城市轨道交通节能技术发展趋向

• 陈博 2023年7月28日 来源：中研网 1097 70
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优化运行模式及水泵变频改造，挖掘节能潜力。在实际调查计算的基础上，通过测试和核算，针对长时间运行的空调系统冷却水管路及水泵配置进行优化节能改造。以改造的广州地铁1号线陈家祠站计算，在满足冷却水系统正常运行的要求下，采用18kW的小功率水泵替换原来的55kW大6

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针对轨道交通运营过程中列车牵引、车站设备、车站照明3大系统的耗能情况和特点，通过采用节能新技术、新设备、新材料等方法，加快能耗设备更新改造力度。

 

1、列车牵引系统

 

轨道交通车辆采用制动能量吸收装置回收能量，节约牵引电能。目前，城市轨道交通电动车组普遍采用"再生制动＋电阻制动＋机械制动"的制动方式，制动能量达到牵引能量的30%以上，部分再生制动能量可被线路上相邻列车吸收，如不能吸收则转换为电阻或空气制动，制动能量被白白消耗。初步估算，该部分能耗占制动能量的40%左右。广州地铁4号线车辆采用制动能量吸收装置。首先，车辆再生制动地面逆变吸收再生制动产生的多余能量，减少牵引耗电，节电811万kW·h/年。其次，取消车载电阻有效减轻车辆自重，在同等牵引功率条件下，提高车辆载荷能力、减少牵引耗电，节电171万kW·h/年。第三，延长制动闸瓦和盘式制动器的更换周期，每年节省运营备件和维护与维修费用约20万元。第四，减少通风空调设备和土建的投资成本。经计算，采用制动能量吸收装置后，每年可节约电费和设备损耗费约757万元。

 

2、车站设备系统

 

（1）站台采用屏蔽门技术，可降低车站空调冷负荷，节约设备运行电耗。广州地铁原2号线是国内第一条采用屏蔽门系统的城市轨道交通线路，采用了世界最先进的第三代屏蔽门系统，随后上海、深圳、天津、北京等城市的轨道交通也安装了屏蔽门系统。广州地铁1号线屏蔽门加装工程于2008年5月竣工验收并投入使用，至此，广州地铁运营线路全部应用屏蔽门系统。

 

站台屏蔽门系统安装在站台边缘，将站台区与隧道轨行区隔离，减少站台区与轨行区间冷热气流交换，减小车站供冷系统负荷，降低环控系统空调能耗约20％，同时改善了地铁车站的空气质量，保证了乘客候车区的舒适度。

 

（2）首次应用集中供冷系统新技术。广州地铁原2号线为国内首次应用集中供冷技术的线路。冷水机房不设置在地下车站，减少冷水机房占用地下空间面积约100m2，全线节省地下空间面积1500m2，节省土建投资。以2号线地下车站为例，土建平均造价7965元/m2，此项可节约1195万元。同时，集中供冷技术解决了闹市区设置冷却塔对周边景观影响问题，并美化了环境。

 

（3）空调系统采用水蓄冷技术，缓解市区白天用电压力，节省运营电费。广州地铁在2号线、8号线延长线江夏集中冷站采用水蓄冷技术，初步估算，夜间用电低谷期电价0.30元/（kW·h）（目前地铁用电电费是0.83元/（kW·h），不分时段），采用水蓄冷技术较常规制冷方式多出的初投资可在3年内收回，以后每年可节省费用117万元。因此，合理的峰谷电价优惠政策是实现节省费用的前提条件。如有此条件支持，广州市地下铁道总公司计划在新线建设中因地制宜采用水蓄冷技术。

 

（4）采用电机变频技术。地铁车站内空调的冷负荷不同时段变化较大，采用电机变频技术可使空调机组、风机等设备的运行状况更好吻合实际变化，避免"大马拉小车"的情况。目前，广州地铁在地铁车辆空调机组和3号线车站的风机及空调器等设备中采用变频技术，节能效果显著。根据试点结果计算，地铁车辆空调系统采用变频技术，节能效果约为30%，1号线车辆空调全部采用变频机组，全线每年可节约电费742万元。目前，广州市地下铁道总公司完成试点测试工作，计划对4条线路中的列车空调机组进行变频技术改造。广州地铁3号线开通运营车站18座，车站空调系统采用变频技术后，在空调运行的一个季节里，单个车站大系统空调设备运行费用为2.5万元，非变频设备的运行费用为6.0万元，全线平均每年节省电费63万元。根据使用的变频器计算，多出的初投资费用大约两年内可收回。

 

（5）优化运行模式及水泵变频改造，挖掘节能潜力。在实际调查计算的基础上，通过测试和核算，针对长时间运行的空调系统冷却水管路及水泵配置进行优化节能改造。以改造的广州地铁1号线陈家祠站计算，在满足冷却水系统正常运行的要求下，采用18kW的小功率水泵替换原来的55kW大功率水泵节能约60%。1号线全线冷却水系统改造后，每年节约电费184.7万元。

 

（6）车辆段中水回用技术。车辆段的生产、生活污水处理后作为绿化用水。中水回用带来客观的经济效益，同时减少污水排放，大大减轻周围水体污染，对改善人类居住环境影响深远。北京地铁1号线车辆完成中水回用改造，目前污水处理装置日均处理约200m3，产生的中水部分通过绿化管网用于绿化用水，部分中水经过碳吸附装置消毒处理后，用于车辆内部清洗。

 

（7）扶梯加装节能器。广州地铁2010年5月完成1号线、2号线、3号线62台日立扶梯加装节能器的节能改造工作，经测试，加装节能器后扶梯节能率达15％左右，改造后每年可节省电费约16万元。

 

（8）车站照明采用新型节能LED光源。LED光源属于绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小、应用范围广等特点。2009年，广州地铁结合车站照明特点和要求，在原2号线车站进行了LED光源的初步实验测试和研究分析。与目前使用的T8荧光灯相比，单套LED灯具每年可节约372元运营成本，多出的初投资费用可在2.5年内收回。以广州地铁1号线一个车站安装1000套T8荧光灯计算，更换为LED灯具每年可节约电费37.2万元，全线16个站每年可节约595万元。

 

大功率白光LED关键技术研发与应用示范：广州市地下铁道总公司与广州市鸿利光电子有限公司、华南理工大学合作承担了广州市重大科技专项计划项目《大功率白光LED关键技术研发与应用示范：广州地铁LED绿色节能示范工程》。该项目以广州地铁建设LED绿色节能为示范工程，其中包括建设LED综合示范区和大功率LED照明示范区。2010年8月完成对大学城北站公共区照明、导向、广告灯箱照明进行小功率LED绿色照明节能改造和对官洲站公共区照明灯具进行大功率LED节能改造，节能效果达45%。

 

LED日光灯关键制造技术研究与应用示范工程：广州市地下铁道总公司与深圳方大公司合作承担了广州市重大科技专项计划项目《LED日光灯关键制造技术研究与应用示范工程》，选取原2号线赤岗站和晓港站作为示范点。

 

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