关键词：城市轨道交通 用电量 节能储能系统
截至2019年12月31日，国内包括上海、北京、广州、南京、重庆、武汉等共40多座城市开通运营150多条城市轨道交通线路，总里程达5000多公里，车站约3000多座，但是能实现轨道交通运营盈利的城市基本为零，虽然城市轨道交通作为一种公共交通工具，公益性决定了自身的票价不能太高，但是怎样降低运营成本，减少财政补贴成为每个城市轨道交通运营公司的重要目标，本文针对城市轨道交通运营的实际情况，进行节能储能系统设计，减少运营用电成本支出，从而推动城市轨道交通可持续发展。
1 城市轨道交通运营用电现状
城市轨道交通运营用电专业主要包括列车运行、信号、通信、低压照明、通风空调、自动售检票系统等，其中列车运行、低压照明、通风空调等专业是最大的用电专业，同时轨道交通的用电是按照工业电价计量支付的，国内很多城市每年的运营票务收入甚至只够用电费用，人工和设备维修的费用只能通过财政补贴的方式进行补偿，但是每年几十亿的财政补贴，让各地财政负担压力剧增，这就造成了城市轨道交通运营带来巨大的地方财政赤字，节约用电，节省运营成本成为各城市轨道交通运营公司的重要任务。
2 节能系统设计
2.1地下区间和车站的节能系统设计
城市轨道交通地下轨行区在正常运行时，通过列车行驶形成的活塞风进行通风换气，排除余热，同时在区间每间隔一段设置轴流风机，在地下区间发生阻塞或者区间火灾时启动，保证区间送风排热，而平时大部分时间隧道轴流风机是不启用的，因此可以在轴流风机上设置发电机，列车运行带动隧道区间风压集聚变化，巨大的风速可带动轴流风力发电机转动，从而产生电流；每个标准地下车站会设置4个左右出入口，每个出入口均设置钢结构玻璃屋面，利用太阳能电池板改造既有和在建线路的出入口屋面，高效利用车站出入口进行太阳能发电。
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图1 地下区间和车站的节能系统设计
2.2高架区间和车站的节能系统设计
城市轨道交通高架轨行区处于地面之上，既有和在建线路对高架轨行区利用率较低，在高架轨行区边缘护栏板上可间隔设置小型风力发电机，平时的气象风力和列车运行产生的风力均会带动风扇转动产生电力，同时在接触网立杆和声屏障上设置小型太阳能电池板，利用太阳能电池板吸收光能发电。
城市轨道交通高架车站处于地面之上，在土地比较充裕的地区一般设置有附属用房，天桥屋面和站台屋面一般用彩钢瓦和玻璃屋面，附属楼顶面基本为混凝土裸露屋面，既有和在建线路对高架车站顶面利用率较低，没有做节能发电系统，附属用房顶面、天桥屋面、站台屋面等外立面均可设置大型太阳能电池板，附属用房顶面还可以设置大型风力发电机，充分利用高架车站特点，实施太阳能和风能发电。
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图2 高架区间和车站的节能系统设计
2.3车辆段和停车场的节能系统设计
城市轨道交通车辆段和停车场，一般设置在郊区或者线路的两端，土地供应量比较充裕，占地面积比较大，办公用房采用混凝土结构顶面，停车场和检修库采用大型钢结构屋面，在道路两侧和办公用房混凝土屋顶设置风力发电机和太阳能电池板进行发电，在钢结构屋面设置太阳能电池板进行发电，充分利用车辆段和停车场的建筑和土地使用率。
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图3 车辆段和停车场的节能系统设计
3 储能系统设计
城市轨道交通高架车站、高架和地下轨行区、地下车站出入口、车辆段、停车场等所有既有和在建线路加装太阳能电池板和风能发电机，产生的电流均通过区间和车站线缆导流到最近的车站、停车场、车辆段设备房内，在设备房设计大型变压器和大型EPS，电流通过变压器后直接送入400V开关柜内，供各线路的低压照明、通风空调、电扶梯、给排水等专业的使用，用不完的电流通过变压器后直接存入EPS系统中，或者回流到市政电网，从而既保证车站有充足的绿色储能系统，同时也保证城市轨道交通节能电网和市政电网通过变电所实现互联互通。
4 总结
结合目前城市轨道交通发展实际，大力改造既有和在建线路，安装风力发电机和太阳能电池板，实现整条线路用电绿色、经济、可持续性，降低车站用电电费，提高土地和建筑使用率，为城市轨道交通可持续发展进一步降低运营使用成本。
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论文作者:赵程,景亮,方晖,郑海波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
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