地铁节能专题

轨道交通能源管理系统专题二Ｏ一Ｏ年三月1.城市轨道交通节能技术现状及存在的问题项目比例牵引供电40%~50%通风空调25%~35%电扶梯10%~14%照明8%~12%给排水2%~4%弱电系统1%~3%其他1%~2%90%在轨道交通运营过程中主要消耗电能，基本不消耗其它形式的能源。耗电可以将其归结为车辆运行的牵引耗电和其它设备耗电两大类。新建的城市轨道交通工程除上述耗电内容外，还需增加车站空调和车辆空调等耗电。能源消耗总量过大是目前城市轨道交通面临的一大问题。轨道交通运营成本高居不下的问题日显突出，其中有近50％来自于列车牵引能耗。根据已运营城市多年的建设和运营经验数据，城市轨道交通列车牵引供电系统和通风空调系统是轨道交通中最主要的用电大户，分别占到轨道交通系统总能耗的1/2和1/3，节能潜力也相对最大。如何降低城市轨道交通运行能耗，是解决城市轨道交通运营能耗过高问题的重要内容。2.已采用的主要节能降耗措施（1）线路选线与运营组织重视节能（2）车辆节能（3）供电系统节能（4）通风空调系统节能（5）设备监控系统节能（6）给排水系统（7）自动扶梯（8）车站综合UPS电源系统总之，目前，地铁主要节能降耗措施有制式节能、模式节能、控制节能、设备节能、管理节能等，根据2号线轨道交通设计情况，从各方面考虑了节能措施，针对1号线的设计实际情况，推荐在管理节能方面做创新---能源管理系统(EMS)，加强运营管理，通过制定有效的节能运行管理方法，挖掘系统节能潜力。3.地铁能源管理（计量）系统方案研究3.1研究背景目前，地铁运营单位常在节能监管部门的检查中，难以提供完整的分项电耗记录表和用电分析资料，说明地铁运营单位对地铁设备的运行和节能效果缺乏有效的管理。国内城市轨道交通既有线路采用就地抄表的方式对用电数据进行人工统计，多数情况下没有设置分项计量，一般在车站设置中压系统计量和低压系统计量，用于总体上的内部技术经济考核。因此，能够定量描述能耗的具体状况是地铁节能工作的重要基础。目前，国内各新建地铁线都很重视节能工作，从空调、供电、照明、扶梯等各系统设备采用了新型节能产品。节能工作应该讲求实效和重视节能数据整理及分析，挖掘节能潜力。从2号线设计开始,我们就调研过管理节能方法,国内有北京、深圳地铁的能源管理进入实施阶段，冶金、民用建筑等行业能源管理系统已很成熟，1号线设计招标阶段考虑了能源管理系统方案。建立能源管理系统（EMS,即计量），使地铁建设和运营单位充分了解各种节能措施的实际效果，从具体数据中得到客观反映和评价，可避免一些名为节能措施而实际效果不明显，却需要大量增加投资的行为。通过对节能数据的分析整理，从中找到各用能环节的真正问题和有效的节能途径。3.2地铁计量用电负荷计量分解图地铁用电总量常规用电总量专用用电总量室内设备用电暖通空调系统用电照明系统用电综合服务用电冷水机组冷冻水泵冷却水泵冷却塔风机空调器新风机工作照明应急照明广告照明自动扶梯电梯通风风机给排水泵小动力设备商铺信号系统用电通信系统用电屏蔽门/安全门系统用电其他计算机电设备公众通信警用通信乘客咨询综合UPSAFC地铁通信综合监控安防牵引用电某地铁站计量分解图3.3地铁计量的设置针对各地铁用电负荷的特点，对地铁各用电回路进行分析，从而确定计量形式和计量装置安装的位置。计量装置宜集中设置在地铁变电所、环控电控室的馈电回路或计量柜内，以便于计量数据的自动采集、人工抄表和校对以及计量表计的测试和维护。3.4能源管理系统结构地铁能源管理系统是以稳定可靠的计算机网络构成的数据采集监控分析管理系统。全线设置一个能源管理中心，能源管理中心通过地铁的骨干网络从各车站能源子站中获取能源数据，实现全线的能源数据集中监控和管理。地铁能源管理系统结构为“三级结构，二级管理”。现场层能源管理分析系统能源实时监控系统接口其他子系统数据采集、存储、协议转换ModbusRTUDL/T645-1997扩展能力（Profibus、FF总线、AI、AO)应用层接口能源管理系统结构和数据流程图中央级能源管理系统设置在地铁控制中心，完成能源数据的采集、存储、分析和发布，并配备能源管理分析服务器。车站级能源管理系统设置在地铁车站控制室，完成车站能源数据实时动态采集、监控、趋势图显示和故障异常报警等功能。车站级能源管理系统通过地铁骨干网，将处理后的能源数据传送给中央级能源管理系统。现场级数据采集终端通过其通信控制模块，现场总线与高、低压开关柜内计量装置（带通信接口和电能累计功能）连接，并通过以太网模块，将信息转换到车站级以太网层面，与车站级能源管理系统服务器连接。3.5能源管理系统的建设方案能源管理系统可以独立构成系统，也可以与综合监控系统集成。为便于系统集成和资源共享，减少硬件投资，地铁能源管理系统宜集成于综合监控系统中。地铁能源管理系统主要与OCC电力调度中心进行信息交换，预留与上级用电管理部门交换信息的接口。（1）系统间硬件接口能源管理系统集成在综合监控系统后，地铁能源管理系统负责能源管理系统的硬件设计，综合监控系统负责提供硬件平台来完成能源调度和系统复示功能。（2）系统间软件关系能源管理系统作为综合监控系统的子系统，为综合监控系统提供受控对象的监控数据，而综合监控系统为能源管理系统提供调度、维护人员的人机操作平台。能源管理系统的调度主站系统、通信通道由综合监控系统提供，功能设计仍由能源管理系统完成。EMS交换机工作站FEP通信前置机地平OCC控制中心EMS交换机工作站FEP通信前置机地平车站控制室综合监控系统能源管理系统通信网系统接口分界图4.国内地铁能源管理系统应用案例（1）深圳地铁2号线（08年设备招标）（2）北京轨道交通亦庄线（09年设备招标）5.地铁能源管理系统经济分析如果采用与综合监控系统集成建设方案，在全寿命周期成本上没有多大增加，主要增加了供电专业计量装置费用、综合监控系统软件开发成本及系统实施工程费用等。深圳地铁2号线属于改造项目，大约增加了200万，关于运营效益目前在地铁行业还没有数据可比较分析，但在冶金行业等其他行业的效益是明显可见的，同时也是符合“绿色地铁”和国家节能减排政策。6.建议设计招标阶段就应考虑能源管理子系统设计，综合监控系统标段和供电系统标段会积极响应，地铁应考虑能源管理子系统。