談城市軌道交通機電工程節能管理策略范文

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【摘要】隨著城市規模不斷擴大，城市軌道交通的用電消耗越來越大，為降低能源消耗，節約運行成本，論文立足實際，分別從城市軌道交通機電工程技術型、創新型、管理型節能3個方面，研究城市軌道交通機電工程中存在的耗能環節，分析耗能因素，通過原有節能技術改進、節能新技術的引入以及節能管理策略的施行，使城市軌道交通機電工程節能效果全面優化提升，為新工程的開展提供經驗與參考。

【關鍵詞】城市軌道交通；機電工程；節能；策略

1引言

“沒有地鐵的城市是不完整的城市[1]。”在中國，地鐵將成為解決城市公共交通的必然選擇，城市軌道交通運輸能力強、行車速度快、運行方式清潔環保，符合現代社會的發展需求，成為解決城市交通問題的主要措施。在城市軌道交通運行中，各種用電負荷導致城市軌道交通用電總負荷量大，成為城市用電大戶。目前，在城市軌道交通運營成本中，電能消耗產生的電費支出占運營直接成本的30.7%左右。在城市軌道交通供電系統運行中，采取節能措施可以顯著提高其經濟效益，還可以減少資源的浪費，提高電能的終端利用率，進一步提升城市軌道交通系統的安全性。

2城市軌道交通運營管理型節能

2.1能效管理系統

城市軌道交通運行管理節能涉及的環節較多，實施起來是一個較為復雜的過程，而能效管理系統的引入對節能管理起到了很大作用。能效管理系統一般由數據采集系統、服務器和數據庫3大部分組成，各模塊之間相互聯系，分別負責不同功能（見表1）。表1為能效管理系統模塊，通過各模塊的構建，對系統運行時耗能情況進行分析，并對耗能高的部分有針對性地采取相應措施，如車輛制動節能、車站照明系統節能以及通風空調系統節能等。

2.2節能管理水平

構建節能管理系統，技術支持和政策支持都是必不可少的，政策起引導和規范作用，以確保節能管理落地實施，而技術支持又能對節能系統進行更科學化的管理。1）構建計量體系，對城市軌道交通能耗狀況進行調研統計，為節能管理提供數據支持。2)加強制度建設，通過對節能管理相關制度的制定和完善，規范員工的行為，使員工自覺養成節能習慣。3)完善反饋機制，加強數據分析，對采集到的數據進行分析、對比，并歸納總結出相關建議進行反饋，對能耗進行細化，分級分類,對耗能高的環節重點關注并進行針對性研究。4）部門之間加強配合，協調統一，執行好相關制度，建立長效機制，養成節能意識。每個部門要認真執行自身節能環節職責，嚴格保質保量，為實現節能整體效果打下基礎。

3城市軌道交通機電工程技術型節能

3.1電能質量分析

電能質量管理系統可以實時采集現場數據，由電量數據和電能質量數據組成。其中，電量數據包括電壓、電流、頻率以及功率等。電能質量數據包括電壓偏差、波動、閃動及諧波等。通過對監測數據進行分析，得到電能質量的各項指標。系統分通過對系統采集到的數據進行分析，可以得到電能質量的分析結果，監控各項指標是否在允許范圍內。城市軌道交通系統是一個相對復雜的系統，其組成的設備種類較多，耗能系統通過電能質量分析，可以將耗能設備分為列車運行耗能以及車站設備耗能。圖2為城市軌道交通系統的主要耗能設備。由圖2可以看出，車站設備的主要耗能設備包含3部分：自動扶梯、通風空調以及照明系統。其他耗能設備的比例不是很高，圖3具體展示了耗能分布比例。通過開展電能質量分析，可以在保證城市軌道交通安全穩定運營的前提下，清晰得到日常運營過程中電能消耗分布。通過建立反饋機制，形成數據采集、數據分析、數據比對以及反饋環節等，并對能耗分層、分級、分類，然后進行統計分析，歸納得到能耗問題比較嚴重的環節，為提升技術技能、加快技術研發指明重點。

3.2智能低壓配電系統

近些年，隨著智能低壓配電技術不斷進步，克服了傳統配電網許多不足之處，譬如，能做到電氣設備智能化控制，且逐漸應用到相關領域中，實踐效果非常顯著。對于城市軌道交通系統而言，智能低壓配電系統可提高城市軌道交通的安全性與穩定性，進一步減少能耗。遵循城市軌道交通系統設計要求，其配電系統結構如圖4所示。這種配電系統功能完善，運行可靠，易于現場接線，能滿足數據實時上傳需求，后臺方便獲取運行數據，各項操作更加直觀、高效。依托城市軌道交通監測系統，可實時掌握配電系統運行狀態，及時發現潛在問題。

3.3車輛節能

車輛節能應從車輛自身運行性能與設備特征來分析，使運行性能與原有技術得到有效改善。1）變頻調速系統：和普通車輛有著明顯區別，調頻調壓控制式牽引系統能做到變頻調速，避免電阻消耗過多電能。在車輛行車期間，牽引力與制動力處在相應時段，能將制動能量用于牽引，實現能量循環利用與再生制動。2）帶儲能軌道系統：結合實際情況可知，列車本身擁有儲能設備，空余時間可完成充電，譬如，乘客上下車與發車前相應時間高效充電，能有效規避部分地段架設供電線路風險，進而縮小投資規模，創造更大經濟效益。

3.4通風空調系統節能

該系統可實現列車內溫濕度與空氣質量調控，從現有技術水平來看，能選擇全新變頻技術來實現，充分考慮車內乘客人數或高峰時段，合理調控溫濕度，用最低能耗創造最舒適乘車體驗。在現有空調系統基礎上持續改進，能找到節能環保更理想的設備或技術，一方面節省投資費用，另一方面可給城市軌道交通系統發展奠定技術基礎，意義重大。

3.5照明系統節能

根據城市軌道交通系統能耗情況可知，照明系統占有一定比重，通過照明供電線路科學規劃、選擇良好的節能照明燈具、改進照明系統等，均能降低照明系統能耗，促使其性能得到全面提升。

3.5.1選用節能燈具結合實際情況考慮，這類照明系統包含車輛行車以及公共區域照明。由于金屬鹵化物可有效利用電力資源，故而適用于前者。但后者必須滿足日常業務需求，給乘客帶來良好乘車體驗，因此，要科學設計照明密度，同時，考慮布置節能環保LED燈。

3.5.1優化照明系統從節能角度分析，一方面要求選擇節能燈具，另一方面必須優化照明系統。按照站內人流量與時間段采取對應照明模式（也就是正常運行、節能降耗以及實時控制），合理調控燈具數量與亮度[2]。

3.6其他技術節能管理措施

1）實現長效運營機制，完成列車中長期運行規劃，繪出運行圖，科學調整列車間次序以及運行路線，增加列車運用率，降低不必要的能耗，保證運行符合經濟性要求。2）車站選址首先考慮繁華地段，確保人流量足夠大，能依靠附近建筑為地下運行空間帶來更舒適的溫濕度，降低日常能耗。除此之外，還能和附近建筑融為一體，避免占用過多土地，不但要充分發揮土地資源價值，而且要給周邊居民提供便利，盡可能減輕周邊交通壓力，維護整體經濟性。3）改善車站周邊綠化環境，充分發揮植被保暖保冷作用，進一步降低能耗。當車站建于地面時，應對墻體周圍與屋頂進行植被綠化處理，這樣不但能改善城市綠化，而且有利于降低能源需求。

4城市軌道交通機電工程創新型節能

4.1太陽能+空氣能熱水技術

熱水系統主要以電輔熱、燃氣或太陽能加熱，還能實現獨立式供熱。聯合供熱。對于城市軌道交通系統而言，依托太陽能、空氣能互補技術提供所需熱水。供熱水系統設置初始溫度，安裝感應器將溫度傳導至太陽能循環泵機組，日間能量充足，太陽能電池板蓄能后為循環泵輸送電能，且持續為水箱輸送動力；若能量不足，利用熱泵提高水箱中水溫，一旦處在預設溫度，立即結束運行。熱水器可選方案非常多，經全面分析比較，從經濟性與效益出發選取最佳方案。相關方案詳情見表2。經上述比較可知，太陽能、空氣能熱水器有一定不足，但經全面比較不難判斷，這種方案擁有最低使用成本，整體投資少，壽命長，保溫性與可靠性極強，故仍選取這一組合方案來處理。

4.2風光互補+儲能的照明系統

現階段，風電、太陽能發電已成為人們熟知的分布式能源，對于微網而言，儲能技術占據重要地位。考慮到上述情況，通過三者有效融合，能做到優勢互補，進而實現更大價值。依靠自然風能量，促使風機旋轉，把風能轉變成電能，同時，輸入整流濾波、穩壓電路，能夠滿足照明系統供電需求，一旦風力較小而太陽能充足，則能依靠光伏發電，由太陽能電池板轉變成所需電能。若風力與陽光全部充足，還能選擇儲能電池儲蓄多余電能，解決負荷瞬間變大時供電需要，由此建立實際所需的閉環微網系統[3]。5結語從城市軌道交通機電工程技術型、創新型、管理型節能3個方面，通過原有節能技術改進、節能新技術的引入、節能管理策略的介紹，制定供電系統節能策略，為建設經營者提供全面、整體的城市軌道交通機電工程節能參考，為城市軌道交通機電工程節能效果全面優化提升提供支持。

【參考文獻】

【1】胡鵬.城市軌道交通列車運行能耗優化及仿真[D].成都:西南交通大學,2013.

【2】胡輝.面向節能減排的列車運行控制模型和算法研究[D].北京:北京交通大學,2013.

【3】劉國芬.北京地鐵通風系統的現狀分析和改進意見[J].鐵道建筑.1995(3):15-18.

作者：劉毅 單位：福州中電科軌道交通有限公司