶资源。对其他办公楼屋顶采用轻量化改造，适配不同结构的同时降低对原有设施的影响。

　　在停车场区域，以华苑车辆段停车场为例，采用光伏车棚一体化设计，在车棚顶部敷设适配停车场布局的光伏组件，既保留传统车棚为车辆遮阳、防雨的基础功能，保障日常停车需求不受影响;又充分盘活停车场上方闲置的空间资源，实现停车与光伏发电高效协同。

　　(二)多技术融合，构建高效发电体系

　　天津轨道交通集团以 “技术适配场景、创新提升效率” 为原则，构建了高效的发电体系。

　　在光伏建设方面，多技术融合体现在：

　　常规区域采用刚性组件，特殊曲面屋顶选用柔性组件，2号线李明庄车辆段厂区水塘内试点水面光伏，实现 “水光互补”;针对北方气候，选用抗低温组件，配合防积雪涂层，保障冬季发电稳定性;通过应用高压侧并网技术，降低能源损耗;采用高效轻质组件，发电功率相同的情况下重量仅为常规光伏组件的20%，较好地满足了现场屋面低载荷的安装要求;采用N型光伏组件，具有更低的温度系数和更好的弱光性能，转换效率较传统 P 型组件提升 2%-3%;津静市域铁路引入的 “能量路由器”，实现光伏利用率≥95%，作为行业首批绿色示范工程，节能率提升约8%，电制动能量利用率提高15%以上，优于行业标准;通过构建1.5兆瓦铅酸电池储能系统，在天津分时电价(峰段电价高、谷段电价低)的政策导向下，发挥铅酸电池稳定性强、充放电响应快的优势，实现微电网的智能调控，既保障供电稳定，又进一步优化能源利用效率与成本结构，为轨道交通运营构建起安全、可靠且经济的能源保障体系。

　　在光伏运维领域，创新智慧技术的融合应用正不断深化：

　　通过无人机定期对光伏组件开展高清拍摄与检查，可及时发现并处理潜在隐患;通过在光伏电站及关键用电设备上部署智能传感器，实时采集发电量、用电量、设备运行参数(如光伏板温度、逆变器工况)等数据，并上传至智慧能源管理平台进行汇总分析;依托平台，工作人员通过电脑、手机端实时掌握各项目发电动态，一旦出现设备故障、发电量异常等情况，平台会自动报警并精准定位故障点，大幅缩短维修响应时间;通过精准统计轨道运营各环节(如列车牵引、车站照明、空调系统)的用电量，并与光伏发电量进行对标，找出能耗较高的环节，为优化能源使用提供数据支撑;结合算法与长期积累的发电数据、用电数据及天气数据，预测未来一段时间的发电量与用电量，提前调整能源调配方案，例如在夏季用电高峰前，提前储备光伏电能，减少对电网高峰电量的依赖，进一步降低运营成本。

　　无人机巡检与远程监控技术的深度结合，显著提升了运维效率与准确性，在降低人力成本的同时，有效保障了光伏系统的长期稳定运行。

　　(三)多方合作，创新项目投建运模式

　　光伏项目有两种传统模式，一种是轨道公司独立投建运，因缺光伏专业经验，易成本超支、效率低，有 “赔本” 风险;另一种是仅引入能源服务公司，虽缓解投资压力，但轨道公司收益少、难深度参与，无法最大化利用光伏。

　　基于此，集团在传统模式基础上，围绕 “降本增效、风险可控、收益共享” 目标，构建合作新路径：联合光伏企业、用电企业成立合资公司，统筹开发运营。既借合同能源管理引入社会资本降风险，又靠专业运营实现光伏电价较电网低 10%-15%，年省电费超百万。同时，轨道公司深度参与决策与收益分配，可按运营需求优化光伏利用，还能分享运维收益，激发主动性，形成良性循环。

　　三、初步成效

　　(一)示范效应显著

　　天津地铁6号线大毕庄车辆段，目前装机容量已达11.03兆瓦，于2024年10月正式并网发电。作为华北地区轨道交通行业内规模最大的分布式光伏发电项目，该项目成功推进了大毕庄车辆段“分布式光伏+空气源热泵+能源智慧管理”多要素绿色低碳应用，成为天津轨道交通行业首个取得“碳中和”认证的车辆基地，实现低碳效益、经济效益双丰收。

　　(二)能源利用效率高

　　部分项目如大毕庄车辆段光伏项目预计年均发电量可达到 1450 万 kWh，完全满足车辆段自身用电量需求，实现了能源端的 “零碳” 排放。其他项目如民航学院车辆段 6.4MWp 分布式光伏发电项目，采用 “自发自用、余电上网” 模式，预计年发电量可达 670 万千瓦时，有效提高了能源利用效率。

　　(三)经济效益与环境效益显著

　　预计到“十四五”末，集团光伏项目总装机容量将达到43兆瓦，年均发电量5160万千瓦时，年均产生经济价值3354万元，年均节约标准煤20640吨，减少二氧化碳排放51600吨，在总规模和技术上处于全国轨道交通行业领先水平，既为企业节省了成本，又为环境保护做出了贡献。