地铁低压供电系统节能降耗意义浅析田佳

田佳

摘要：城市轨道交通是城市发展的重要基础设施，地铁供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能，也是能耗较大的系统，在保障地铁正常运营的前提下，应用有效的节能降耗技术降低运营成本、节约能源是目前地铁供电系统运行中必须考虑的环节。本文结合贵阳地铁建设和运营情况，分析地铁主要能耗因素，提出节能降耗方案，为地铁运营更好地实现节能减排、绿色环保提供参考。

关键词：地铁；低压供电系统；节能降耗

引言

城市轨道交通供电系统的节能降耗一直以来受到业界人士的高度关注，提出了各类节能降耗实施方案，但其思路大都将重点放在了设计和建设阶段。其中设计阶段主要考虑各级变电所与变压器的容量设置、中压网络电压等级及接线形式、运行方式、电缆的选择、牵引网的设置等；建设阶段主要考虑各种能耗设备的选型，在满足运营要求的前提下重点考虑节能指标。由于不同地区气候条件的不同，运营线路客流量不同，早晚运营起始时间不同，因此，分析运营阶段能源的需求，采用相应的管理手段也是实现节能降耗的重要措施。本文主要研究地铁线路运营阶段供电系统的节能降耗技术及相应的管理措施。

1、地铁能耗的主要来源

1.1牵引供电系统在运营中的电能消耗

牵引供电系统由牵引变电所、牵引网、钢轨、回流线等部分组成，其电能消耗主要为车辆的运行牵引，同时也是城市轨道交通供电系统中能源消耗的主要部分。在城市轨道交通运营中，牵引能耗主要与行车间隔、载客量、线路坡度、运营速度和运营时间等因素有关。

1.2低压配电系统在运营中的电能消耗

低压配电系统由降压变电所和动力照明配电部分等组成，为地铁车辆段、停车场、车站、区间隧道、区间跟随所、区间风井内的照明、电扶梯、通风空调、给排水、站台门、FAS、BAS、ACS信号、通信、AFC等机电设备提供电源。在城市轨道交通运营中，低压配电系统能耗主要由以下几部分组成：（1）地铁通风制冷、给排水系统能量消耗。通风制冷、给排水系统能耗仅次于牵引供电系统的能耗，这2个系统含有冷水机组、冷却泵、冷冻泵、各类风机、消防水泵、废水泵等，需要消耗较多的能量，而且地铁在运营期间，空调通风制冷系统长时间处于固定运行模式，能量消耗巨大，且单一运行模式还会缩短空调的使用寿命，导致地铁空调通风系统的能量消耗增加。（2）地铁门梯系统能量消耗。随着地铁建设规模的不断扩大，设备众多，各大地铁站使用电扶梯的种类也不尽相同，如自动扶梯、垂直电梯等，这些电梯和扶梯设备在运营时间段需要保持在启动状态；各地铁车站的站台门在运营时间段根据电客车的到出站情况随时开关，这些大型动力设备运行均需消耗大量的电能。（3）地铁照明系统能量消耗。地铁照明系统对于地铁运营非常重要，其能量消耗较大，照明装置类型繁多。由于地铁车站基本设置在地下，照明设备不仅在站台和站厅需要设置，在设备房、管理房、隧道区间、电缆通道及夹层等区域均需设置，且基本处于长时间的不间断照明状态，因此整条地铁线路的照明电能消耗量也较大。（4）其他系统消耗电能。地铁信号、自动售检票、综合自动化等系统在地铁运营中为弱电设备，但为保障多个弱电系统设备的稳定运行，必须确保全天24h不间断供电及为弱电设备蓄电池充电，虽然单个设备用电量不大，但各系统设备较多，综合用电量则相当大。另外，地铁运营中还涉及办公用电以及物业开发等商业用电，办公电能消耗主要为车站及车辆段和停车场办公环境中空调设备、照明设备、电梯设备、办公设备等；商业电能消耗主要为地铁站物业开发、地铁站商业建设施工、商铺开发用电等。

2、节能的主要措施

地铁的节能举措既要开源又要节流，要牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。其涉及到多个主体、多个环节、多个角度，既有人的因素，又有物的因素，需要多方合作、全程监控、技术与管理并举。

2.1提升新技术应用

地铁能耗主要集中在列车牵引和通风空调，相关技术的升级也是节能的主要方向。在部分新建地铁项目中，环境控制与能源管理系统的应用也纳入规划范围内。环境控制能源管理是以通风空调设备的自动化控制与管理为目的，通过不断采集环境参数，利用风水联动控制系统自动制定优化方案，经济合理的协调负荷需求与供给关系，是一种智能节约地铁通风空调能耗的方法，研究表明环境控制风水联动可以使空调能耗下降30%-60%。除了列车牵引和通风空调作为节能的主要目标以外，其他系统的节能也是不容忽视的。例如，照明系统和电扶梯系统。目前国内地铁车站照明主要采用的是传统光源即荧光灯，近些年来随着LED照明技术的发展，LED寿命长、耗能低的优势也逐渐显现。目前在地铁已经开始进行LED照明改造实验，实验表明其节电率能够达到40%左右，大大降低了照明能耗。但由于没有相关的国家技术标准作为依据，其无法被广泛应用。电扶梯的节能应用情况相对较好，随着节能要求的不断提高，近些年新开通的地铁线路所应用的电扶梯基本都采用变频技术，而老旧的地铁线路也在逐渐进行电扶梯升级改造，变频技术的全面推广成为减少电扶梯能耗的主要途径。尽管地铁节能新技术已在部分项目上开展应用，但大多都因为其实践应用经验不足，接受度不高等原因，没有被广泛推广。随着技术创新的不断革新，将会有更多更高效的技术产生，地铁要实现节能目标，需加快提升这些新技术的应用推广。

2.2优化设计方案

新技术的应用更多时候是体现在局部范围。要想达到地铁节能的全面实施推广，需要对整体的设计方案进行优化调整。单一的技术应用在实践中可能无法达到其理想的节能效果，各个技术的同时应用，需要达到1加1大于2的效果。例如，利用水泵节能技术来减少能源浪费，通过环境控制能耗管理系统和设备运行时间优化方案来节约能源消耗，所以冷水系统水泵节能技术、环境控制能耗管理及设备运行时间方案的同时实施可以极大限度的实现节能目标，当然肯定还有更加合适更加优化的节能组合方案，这就需要从全局出发，系统化、全方位的开展方案设计，并对设计方案不断的进行论证完善，以求得最优结果。特别是在新建地铁项目上，更应该强化方案设计优化的重要性，避免后期不必要的改造。

2.3加强运营管理

在保障车站环境的温度、湿度、照明照度等服务指标要求的同时，要以最小能耗满足地铁的正常运营。地铁管理人员需要采集大量有效数据，根据检测数据进行分析总结，并根据分析结果按照不同地区、不同季节、不同时段等影响因素，制定地铁设备系统运营时间表，并按照相关标准启停设备。这样既能保证站内环境的舒适度，又能达到节能的效果。在实际运营管理中，地铁运营管理主体已经意识到了精细化管理在节能降耗方面的重要性。

2.4加强能耗监测与分析

地铁运营过程中的能耗包括列车运行、环控系统、照明系统、站台门系统、电梯系统以及其他设备系统等多个方面。不同系统、不同设备在不同的应用环境中所耗能源也不尽相同。针对此情况，需加强各运行设备在不同时段的运行能耗监测、统计与分析，通过专业细化分析，明确能耗构成与占比，为节能改造提供数据依据和成果反馈，起到监控和指导作用。当前地铁线路的能耗监测主要还依赖于人工查表的工作形式，而能耗监测也只有列车牵引、10KV供电及400V供电的总能耗监测，单独的设备系统能耗监测只局限于地铁广告及外部用电等方面，这样既无法对设备能耗情况进行分类统计和分析，收集数据的及时性和准确性也会存在误差，更无法验证节能目标的实现效果。

结束语

地铁供电节能降耗技术应用的意义重大，符合可持续发展战略要求，同时也是城市地铁运行系统长足稳定发展的需要。因此，必须从多方面入手，充分运用现代化先进技术、先进设备提升地铁设备运行的整体效率，实现节能减排，保障地铁的运行更加安全可靠、绿色环保。

参考文献：

[1]张杨.地铁低压供电系统节能降耗措施分析[J].科技创新与应用，2017（12）：239.

[2]朱麟.地铁低压供电系统节能降耗意义浅析[J].科技创新导报，2016，13（19）：30+32.