摘要：为满足城市密集人口的公共出行，缓解交通压力，全国各地主要城市加快地下轨道交通建设。地铁项目建设给人民出行带来快捷便利的同时，由于其运行耗电量大，也给城市供电和电网带来一系列考验。文章根据多个地铁项目建设的实际工程经验，总结了如何合理规划部署、采用先进的节电技术、优化用电管理、减少地铁用电消耗，以期为同类项目及其他行业的节电的管理及技术改造等提供参考。
关键词：地铁；节电技术；节电管理；能效对标
0 引言
目前国内各地正加快地下轨道交通建设，根据关统计显示，2020年我国轨道交通线路将达6000公里，成为世界地铁运行里程最多的国家。而地铁项目是名副其实的耗电大户，目前地铁用电总量约为150亿度电。在地铁为人们出行提供高质量服务的同时，加强节电管理，采用各项节电技术，降低用电量，才能实现良好的社会效益，促进行业更好发展。下面就地铁节电技术与管理进行具体的分析和研究。
1地铁电力消耗特征
地铁电力消耗由多部分构成，主要有车辆牵引、暖通空调、照明、特殊设备、电力损耗等。由于各个地区气候条件不同，具体影响到暖通空调耗电量及耗电量比例，除此以外，其他部分用电情况基本相似。以广州地区一个典型线路为例，各部分耗电量估计如下：列车牵引能耗38%，列车辅助用电8%，暖通空调36%，照明7%，电扶梯4%，其他6%。可以看出，列车牵引、暖通空调为主要用电部分，占项目总电耗约80%。紧紧围绕列车牵引和暖通空调系统，兼顾其他用电系统，对于地铁节电降耗是非常重要的。
2地铁节电主要措施
2.1车辆轻量化
车辆轻量化有助于减少车辆与轨道的摩擦，同样路线条件下，降低牵引动力功率。在保证车辆运行安全的前提下，采用轻量化车辆，节电效果是非常客观的。如大断面中空铝合金型材焊接结构，相比不锈钢、耐候钢等材料车体，空车重量可大福减轻，节电率约达5%。
2.2优化空气动力学性能
根据列车阻力公式，当列车在中高速运行时，车辆在隧道中高速运行时空气阻力较大。优化空气动力学性能，减少空气阻力，主要可从以下两方面进行。一方面采用平顺化设计，采用车体及车门、车窗等外部安装部件采用平顺化处理，降低运行时气动阻力及气动噪声。另一方面采用良好空气动力学性能的头型，结合隧道断面的特点计算比选，确定具有良好空气动力学性能的头型，可降低通过地下隧道运行时的空气阻力。
2.3 设置制动能量回收系统
在车辆运行全速的范围内，设置制动能量系统，可最大限度将列车的动能转化为电能重新纳入电网使用，并同时减少闸瓦的损耗。以一套中压制动能量回收系统为例，主要有变压器、交流低压开关柜、双向变流器柜、直流接触器柜等其设备组成。其中，能量反馈变压器将35kV交流电压转换成低压450V交流电压，实现与交流输入的匹配；交流低压开关柜内含断路器、预充电路等，实现过流及短路保护；双向变流器柜为能量反馈核心部件，当直流电压超过规定值时，逆变器启动，使电能从直流母线逆变成工频交流电回馈至交流电网。同样条件下，采用制动能量回收系统节电率可达20%左右，节能效果特别明显。
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2.4合理设置供电系统
地铁项目由于其各个站台用电点分散，供电范围广，合理设置供电系统，对减少供电系统的损耗以及保障地铁正常用电非常重要。一方面，根据当地用电规划和项目情况，地铁需合理选择供电方式，通常有集中供电、分散供电、混合供电几种方式。在确保供电安全的前提下，应合理配备变压器数量，做好供需匹配，避免“大马拉小车”的现象，使变压器在经济区间运行。另一方面，根据相关标准规范，选择采用高效节能变压器及电缆设备等，进一步减少变压器损耗和供电线损。
2.5优化环控工艺
地铁暖通空调的电耗占比高，降低暖通空调电耗除了要落实节能选型，另一个关键点在于优化环控工艺，且无论是新建项目还是运营项目改造都适用。根据车站及隧道的温度、客流量、气候条件，精准控制隧道排风、车站通风、空调制冷量等，既满足车辆运行标准、乘客舒适度，又避免了风机、空调机组、水泵等设备的过度使用，降低整体暖通空调电耗。
2.6调节车辆运行模式
在地铁运行的高峰、平峰和低峰时段，采用不同的运行模式，调节车辆对开数量、发车时间、列车速度等。首先，平峰和低峰时段可采用稍低速度运行，降低牵引能耗；其次，根据客流量调整车辆对开数量及发车时间，大大减少车辆的空载率，提高车辆利用效率；最后，运行过程尽量采用节能模式，可采用“牵引加速—巡航—惰行—制动停车”模式，缩短加速过程，充分利用车辆惯性，以期减少加速期牵引电耗，同时乘客舒适度较高。合理调整运行模式，可节电15%-30%。
3能效对标的开展
3.1开展电力消耗数据统计
地铁电力数据统计是能效对标开展的基础，全面统计电力数据应做好以下统计。一、全线用电量，包括年用电量及逐月用电量；二、牵引电耗，主要由车型、行车密度、运营里程、列车运行速度决定，并由线路的坡度、曲线数量、站间距、列车满载率等多种因素影响；三、车站电耗，主要由车站埋深、规模大小、换乘站点与否、客流量、建设标准等决定；四、各运行区间客流量统计。
3.2能效对标开展方式
由于目前地铁能效标准较为缺少，可统计相关能效数据，与先进线路进行对标，查找整体的能耗差距原因，挖掘各个用电环节的节电空间。不同线路之间的对标指标可重点考虑以几部分：车站平均电耗、单位人公里电耗、单位车公里电耗、单位人公里牵引电耗、单位车公里牵引电能耗，并通过以上指标差异逆向排查原因。
4结语
综上所述，通过对地铁项目建设节电技术及能效对标开展的探讨分析，从中可以发现有效节电的途径，尤其在项目建设期可以参考使用，并通过能效对标的开展检验节电工作的成效、挖掘节电潜力，促进地铁高质量建设、可持续发展。
参考文献
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论文作者:罗正锐
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/25
标签：地铁论文; 电耗论文; 车辆论文; 列车论文; 能效论文; 暖通空调论文; 用电量论文; 《基层建设》2018年第12期论文;