城市軌道交通用能與節(jié)能的思考(完整資料).doc

1、此文檔下載后即可編輯當前，能源短缺和環(huán)境污染問題已成為全球性的問題，城市 軌道交通雖然已是綠色交通工具， 但市場調研顯示， 1條 25公里 左右的軌道交通運營線路， 1 年的耗電量約在 1 2億千瓦時，軌 道交通成為各城市的用電大戶。在“ 2015（第三屆）中國城市軌 道交通系統(tǒng)性節(jié)能研討會” 上，北京城建集團設計發(fā)展集團股份 有限公司黨委書記李國慶， 為我們分享了城市軌道交通用能與節(jié) 能的思考， 演講從城市軌道交通用能現狀入手， 結合北京地鐵節(jié) 能案例，提出了既有線路的節(jié)能改造和新建線路的節(jié)能工程建設 等工作展望。一、城市軌道交通用能現狀（一）城市軌道交通現狀截止 2013年末，全國有 19

2、 個城市的軌道交通已開通運營， 總里程達 2746 公里。至 2020年，全國規(guī)劃軌道交通的城市達到 79 個，規(guī)劃總里程達 13385公里?！笆濉逼陂g中國城市軌道交通投資額超 1 萬億元。參考 建筑、工業(yè)節(jié)能產值比例 5%計算，軌道交通行業(yè)節(jié)能的投資可 達 500 億元，節(jié)能潛力非常巨大。二）城市軌道交通用能分析城市軌道交通用能總耗電量相當大， 是名副其實的能耗大戶。 按照同等運力，城市軌道交通能耗相當于小汽車的1/9 ，公交車的 1/2 ，且占地小，成本低，對節(jié)能減排具有重要意義。但建設 過程中，由于其運量大，總耗電量相當大，是名副其實的能耗大 戶。軌道交通系統(tǒng)能耗構成示意圖整個城市軌

3、道交通系統(tǒng)里，列車牽引供電系統(tǒng)和通風空調系 統(tǒng)是城市軌道交通中最主要的用電大戶， 分別占到軌道交通系統(tǒng) 總能耗的 1/2 和 1/3 ，節(jié)能潛力也相當大。其它設備系統(tǒng)，也存 在一定的節(jié)能潛力。北方某市軌道交通運營成本構成圖北方某市軌道交通運營成本構成中，電力費占運營成本的 41%，工資費、運營費、維修費占 59%，因此電能的節(jié)省對于整 個城市軌道交通運營來說，具有重要的現實意義。（三）北京市軌道交通能源利用現狀分析城市軌道交通節(jié)能潛力大。 僅 2013 年北京地鐵運營公司綜合能 耗就達 17.7萬噸標煤 （電能費用占運營費用的 50%），十二五末 期將達 21.6 萬噸標煤，地鐵公司現已成為北

4、京主要用能單位之一。2006-2015年北京地鐵總用電量柱狀圖軌道交通各系統(tǒng)用電量百分比2006年，北京地鐵總用電量為 3 億多千瓦時， 到 2015年達到 14 億千瓦時。其中牽引供電占到 50%，通風空調占 35%。從中 可以看出，軌道交通系統(tǒng)節(jié)能、節(jié)電是所需要考慮的主要因素。二、需重點關注的問題和對象第一，城市軌道交通用能評價標準缺失，急需建立軌道交 通節(jié)能技術標準及評估、評價體系。由于技術適應性差，如果軌 道交通節(jié)能技術標準及評估、 評價體系從其他行業(yè)引入， 實際節(jié) 能效果有限，無法達到預期效果，因此，城市軌道交通急需建立 科學合理的評價標準以及科學合理的評價、 評估機制。不同地域、

5、城市之間，同一指標的數值差別較大。需通過標準制定，明確節(jié) 能應用標準和評價、評估標準。第二，城市軌道交通能耗巨大，主要用能系統(tǒng)相對占比很 高。軌道交通耗能專業(yè)多，節(jié)能優(yōu)化技術應用前景廣闊，以北京 地鐵在節(jié)能領域進行的多項專題研究為例， 北京地鐵通過節(jié)能創(chuàng) 新技術應用，可大幅度地降低軌道交通能耗。北京地鐵曾經就北京城市軌道交通節(jié)能關鍵技術研究與示 范（北京地鐵 9 號線）進行研究，研究結論表明通風空調的直 接蒸發(fā)系統(tǒng)應用效果良好，節(jié)能效果可達到 60%；在北京地鐵 14 號線對北京地鐵高架車站綠色交通建筑技術研究進行研 究，另外北京地鐵還研究了很多節(jié)能新技術， 包括通風空調節(jié)能 技術、再生電能吸

6、收技術等等。北京地鐵研究的節(jié)能新技術節(jié)能技術節(jié)能創(chuàng)新技術節(jié)能效果通風空調節(jié)能技 術通風空調系統(tǒng)運行模式與自動控制的優(yōu)化空調系統(tǒng)節(jié)能 10%15%新型空氣水通風空調系統(tǒng)的應用直接蒸發(fā)式空調系統(tǒng)的應用再生電能吸收技 術設置再生電能吸收裝置回收車輛制動能量回收 25%列車制動能量給排水節(jié)水節(jié)電 技術給水壓力控制、車輛段水處理 優(yōu)化組合、 冷卻水泵變頻綜合節(jié)能 15%25%動力照明節(jié)能技 術公共區(qū)照明采用 LED 光源 車輛段設置太陽能并網光伏發(fā) 電系統(tǒng)綜合節(jié)能 20%其他節(jié)能技術線路節(jié)能坡技術、自動扶梯變頻調速技術、列車節(jié)能運 行模式技術等第三，單一節(jié)能技術多，缺乏針對城市軌道交通綜合和一體 化的考

7、慮，未形成系統(tǒng)性、綜合性的節(jié)能解決方案。對某一個系 統(tǒng)或專業(yè)的節(jié)能研究只占到一小部分， 沒有考慮到各個相關專業(yè) 之間的聯系， 以及各個專業(yè)之間可能會有的互補或者相關的轉嫁 作用。將來綜合節(jié)能、簡單節(jié)能、技術簡化節(jié)能可能會成為軌道 交通節(jié)能研究的必然趨勢， 下階段在這一方面應該有所探討。 通 風空調可調通風型站臺門系統(tǒng)、 智能照明系統(tǒng)、 直接蒸發(fā)式制冷 機組都有綜合性節(jié)能方案的體現。通風空調可調通風型站臺門系統(tǒng)智能照明系統(tǒng)直接蒸發(fā)式制冷機組試驗現場第四，目前，能耗基礎數據零散，急需建立能耗大數據庫和 能源管控平臺，以提升能源管控水平，降低運營成本。城市軌道 交通數據基本上都掌握在各個地鐵公司手中

8、， 如果各地鐵公司能 把數據匯總起來， 能夠共同研究摸索其中的規(guī)律， 對軌道交通的 節(jié)能工作應該是非常有利的。北京地鐵 10 號線芍藥居站節(jié)能管理系統(tǒng)第五，缺乏按照城市軌道交通規(guī)律，研發(fā)節(jié)能設備和產品的 動力和應用平臺。很多設備供應商對城市軌道交通積極性很大， 但是對產品的研發(fā)， 基本上憑著自己的理解開發(fā)新產品。 結合地 鐵的規(guī)律開發(fā)出具有地鐵特點的專用產品， 將會對城市軌道交通 業(yè)具有很大的推動作用，對國家制造業(yè)升級換代具有重要意義。三、節(jié)能工作主要思路（一）建立用能、節(jié)能標準體系對于能源管理體系，用能和節(jié)能兩者是并行不悖的，兩者都 要涵蓋才是完整的節(jié)能標準體系。 節(jié)能標準體系是節(jié)能工作的保

9、 證，只有通過建立和完善標準體系，才能規(guī)范節(jié)能的各項工作。 比如北京地區(qū)，建立了北京市區(qū)域（園區(qū)）規(guī)劃節(jié)能、北 京軌道交通用能統(tǒng)計體系、 城市軌道交通節(jié)能評估技術標準 體系等用能、節(jié)能標準體系，以規(guī)范節(jié)能工作。二）探索技術創(chuàng)新實現節(jié)能的途徑技術創(chuàng)新是節(jié)能工作的基礎，節(jié)能工作必須依托于技術的創(chuàng) 新進行。現有創(chuàng)新技術基礎包括：基于 PWM 整流器的牽引供電 裝置及控制方法、 混合式牽引供電裝置及控制方法模塊化的能量 回饋式牽引供電裝置及控制方法等等。 如果能夠在這些創(chuàng)新技術 基礎上，包括以后的創(chuàng)新技術，進行綜合性研究，融會貫通，一 定會對軌道交通節(jié)能工作有很大的促進作用。（三）有針對性的研發(fā)節(jié)能設

10、備實現節(jié)能所謂有針對性，是指節(jié)能設備研發(fā)過程中結合地鐵規(guī)律。 隨著現代城市軌道交通規(guī)模不斷擴大， 要實現其節(jié)能和技術進步， 必須結合城市軌道交通特點， 要求產品進行軌道交通行業(yè)的研發(fā)， 才能真正實現產品節(jié)能和技術節(jié)能。以軌道交通通風空調節(jié)能關鍵技術為例， 開啟式屏蔽門技 術從型式上采用上下固定方式的全高安全門， 在門體的適當位置 （上部或下部）設置開口，開口采用活動式，根據通風空調系統(tǒng) 的需求必要時將開口開啟或關閉， 則實現屏蔽門的功能。 該技術 已應用于上海地鐵 11 號線，經測試后得出結論，基本上在過渡 季節(jié)可以不開風機可以達到通風條件。開啟式屏蔽門應用效果示例上下部開啟案例四）技術創(chuàng)新實

11、現節(jié)能蒸發(fā)冷凝與直接蒸發(fā)結合空調系統(tǒng)是軌道交通通風空調節(jié)能 關鍵技術之一， 系統(tǒng)將水冷冷凝器和冷卻塔合二為一， 布置靈活。 其主要特點：第一，充分利用水的蒸發(fā)潛熱冷卻工藝流體，用水 量為水冷式冷凝器的 50%，節(jié)水效果顯著；第二，制冷機組效率 提高（蒸發(fā)溫度提高 3，制冷系數理論上可提高 17%以上，從 而可實現節(jié)能運行）；第三，節(jié)省了冷凍水的輸送能耗（從整個 冷凍站的運行耗電來看，可實現節(jié)能 15 20%左右），節(jié)能效果 較好。蒸發(fā)冷凝與直接蒸發(fā)結合空調系統(tǒng)此外，再生制動能量回收系統(tǒng)也實現了節(jié)能技術創(chuàng)新，軌道 交通列車制動能量吸收措施， 主要有電阻吸收、 電阻加逆變吸收、 能饋式吸收、電容吸

12、收、飛輪吸收等方式。其關鍵技術包括城軌 交通牽引計算仿真及超級電容容量配置軟件和超級電容儲能系 統(tǒng)。再生制動能量回收系統(tǒng)五）構建能源管理體系 實現節(jié)能管理和保障軌道交通能源管理系統(tǒng)由線路中心級能耗系統(tǒng)、 接入層設備、 平臺設計、 平臺軟件等組成。 系統(tǒng)能夠實現全網能耗的統(tǒng)計與監(jiān) 測、綜合分析，從而為企業(yè)節(jié)能提供支持，為各級主管部門能耗 數據提供了有力保障。（六）倡導節(jié)能評估和評價 推進節(jié)能機制的建立現有的節(jié)能評估工作基礎已完成 10 余項城市軌道交通節(jié)能 評估項目， 并初步建立了節(jié)能評估專業(yè)人才隊伍。 目前正在進行 濟聊城際濟南至長清線（ R1線）工程節(jié)能評估報告等 10 余項節(jié) 能評估項目。

13、（七）大力研究節(jié)能綜合解決方案和技術節(jié)能技術和方案的研究不應局限于某個專業(yè)，而要打破專業(yè) 界限，實行生命周期全過程的研究，體現綜合性節(jié)能。四、對節(jié)能工作的展望一）節(jié)能潛力截至 2013年末，全國 19 個城市開通了城市軌道交通，運營 里程 2746公里。在建城市 40個，里程 3892公里。 2020年各地 規(guī)劃設想涉及 79個城市， 規(guī)劃總里程 1.4萬公里。其中，已建項 目里程占總里程 19.6%，在建項目里程占 27.8%，規(guī)劃項目里程 占 52.6%。2020年全國軌道交通項目規(guī)劃現狀已建、在建、規(guī)劃項目比例比較均衡，各個階段均有節(jié) 能工作參與空間。2012 年北京全年完成市級交通固定

14、資產投資527.1億元，增長 23.2%，占交通行業(yè)固定資產投資 68.2%。截至 2013年末，北京運營里程 465 公里，在建里程 183 公里，規(guī)劃地鐵 1083 公里，市郊鐵路超過 1000公里。軌道交通投資占北京市市級交通固定資產投資的比例最大，達 70%以上。節(jié)能潛力巨大。二）節(jié)能改造（既有線路）北京軌道交通運營車站表線路運營里程 /km車站數 / 座通車年份線路名稱運營里程 /km車站數 / 座通車年份1 號線3123196913 號線40.91620032 號線2318198414號線27.21720134 號線28.224200915 號線40.81820105 號線27.6

15、232007機場線28420086 號線30.4262012八通線191319997 號線23.7192014亦莊線241420108 號線27.6172008大興線21.81120109 號線16.5132011昌平線217201010號線57.1452008房山線24112010北京軌道交通運營車站超過 300 座，18%的車站建成時間 在 10年以上， 38%的車站建成時間在 5 年以上。針對既有線路改 造，應用節(jié)能技術，提升產品裝備的能效。既有線路節(jié)能改造的 理念，首先，明確重點節(jié)能目標，抓住節(jié)能要點。明確節(jié)能改造 基本原則及方向。 節(jié)能改造涉及多專業(yè)的結合與配合， 各系統(tǒng)缺 一不可；其次，以現場為根據，數據為基礎，功能為目標，將專 業(yè)設計、運營單位的各方優(yōu)勢相結合； 再次，結合車站實際情況， 制訂合理的節(jié)能改造方案。 應注意改造后節(jié)能系統(tǒng)與原系統(tǒng)的獨 立與融合，滿足運營功能要求。以新型改造系統(tǒng)模式合同能源管理模式為例，2011 年5 月，北京地鐵首次引入合同能源管理方式，對1 號線國貿站、10 號線安貞門站的中央空調系統(tǒng)進行節(jié)能改造。該能源管理模 式，拓展了既有線路改造的模式，降