試論城市軌道交通機(jī)電工程的節(jié)能管理措施

李沃霖

摘 要：隨著我國城市化不斷推進(jìn)，越來越多的年輕人選擇在城市定居生活，導(dǎo)致城市人口大幅度增長，從而帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和交通擁堵等問題。通過發(fā)展公共交通事業(yè)可以有效解決交通擁堵問題，使城市的軌道交通得到可持續(xù)的發(fā)展。城市軌道交通機(jī)電工程消耗的主要能源是電能，雖然城市軌道交通是一種綠色環(huán)保、不受天氣影響、高效準(zhǔn)時(shí)的現(xiàn)代化交通工具，但是在緩解城市交通擁堵的同時(shí)也帶來了非常大的電能消耗。針對(duì)城市軌道交通機(jī)電工程進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能管理是非常有必要的。本文就機(jī)電工程節(jié)能管理的研究背景及節(jié)能管理措施等方面進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;機(jī)電工程;節(jié)能管理;措施

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

根據(jù)大數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，截至2018年初，我國內(nèi)地開通城市軌道交通的城市一共有34個(gè)，共計(jì)165條城軌交通線路。為了解決城市生活中交通擁堵等問題，越來越多的城市進(jìn)行城市軌道交通的建設(shè)，近年來很多軌道交通逐漸投入運(yùn)營使用。所以節(jié)能管理已經(jīng)成為我國交通發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略，研究高效的節(jié)能措施對(duì)于城市軌道交通機(jī)電工程有著深遠(yuǎn)的意義。

1 節(jié)能管理措施的研究背景

在城市的公共交通中，雖然在同等運(yùn)能下進(jìn)行比較，城市軌道交通要比其他形式的交通方式消耗較少的能源，但是因?yàn)槌鞘熊壍赖倪\(yùn)量大，使其總體耗電量相當(dāng)?shù)拇蟆Ｒ罁?jù)目前的實(shí)際情況，城市軌道交通中最主要的用電系統(tǒng)是牽引供電和通風(fēng)系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)都具有非常大節(jié)能潛力。尤其是我們常見的地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，此系統(tǒng)的能耗占據(jù)了整個(gè)地鐵總耗能的25%～35%，這個(gè)占比相比其他系統(tǒng)來說，是非常大，如果可以通過節(jié)能管理的相應(yīng)措施進(jìn)行節(jié)能，那將對(duì)現(xiàn)代化城市軌道交通的持續(xù)運(yùn)行，以及節(jié)能等具有非常重要的作用。所以目前的研究課題中，關(guān)于如何對(duì)軌道交通中空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施進(jìn)行改進(jìn)的課題，具有非常重要的意義。

2 城市軌道交通機(jī)電工程的節(jié)能措施

在城市軌道交通系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是消耗能源的主要幾個(gè)系統(tǒng)。在整個(gè)能耗中機(jī)電工程的能耗占整體的50%～60%，所以對(duì)城市軌道交通機(jī)電工程進(jìn)行節(jié)能管理是非常重要的，以下就是城市軌道交通機(jī)電工程節(jié)能管理的具體措施。

2.1 恰當(dāng)?shù)闹髯冸娝恢每梢詼p少能耗

研究顯示，盡可能地靠近負(fù)荷中心，并選擇在與軌道交通線路鄰近的地方是主變電所的最佳選擇位置布置，數(shù)據(jù)表明，選擇該位置可以滿足中壓網(wǎng)絡(luò)線路壓降以及線路損耗等經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)的要求。通過合理選擇主變電所位置，可以大大降低高壓電力線路的建設(shè)消耗，并且能提高設(shè)備運(yùn)輸和電力線路的便利程度;在以城市軌道交通供電系統(tǒng)安全并且可靠運(yùn)行為前提的條件下，人們通常要盡可能減少主變電所的設(shè)計(jì)數(shù)目，而通過多條線路共享的實(shí)現(xiàn)，來達(dá)到減少土地資源的占有以及能源上的浪費(fèi)。

2.2 減少高電壓供電可以降低電網(wǎng)線路的損耗

通常，在高壓供電網(wǎng)絡(luò)中，輸電半徑和容量都是非常大的，但由此帶來的反面影響-電能損耗也是非常明顯的。在目前我國現(xiàn)有的軌道交通中，中壓供電網(wǎng)絡(luò)就足以支撐軌道的日常正常運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)如今我國現(xiàn)在通用電壓等級(jí)為35 kV和10 kV。在國內(nèi)軌道交通供電系統(tǒng)中，35 kV的電壓等級(jí)以其輸電半徑和容量大，損失電能小等優(yōu)點(diǎn)，得以在中壓網(wǎng)絡(luò)中已有非常成熟且廣泛的應(yīng)用，這樣可以明顯的減少軌道交通中線路損耗和變壓器的能耗，從而達(dá)到非常明顯的節(jié)能效果。

2.3 按使用原則選擇牽引變壓器容量

軌道交通中，牽引變壓器的容量是需要按照一定的原則來進(jìn)行選定的，這樣可以減少能耗，具體原則如下：（1）無論在何種方式下運(yùn)行，牽引變電所高峰時(shí)的最大功率應(yīng)不大于整流機(jī)組的額定容量的三倍以上，高峰時(shí)期，牽引變壓器每小時(shí)的平均功率應(yīng)小于整流機(jī)組150%的額定容量;（2）牽引變電所單邊運(yùn)行時(shí)所需要消耗的電能在整流機(jī)組的單邊供電時(shí)應(yīng)當(dāng)也予以支持，并正常運(yùn)行。

2.4 城市交通軌道公共通風(fēng)區(qū)域采用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)

在城市軌道交通中送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)式通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的主要組成部分，在一天中車站內(nèi)的通風(fēng)負(fù)荷會(huì)隨著客流和室外的溫度變化而變化。使用變頻調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)就可以根據(jù)負(fù)荷的變化對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣既可以隨時(shí)滿足乘客的候車環(huán)境也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，大大降低了城市軌道交通的運(yùn)營成本。

2.5 合理設(shè)計(jì)降壓變電所

2.5.1 降壓變電所的位置選擇

依據(jù)實(shí)際情況中城市軌道交通車站的類型、車站建設(shè)規(guī)模以及負(fù)荷情況，降壓變電所所設(shè)計(jì)的物理位置一定是滿足便于設(shè)備的運(yùn)輸，并且要盡可能地靠近負(fù)荷中心這兩個(gè)條件的，所以站臺(tái)層，成為了智軌車站的變電所的首選位置。同時(shí)要根據(jù)車站規(guī)模來考慮變電所的設(shè)計(jì)建造數(shù)量，當(dāng)選擇設(shè)計(jì)建造兩座降壓變電所時(shí)，那么其中一座為降壓變電所，另一座通常為跟隨式變電所。這樣可以大大降低設(shè)備運(yùn)輸和能源運(yùn)輸過程中造成的不必要的能源消耗，達(dá)到了節(jié)能管理的效果。

2.5.2 選擇變壓器應(yīng)用全壽命周期成本法

目前，在國內(nèi)市場上，大多數(shù)變壓器的用戶在變壓器的選型上僅僅關(guān)心其建設(shè)初期的投資，大多數(shù)用戶并沒有從長遠(yuǎn)的角度去考慮變壓器的使用壽命，而更不會(huì)在乎變壓器的空載損耗以及負(fù)載損耗，甚至對(duì)此并沒有深入的了解，換句話說，用戶對(duì)變壓器設(shè)備的全壽命周期成本的重視程度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，導(dǎo)致了國內(nèi)變壓器在使用過程中產(chǎn)生較大的能源損耗，從而增加了整個(gè)軌道交通的運(yùn)營成本。如果建設(shè)初期，用戶選擇購買空載損耗和負(fù)載損耗都較小的變壓器，雖然初始變壓器的投資成本較高，但是變壓器整個(gè)全壽命周期角度來計(jì)算，總體的投資是比較低的，這樣可以大大地減少機(jī)電工程能源的損耗，提升軌道交通的節(jié)能效果，減少運(yùn)營成本。目前市面非上非晶合金變壓器是損耗較少的變壓器。

2.6 增加照明節(jié)能的設(shè)計(jì)

在城市軌道交通運(yùn)行過程中，照明系統(tǒng)的能源消耗也是非常多的，在滿足國家照度要求的前提下，應(yīng)該盡量減少燈源量從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。在地上的建設(shè)過程中應(yīng)該對(duì)門窗進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)，使自然光得到充分地利用，室內(nèi)通過引入自然光進(jìn)行照明。在地下的建設(shè)過程中應(yīng)該采用高效節(jié)能的燈具，例如：T5燈管和LED燈等，這樣可以達(dá)到10%～20%的節(jié)能效果。

在車站內(nèi)的照明設(shè)備，人們可以采用智能化的照明控制系統(tǒng)，而智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)車站內(nèi)具體的情況來進(jìn)行適應(yīng)性的照明亮度的調(diào)節(jié)，例如：根據(jù)客流量或者外部自然光照射情況對(duì)車站內(nèi)的照明亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過使用智能照明控制系統(tǒng)，不僅能使車站的照明具有靈活性、可靠性等優(yōu)點(diǎn)，還可以降低站臺(tái)照明的能耗，精準(zhǔn)的控制和原理光照度，達(dá)到較好的節(jié)能效果。

2.7 提升機(jī)電工程設(shè)計(jì)人員的節(jié)能意識(shí)

城市軌道交通越來越普遍的同時(shí)也帶來了巨大的能源損耗，除對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行節(jié)能的設(shè)置之外，更需要我們?cè)O(shè)計(jì)人員在最初的設(shè)計(jì)中就考慮到節(jié)能。通過提升機(jī)電工程設(shè)計(jì)人員的節(jié)能意識(shí)，從軌道運(yùn)行的根本中達(dá)到節(jié)能管理，工程實(shí)施的過程中也不斷提升施工人員的專業(yè)素質(zhì)，從而達(dá)到節(jié)能管理的效果。

3 結(jié)束語

目前隨著我國城市化經(jīng)濟(jì)的不斷增長，我國城市軌道交通的數(shù)量也在不斷增加，越來越多的城市也在不斷的建設(shè)城市軌道交通。在城市軌道交通安全有序地運(yùn)營前提下，在城市軌道交通建設(shè)過程中減少機(jī)電工程的節(jié)能管理是至關(guān)重要的，這可以大大減低能源的損失，為軌道交通的持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。本文針對(duì)城市軌道交通機(jī)電工程節(jié)能管理的措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為日后城市軌道交通機(jī)電工程的設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。

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