1軌道交通的能耗特點

從對已經(jīng)投入運營的地鐵線路能耗數(shù)據(jù)分析，可以看出地鐵系統(tǒng)運營的基本能耗特點。在考慮當?shù)氐貐^(qū)客 觀氣候特點和公共交通需求響應(yīng)的基礎(chǔ)上，軌道交通能耗的時間分布與大眾出行的時間基本一致。軌交環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計均考慮了當?shù)靥鞖?、站點客流、運行負荷等因素在內(nèi)，并在設(shè)計時留有余量。由于站內(nèi)外的溫差較大導(dǎo)致冷凍水泵、冷卻水泵、冷水機組、風(fēng)機、空調(diào)等環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備長期滿負荷運行，往往造成了大量能源的消耗。總體而言，地鐵能耗主要表現(xiàn)為各系統(tǒng)能耗占比差距明顯，并且時間及區(qū)域分布不均衡。

上海地鐵自始至終都以構(gòu)建由“管理保障、專項規(guī)劃、規(guī)程規(guī)范、專項技術(shù)”四大體系組成的節(jié)能減排工作體系為基礎(chǔ)，率先提出“打造綠色地鐵”目標。上海地鐵標準站的機電系統(tǒng)包括給排水、環(huán)控通風(fēng)、及動力照明設(shè)備等，其中作為主要用能的環(huán)控系統(tǒng)構(gòu)成包括：車站公共區(qū)空調(diào)、通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)（簡稱大系統(tǒng)）；車站區(qū)間排熱（兼排煙）系統(tǒng)（簡稱排熱系統(tǒng)）；區(qū)間隧道活塞通風(fēng)、機械通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)（簡稱隧道通風(fēng)系統(tǒng)）；車站設(shè)備及管理用房空調(diào)、通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)（簡稱小系統(tǒng)）；空調(diào)冷凍水系統(tǒng)（簡稱水系統(tǒng)）。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)制式統(tǒng)一采用全封閉站臺門系統(tǒng)，且按站臺門一步到位設(shè)計。大小系統(tǒng)合用車站設(shè)置的集中冷源，均采用水冷螺桿式冷水機組。冷凍水系統(tǒng)采用變頻變水量閉式循環(huán)系統(tǒng)，并由分水器分別供給公共區(qū)域組合式空調(diào)機組和管理用房空氣處理機組。系統(tǒng)末端設(shè)備設(shè)有具備動態(tài)壓力平衡能力的電動兩通調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)負荷變化調(diào)節(jié)冷凍水量及冷凍水供回干管或集水器和分水器間設(shè)置的電動壓差式旁通閥。

為實現(xiàn)新型標準車站建筑對比其他同類型車站綜合節(jié)能率為 15% 以上的目標，在對先行示范車站的實踐分析的基礎(chǔ)上，規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計節(jié)能措施主要針對于系統(tǒng)設(shè)備選型以及自動控制應(yīng)用方面。站臺設(shè)定采用的風(fēng)水聯(lián)調(diào)聯(lián)動空調(diào)系統(tǒng)，有效地降低車站空調(diào)運行能耗。同時全線配以 LED 照明和智能燈光控制系統(tǒng)，減少光污染之余更在降低能耗方面取得明顯成效。

比較城市其他交通運行方式而言，地鐵車站有低能耗方面的表；但其建筑和系統(tǒng)規(guī)模都十分龐大，從而導(dǎo)致地鐵車站的能耗在整體城市能耗中比重較大。地鐵車站的運營用電可達到可變成本的 30% 以上之多，因此需要實施針對性的有效控制措施降低能耗以提升運營效益。

對于夏熱冬冷地區(qū)屏蔽門車站，公共區(qū)域與設(shè)備房負荷差異性較大，因而多采用兩套系統(tǒng)單獨設(shè)計的方案。根據(jù)設(shè)備房區(qū)域大小及機組熱量計算即可確定機組的冷量，而且相比較大系統(tǒng)運行負荷，小系統(tǒng)較為穩(wěn)定。地鐵車站公共區(qū)域的冷負荷的考慮則主要包括：設(shè)備和照明的產(chǎn)熱、人員散熱、滲透能耗和圍護結(jié)構(gòu)傳熱等。

本文應(yīng)用 eQuest 能耗模擬軟件，模擬分析上海 18號線一期標準車站的全年能耗表現(xiàn)，見圖 3。通過分設(shè)系統(tǒng)，綜合分析確定影響車站通風(fēng)空調(diào)能耗的主要因素。此外，采用逐項類比的方法來確定單項節(jié)能措施的應(yīng)用成效。

不同車站能耗模擬結(jié)果中都顯示在夏季制冷階段，系統(tǒng)冷機運行能耗與水泵能耗均呈現(xiàn)先升后降的規(guī)律，在 7、8 月達到峰值。雖然屏蔽門系統(tǒng)有效降低了空氣處理機組的運行能耗，但由于與隧道區(qū)間的空氣分隔，明顯增加了排風(fēng)機組的能耗。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比在冬季和過度季節(jié)的新風(fēng)能耗比重也有所增加。

由于e-Quest模擬軟件并不支持建筑雙系統(tǒng)的模擬，故而采用在不同時間段分別建模進而相加的近似法對一期各車站建筑進行模擬分析的方法。軟件模擬結(jié)果相互驗證了在車站能耗中，照明與風(fēng)機的能耗權(quán)重占比較高，接近平均 30%；其次為設(shè)備用能和制冷能耗，分別約占20% 左右。

從數(shù)據(jù)分析上來看，模擬計算峰值負荷數(shù)值與設(shè)計計算值接近，軟件模擬值與實測數(shù)值的誤差通常在 10%以內(nèi)。因此，完全可以將模擬計算分析結(jié)果應(yīng)用于實際節(jié)能優(yōu)化措施的決策。

2地鐵車站節(jié)能措施

鑒于車站環(huán)控系統(tǒng)的組成及能耗因素的影響，總結(jié)其他建筑節(jié)能優(yōu)化及措施應(yīng)用效益的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，針對性地對不同系統(tǒng)采取相應(yīng)有效的節(jié)能措施，其節(jié)能效益還是十分顯著的。

首先在照明系統(tǒng)方面，減少不必要的照明（例如在保證安全的前提下，亞光材料的反光涂料可以減少長條燈帶的設(shè)置），選用 LED 節(jié)能性燈具。同時配合自動感應(yīng)控制，單獨照明系統(tǒng)的節(jié)能表現(xiàn)對比基本節(jié)能要求可達到 50% 以上，平均節(jié)能率超過 30%。所以根據(jù)實際使用情況，制定合理的相關(guān)照明指標要求，大力采用節(jié)能燈具結(jié)合布局改善既是對地鐵照明系統(tǒng)節(jié)能有效的策略。

由于站臺建筑的特殊性，在考慮設(shè)計規(guī)范要求衡上 , 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫差的設(shè)定應(yīng)相對略微提高，這樣既避免系統(tǒng)結(jié)露情況的出現(xiàn)，在實際使用期間滿意調(diào)研上也得到較為滿意的結(jié)果。合理適度地提高送風(fēng)溫差，盡可能地降低送風(fēng)量，降低系統(tǒng)能耗的上限值是從根本上提高能效的手段。站臺通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計是考慮滿足運行期間客流量條件下的需求，但實際運營過程中客流量往往不會達到設(shè)計值狀態(tài)，所以對大系統(tǒng)采用變頻裝置及時按需調(diào)節(jié)風(fēng)量是有效的節(jié)能手段。數(shù)據(jù)分析顯示通過變頻控制，可以使風(fēng)機風(fēng)量平均減少 30%，其功率耗能減少 45%。

在采用有效空調(diào)設(shè)備的同時，實行風(fēng)水聯(lián)調(diào)的控制手段也是降低空調(diào)能耗重要策略。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)形式復(fù)雜，一者是設(shè)備較多，再者設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)交叉，系統(tǒng)獨立控制難以實現(xiàn)設(shè)計預(yù)期。

基于系統(tǒng)效率原則、考慮負荷對冷量的需求變化，全局化動態(tài)協(xié)調(diào)模式的風(fēng)水系統(tǒng)聯(lián)動控制很好地保證不同情況下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的運行表現(xiàn)。先行試驗車站的實際研究表明，風(fēng)水變頻控制的引用使空調(diào)季節(jié)車站通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能率提升 30% 以上，大幅降低了車站運營的整體能耗及運營成本。

此外，節(jié)能電梯和高性能電氣設(shè)備的高比例應(yīng)用在車站長時間運營的過程中也有相當?shù)墓?jié)能貢獻。

3 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

（3）平臺結(jié)構(gòu)

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

參考文獻

[1] 姚堯．軌道交通建筑能耗分析及節(jié)能措施

[2] 穆廣友、李曉龍、尹黎明，黃海界，地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對策， U231.91.

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[5] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

審核編輯 黃宇