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孙宁:城市轨道交通装备的节能减排
发布时间:2019-09-23 15:42:26阅读:收藏
摘要:我们正在承担的一个国家的科技项目——关于城市轨道交通低碳措施及测量评价体系示范研究。  我们知道绿色轨道交通就要绿色,但是从节能角度来讲,因为它是用电大户,所以我们提出了一个口号叫让绿色交通更绿。比如北京,整个北京地铁的用电量大概是北京整体的工业和民用的用电量的1%,虽然地铁频率的增高,按照现在的发展到2021年会到1.1%到1.2%。另外节能减排也有体系,如果国家不加紧措施来推进和没有一个很好的评价体系,可能这些厂家对这些好的节能减排措施也用不上。所以我们的工作就是客观公正的找到一个好的方法和一个好的体系来...

我们正在承担的一个国家的科技项目——关于城市轨道交通低碳措施及测量评价体系示范研究。

  我们知道绿色轨道交通就要绿色,但是从节能角度来讲,因为它是用电大户,所以我们提出了一个口号叫让绿色交通更绿。比如北京,整个北京地铁的用电量大概是北京整体的工业和民用的用电量的1%,虽然地铁频率的增高,按照现在的发展到2021年会到1.1%到1.2%。另外节能减排也有体系,如果国家不加紧措施来推进和没有一个很好的评价体系,可能这些厂家对这些好的节能减排措施也用不上。所以我们的工作就是客观公正的找到一个好的方法和一个好的体系来选择好的节能减排的系统给到我们铁路和轨道交通。

  我这里介绍五个方面:第一,整个的节能减排评价体系的研究的纲要。第二,介绍一下评价措施及评价体系研究方法。第三,介绍一下现在的初步的研究成果,就城市轨道交能耗及其主要因素。第四,介绍一下新的评价方法。第五,介绍一下我们总结的若干的节能措施。

  整个的节能减排评价体系的研究的纲要

  我们作为一个科技部项目是很严谨的,所以我们的工作主要有六项。

  第一,对我国城市轨道交通的能耗现状进行调查、分析。这个从06年开始一直持续到现在,而且我们的研究结果下来都不容乐观。虽说大家都知道这是节能系统,但我们在调查结果中发现一些城市,尤其是新兴的城市没有用这些,所以我们很遗憾。然后是建立基于分类对象的能耗指标评价体系。所谓分类对象很简单,主要是牵引系统和其他的动力用电系统

  第二,梳理目前城市轨道交通领域采用的各种节能措施。这是结合我们咨询和监理和厂家的交流进行归理,有车辆的、轨道方面的、弱电系统的,通风空调的等等。

  第三,是通过研究推动一个新的能耗指标评价方法,我们的评价体系是每百公里耗能,要分类。第五点也很重要,我们要客观评价,建立一个能耗的远程的监控与节能措施的客观评价体系。也就是说我们通过第三方的智能电表和智能措施系统,来知道每一个系统的耗能是怎样。这方面有一些公司已经做了类似的工作。最后,制定绿色城市轨道交通的设计导则,我们要制定这些方案,为国家从制定层面上提出建议。

  评价措施及评价体系研究方法

  我们第一是要建立一个调查分析,第二是要注意各个线路的分析,第三是形成一个评标体系,建立一个指标的评价体系。评价完以后这个指标出来以后,怎么评价呢?我们现在形成了一个远程的能耗的监控与节能措施效果的评价的技术方案,就是一个智能电表,我们会区分牵引供电、动力供电、通风空调等等一系列的耗电的模式和耗电的特点,然后进行必要的检测来判断某一条线是否节能。另外,作为兴建建设,我们要形成绿色的城市轨道交通的导则,这是我们跟城市建设局和深圳地铁已经形成了第一稿。还有,我们还要做一项重要工作,因为是示范研究,所以我们要有一个典型的事例,就是我们要选一个典型的车站,采取节能措施用上。另一个车站呢,维持它的现状。然后是同样的客流量和同样的服务水平,看它的节电效果怎样。我们会选择一个系统,我们这段时间所有的节能措施全上是怎样的效果,不上是怎样的效果。这样来进行示范的研究,示范的向大家展示,然后大家交流,可以替换。

  另外,咱们国家节能减排是列入国家的一个发展战略了,所以说我们也会汇同有关部门形成强势的节能措施,比如未来的轨道交通系统我们一定要上节能装置,比如说具备地热条件的城市我们建议空调系统做地热交换,这些是属于强制推行的节能措施。比如对LED灯,比如变频等等。还有一些是形成推荐的节能措施等等,最后还要推出我们不建议的某些系统不能上的。另外还要提出运行组织及运营管理的优化建议,我们也做过分析,发现好的运营组织如果优化管理,它的节能也是有效的。

  研究成果

  这是我们正在进行的一个研究,有一些成果,也不一定准确。我们的系统是一个系统的全面的节能,但真正的节能是来自于生产厂家的自身的动力,节能好了产品就会有竞争力。而我们发现城市轨道交通能耗的主要因素有这么几点。第一个是电力是主要的能源;第二个是周期性非常明显;第三个是牵引的能耗比重比较大,大概占50%以上,当然在南方占的少一点,因为南方通风空调用的比较多,对于高架线路占的比例多一些,大概接近60%;第四个受规划设计的制约比较大,就是这个我不采取节能措施,但这条线路永远是浪费电,就是一旦建成以后优化效果永远是有限的;第五个不同线路间的可比性较差,比如敷设方式、地区差异、客流差异、服务水平等。我们很多参数也是选的对的,但是指标的量就比较难了。

  比如我们对牵引能耗的分析,它跟满载率有关,北京2009年的百人公里牵引电耗,机场线还是不错的。比较好的指标是满载率越高指标越好,比如说5号线、2号线、13号线都是一个不错的指标。所以这个指标也可以看出来,每条线的指标值差异很大。跟季节有变化,左边这两张图是连续的两年的计算,就是说季节与牵引电耗的相关关系表现在不同季节气侯对车内空调设备或取暖设备用电量的影响上北京地铁1号线、4号线的牵引电耗具有季节性影响。

  线路敷设方式,这个我们统计下来也发现了很多很有意思的规律。比如说每单位车公里的牵引电耗,以地下线的平均值是0.8%,等到地上值的时候就是0.7%了。原因是地下线路在隧道中空气阻力比地上大,会增加牵引电耗,还有一个特点是节能坡在地铁线路中有的时候不太好使用,不像高架线路很容易形成节能坡。动力照明电耗影响,跟车站的敷设方式就很明显了,我看到有一条线设计的比较愚蠢,白天也在开,昌平县有一个车站,弄一个很大的盖子,没办法,白天也得开灯。从车站能耗节能我们可以看到,从城市轨道交通来讲其实高架线是一种节能的选择,当然对于景观和噪声和土地利用来讲是不利的。

  车站环控制式,我们发现采用开式、闭式系统或屏蔽门系统的环控制式,是一个有效的节能方式,也是一个安全的装备。

  季节变化,这里都有一些对应的指标,不一一解释了。还有其他因素,车站规模,车站出入口的配置,以及储量与分布、自动扶梯的高度及数量等都有关系。但不管怎样我们都不能呼吁安全,我们节能的目的是让老百姓享受更长久的生活环境,但是在这种服务过程中我们不能因为节能去降低服务指标。

  综合能耗指标的评价方法

  这里头是我们形成的几个量值,我们第一个考察对象主要有三个方面。一个是车辆的能耗,一个是车载的能耗,一个是运营的效率。我们的工作在材料上有,不详细说了,但不管怎样这个指标就像一个评价,它是一个综合指标。基于我们分类对对象的综合能耗指标体系,有两个图,一个是百人公里的总电耗,一个是百人公里牵引电耗,这两个指标要比较。然后单位小时的车站的能耗,单位车公里的能耗,对应乘以权重系数等形成了体系。

  我们经过研究会发现这么一个统计规律,就是说在大部分的城市轨道交通线路中,牵引供电大概占40~50%,通风空调大概占5~35%,包括给排水、照明、弱电照明、扶梯等等。从这里的能耗当中我们会发现谁是用电大户我就可以采取更好的措施来节能。

  节能的措施的应用首先是从管理层面上形成管理机制,所以第一是要减少非必要的机电设备数量或控制设备运行的时间。举个例子,我们车站大部分都用了UPS的电源,这种和集中式的节能会差很多,所以我们在车站上UPS的节能系统是一个推广的措施。此外要提高运营设备的效率或改变运行方式来降低电力消耗;另外还要应用新能源替代电能,如太阳能光源和地社空洞和风能发电等等。我们也跟着国外一些地热利用专家探讨,他们讲只要地下有流动水、有温差,我们的地热就可以用。另外通过设备监理、咨询服务来通过对城市轨道交通节能的理念和方法进行推广、管理和体现。

  若干的节能措施

  这里头我罗列了若干系统的节能措施,比如车站的节能,它的环节是车体、转向架、制动电阻、牵引系统、列控系统、行车组织等等。最后就是节能效果评价,大家知道,任何一个系统节能与否并不是生产厂家来说的,而是要客观评价的,也不是运营部门为了得到一个节能的奖励和补贴而说的清楚的。所以我们要用节能的效果评估就是要用清晰的测试系统来把你的指标清晰的反映出来,这样我们才能有对应的指导节能措施,所以远程的监控系统是非常有价值的。

  我们通过节能的研究要形成绿色城市轨道交通工程建设与运营的技术导则,都是以节能为目标的,在设计、在建设管理、在设备选择和运营。

作者:中国铁道科学院工程咨询公司副总经理孙宁


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