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；供电系统；节能降耗；技术
引言
地铁车站耗能系统涉及多种设备、多个系统、多个专业，各种装置结构形式多样，能量转换原理与技术日新月异，要全面了解其发展动态、详细阐述并非易事。因此，仅从车站的通风空调系统节能、照明节能和电梯节能三个方面进行阐述。探索地铁车站有效的节能技术措施和管理手段，降低运行成本，对于城市轨道交通部门来说意义重大。
1节能控制系统
在实际的运营过程中，地铁节能存在着诸多问题:首先，一般地铁规划需要综合考虑近期和远期的运力要求，设计和采用的设备功率应与远期的需求相匹配，故近期使用的设备会有一定裕量，其按照设计功率运行会产生电能的浪费;其次，地铁日常客流量有高峰期和低谷期，随着线网建设各线路的客流量也会发生变化，而车站中的通风空调系统运行模式较单一，设备运行效率低，故不仅能耗较高，而且地铁车站内环境的舒适度也难以保证。为了解决上述问题，引入地铁节能控制系统势在必行。地铁节能控制系统基于地铁环境控制系统的工艺设计，可实现对地铁空调系统的优化控制，进而减少系统能耗及设备损耗。
地铁节能控制系统各模块功能为:时间表模块根据地铁内的运营时刻表，对系统进行总体控制;数据处理模块负责采集处理各系统的传感器等测量数据，并剔除不合理的数据，其输出结果作为控制依据提供给各子系统控制模块;制冷机组模块根据输入信息，判断制冷机组控制模式，进行制冷机组启停、加卸载控制，设定制冷机组出水温度等运行参数;大系统(公共区域通风空调系统)、小系统(车站内管理机房和设备用房空调通风系统)及隧道系统的控制模块则根据输入数据和制冷机组运行情况，给出相应的控制模式。
2减少供电系统本身的能量损耗
2.1合理运用干式变压器
供电系统运行时想要实现节能降耗的目标，应该多使用干式变压器，这种变压器同时具备节约能源、降低消耗以及可靠性高等多种优点，且可使用的领域也非常广泛，目前我国许多的电力企业都已经开始运用干式变压器。相较于传统的油浸式变压器，干式变压器不仅可以提高供电系运行的可靠性与安全性，而且产出的噪声非常低，环保性能更加，而油浸式变压器则会产生较大的噪声，其原因是变压器内使用了接缝片，而干式变压器则是无缝卷，因此产生的噪音非常小，且不会产出有毒气体，节能降耗效果非常理想。
2.2选择合适的变压器型号与容量
供电系统必须对电力变压器的型号和容量进行合理的选择，对于国家已经明确提出淘汰的型号，如SL7、S7等，绝不可使用，尽量采用一些能耗低、效率较高型号，如S9、S10等。另外，对于电力变压器的实际容量也要谨慎选择，变压器的容量并非越大越好，需要依据供电任务的具体负荷选择合适的容量，例如电力变压器的负荷为75%，能量损耗值最低，所以在供电系统运行时，需要对电力变压器的运行方式进行合理的调整，以确保每1台变压器的运行的经济性与高效性，当1台变压器无法提供足够电量时，应该马上增设第2台设备，而在2台变压器的供电负荷较低时，则需撤销1台。
3地铁供电系统节能降耗管理及应用
3.1基于大数据建立完善的智能化能源管理系统
传统城市轨道交通工程设置能源管理系统较少，且仅限于对部分能耗数据进行收集、存储并供用户集中查询，收集的数据较为粗放，无法有效对运营节能降耗管理进行分析和指导。针对该现状，提出建立一套完善的基于大数据的智能化能源管理系统。
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3.1.1智能化能源管理系统网络架构
根据地铁供电系统的实际情况，将能源管理系统设计为由计量终端、能源管理系统子站、能源管理系统主站3大部分构成。计量终端主要由智能电度计量表、通信设备和用电设备构成，智能电度计量表按照不同供电设备的电压等级、每个车站的不同区域、不同用电设备和不同用户进行安装，实行分类、分项和分户计量，重点计量末端设备的能耗，并通过通信设备将相关数据传输给能源管理子站。能源管理系统子站设于各车站内，主要由网络设备构成，负责将计量终端智能计量表采集的开关柜、配电箱、环控电控柜、配电控制箱等设备电能参数集中处理后上传给能源管理系统主站。能源管理系统主站为中央级，设于车辆段，主要包括数据存储与分析服务器、数据查询服务器、线路级数据采集服务器、工作站、打印机和网络设备。主站通过网络与各子站系统进行通信，采集全线路的能耗参数及主要设备的状态信息，完成数据采集、存储管理、统计分析，建立设备运行状态的统计和分析系统，建立设备评价、服务评价及用能效果评价指标体系，指导能耗管理工作的开展。
3.1.2智能化能源管理系统的功能及应用
智能化能源管理系统主要以分类、分项、分户的形式采集供电系统各环节的用能数据，并将相关数据植入地铁能耗管理数据库内，建立用能模型，实现如下能耗管理需求，指导能源管理工作。
3.2牵引供电系统节能降耗管理
根据贵阳地铁运营总结分析，地铁牵引供电系统电能消耗占整个供电系统电能消耗近一半，在设计和现有设备不变的前提下，通过如下技术管理手段可以降低地铁供电系统的牵引能耗。
3.3照明与电梯
ABDALLAH建议采用二极管灯泡替代传统荧光灯，以节省照明电耗。CASALS等开发了一种能调节人造光源的照度水平自适应照明策略（属于SEAM4US项目）。该系统基于车站原有的客流大数据（即占用情况）及灯具的维护周期进行调控，无需额外增加节能设备的投资，还可节约照明电耗36.22%，具有很高的性价比。该方法应用于巴塞罗那地铁网络的115个地铁车站，结果显示每年总体节能电量为255.47MW•h。
BARDYSHEV等通过经验与监测相结合的方法来确定自动扶梯的磨损程度和剩余寿命。该方法已经用于莫斯科和圣彼得堡等城市的地铁。
结语
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，如大数据技术、变频技术、智能技术等，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。
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论文作者:井立春
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/2
标签：地铁论文; 供电系统论文; 节能降耗论文; 管理系统论文; 设备论文; 节能论文; 能源论文; 《电力设备》2019年第15期论文;