城市轨道交通常能与节能的思考

当前，能源短缺和环境污染问题已成为全球性的问题，城市轨道交通虽然已是绿色交通工具，但市场调研显示，1条25公里左右的轨道交通运营线路，1年的耗电量约在1～2亿千瓦时，轨道交通成为各城市的用电大户。在“2015（第三届）中国城市轨道交通系统性节能研讨会”上，北京城建集团设计发展集团股份有限公司党委书记李国庆，为我们分享了城市轨道交通用能与节能的思考，演讲从城市轨道交通用能现状入手，结合北京地铁节能案例，提出了既有线路的节能改造和新建线路的节能工程建设等工作展望。

一、城市轨道交通用能现状

（一）城市轨道交通现状

截止2013年末，全国有19个城市的轨道交通已开通运营，总里程达2746公里。至2020年，全国规划轨道交通的城市达到79个，规划总里程达13385公里。

“十二五”期间中国城市轨道交通投资额超1万亿元。参考建筑、工业节能产值比例5%计算，轨道交通行业节能的投资可达500亿元，节能潜力非常巨大。

（二）城市轨道交通用能分析

城市轨道交通用能总耗电量相当大，是名副其实的能耗大户。按照同等运力，城市轨道交通能耗相当于小汽车的1/9，公交车的1/2，且占地小，成本低，对节能减排具有重要意义。但建设过程中，由于其运量大，总耗电量相当大，是名副其实的能耗大户。

轨道交通系统能耗构成示意图

整个城市轨道交通系统里，列车牵引供电系统和通风空调系统是城市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，节能潜力也相当大。其它设备系统，也存在一定的节能潜力。

北方某市轨道交通运营成本构成图

北方某市轨道交通运营成本构成中，电力费占运营成本的41%，工资费、运营费、维修费占59%，因此电能的节省对于整个城市轨道交通运营来说，具有重要的现实意义。

（三）北京市轨道交通能源利用现状分析

城市轨道交通节能潜力大。仅2013年北京地铁运营公司综合能耗就达17.7万吨标煤（电能费用占运营费用的50%），十二五末期将达21.6万吨标煤，地铁公司现已成为北京主要用能单位之一。

2006-2015年北京地铁总用电量柱状图

轨道交通各系统用电量百分比

2006年，北京地铁总用电量为3亿多千瓦时，到2015年达到14亿千瓦时。其中牵引供电占到50%，通风空调占35%。从中可以看出，轨道交通系统节能、节电是所需要考虑的主要因素。

二、需重点关注的问题和对象

第一，城市轨道交通用能评价标准缺失，急需建立轨道交通节能技术标准及评估、评价体系。由于技术适应性差，如果轨道交通节能技术标准及评估、评价体系从其他行业引入，实际节能效果有限，无法达到预期效果，因此，城市轨道交通急需建立科学合理的评价标准以及科学合理的评价、评估机制。不同地域、城市之间，同一指标的数值差别较大。需通过标准制定，明确节能应用标准和评价、评估标准。

第二，城市轨道交通能耗巨大，主要用能系统相对占比很高。轨道交通耗能专业多，节能优化技术应用前景广阔，以北京地铁在节能领域进行的多项专题研究为例，北京地铁通过节能创新技术应用，可大幅度地降低轨道交通能耗。

北京地铁曾经就《北京城市轨道交通节能关键技术研究与示范》（北京地铁9号线）进行研究，研究结论表明通风空调的直接蒸发系统应用效果良好，节能效果可达到60%；在北京地铁14号线对《北京地铁高架车站绿色交通建筑技术研究》进行研究，另外北京地铁还研究了很多节能新技术，包括通风空调节能技术、再生电能吸收技术等等。

北京地铁研究的节能新技术

第三，单一节能技术多，缺乏针对城市轨道交通综合和一体化的考虑，未形成系统性、综合性的节能解决方案。对某一个系统或专业的节能研究只占到一小部分，没有考虑到各个相关专业之间的联系，以及各个专业之间可能会有的互补或者相关的转嫁作用。将来综合节能、简单节能、技术简化节能可能会成为轨道交通节能研究的必然趋势，下阶段在这一方面应该有所探讨。通风空调可调通风型站台门系统、智能照明系统、直接蒸发式制冷机组都有综合性节能方案的体现。

通风空调可调通风型站台门系统

智能照明系统

直接蒸发式制冷机组试验现场

第四，目前，能耗基础数据零散，急需建立能耗大数据库和能源管控平台，以提升能源管控水平，降低运营成本。城市轨道交通数据基本上都掌握在各个地铁公司手中，如果各地铁公司能把数据汇总起来，能够共同研究摸索其中的规律，对轨道交通的节能工作应该是非常有利的。

北京地铁10号线芍药居站节能管理系统

第五，缺乏按照城市轨道交通规律，研发节能设备和产品的动力和应用平台。很多设备供应商对城市轨道交通积极性很大，但是对产品的研发，基本上凭着自

己的理解开发新产品。结合地铁的规律开发出具有地铁特点的专用产品，将会对城市轨道交通业具有很大的推动作用，对国家制造业升级换代具有重要意义。

三、节能工作主要思路

（一）建立用能、节能标准体系

对于能源管理体系，用能和节能两者是并行不悖的，两者都要涵盖才是完整的节能标准体系。节能标准体系是节能工作的保证，只有通过建立和完善标准体系，才能规范节能的各项工作。比如北京地区，建立了《北京市区域（园区）规划节能》、《北京轨道交通用能统计体系》、《城市轨道交通节能评估技术标准体系》等用能、节能标准体系，以规范节能工作。

（二）探索技术创新实现节能的途径

技术创新是节能工作的基础，节能工作必须依托于技术的创新进行。现有创新技术基础包括：基于PWM整流器的牵引供电装置及控制方法、混合式牵引供

电装置及控制方法模块化的能量回馈式牵引供电装置及控制方法等等。如果能够在这些创新技术基础上，包括以后的创新技术，进行综合性研究，融会贯通，一定会对轨道交通节能工作有很大的促进作用。

（三）有针对性的研发节能设备实现节能

所谓有针对性，是指节能设备研发过程中结合地铁规律。随着现代城市轨道交通规模不断扩大，要实现其节能和技术进步，必须结合城市轨道交通特点，要求产品进行轨道交通行业的研发，才能真正实现产品节能和技术节能。

以轨道交通通风空调节能关键技术为例，开启式屏蔽门技术从型式上采用上下固定方式的全高安全门，在门体的适当位置（上部或下部）设置开口，开口采用活动式，根据通风空调系统的需求必要时将开口开启或关闭，则实现屏蔽门的功能。该技术已应用于上海地铁11号线，经测试后得出结论，基本上在过渡季节可以不开风机可以达到通风条件。

开启式屏蔽门应用效果示例