城市軌道交通節能技術發展趨向

• 陳博 2023年7月28日 來源：中研網 1097 70
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優化運行模式及水泵變頻改造，挖掘節能潛力。在實際調查計算的基礎上，通過測試和核算，針對長時間運行的空調系統冷卻水管路及水泵配置進行優化節能改造。以改造的廣州地鐵1號線陳家祠站計算，在滿足冷卻水系統正常運行的要求下，采用18kW的小功率水泵替換原來的55kW大6

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針對軌道交通運營過程中列車牽引、車站設備、車站照明3大系統的耗能情況和特點，通過采用節能新技術、新設備、新材料等方法，加快能耗設備更新改造力度。

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1、列車牽引系統

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軌道交通車輛采用制動能量吸收裝置回收能量，節約牽引電能。目前，城市軌道交通電動車組普遍采用"再生制動＋電阻制動＋機械制動"的制動方式，制動能量達到牽引能量的30%以上，部分再生制動能量可被線路上相鄰列車吸收，如不能吸收則轉換為電阻或空氣制動，制動能量被白白消耗。初步估算，該部分能耗占制動能量的40%左右。廣州地鐵4號線車輛采用制動能量吸收裝置。首先，車輛再生制動地面逆變吸收再生制動產生的多余能量，減少牽引耗電，節電811萬kW·h/年。其次，取消車載電阻有效減輕車輛自重，在同等牽引功率條件下，提高車輛載荷能力、減少牽引耗電，節電171萬kW·h/年。第三，延長制動閘瓦和盤式制動器的更換周期，每年節省運營備件和維護與維修費用約20萬元。第四，減少通風空調設備和土建的投資成本。經計算，采用制動能量吸收裝置后，每年可節約電費和設備損耗費約757萬元。

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2、車站設備系統

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（1）站臺采用屏蔽門技術，可降低車站空調冷負荷，節約設備運行電耗。廣州地鐵原2號線是國內第一條采用屏蔽門系統的城市軌道交通線路，采用了世界最先進的第三代屏蔽門系統，隨后上海、深圳、天津、北京等城市的軌道交通也安裝了屏蔽門系統。廣州地鐵1號線屏蔽門加裝工程于2008年5月竣工驗收并投入使用，至此，廣州地鐵運營線路全部應用屏蔽門系統。

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站臺屏蔽門系統安裝在站臺邊緣，將站臺區與隧道軌行區隔離，減少站臺區與軌行區間冷熱氣流交換，減小車站供冷系統負荷，降低環控系統空調能耗約20％，同時改善了地鐵車站的空氣質量，保證了乘客候車區的舒適度。

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（2）首次應用集中供冷系統新技術。廣州地鐵原2號線為國內首次應用集中供冷技術的線路。冷水機房不設置在地下車站，減少冷水機房占用地下空間面積約100m2，全線節省地下空間面積1500m2，節省土建投資。以2號線地下車站為例，土建平均造價7965元/m2，此項可節約1195萬元。同時，集中供冷技術解決了鬧市區設置冷卻塔對周邊景觀影響問題，并美化了環境。

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（3）空調系統采用水蓄冷技術，緩解市區白天用電壓力，節省運營電費。廣州地鐵在2號線、8號線延長線江夏集中冷站采用水蓄冷技術，初步估算，夜間用電低谷期電價0.30元/（kW·h）（目前地鐵用電電費是0.83元/（kW·h），不分時段），采用水蓄冷技術較常規制冷方式多出的初投資可在3年內收回，以后每年可節省費用117萬元。因此，合理的峰谷電價優惠政策是實現節省費用的前提條件。如有此條件支持，廣州市地下鐵道總公司計劃在新線建設中因地制宜采用水蓄冷技術。

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（4）采用電機變頻技術。地鐵車站內空調的冷負荷不同時段變化較大，采用電機變頻技術可使空調機組、風機等設備的運行狀況更好吻合實際變化，避免"大馬拉小車"的情況。目前，廣州地鐵在地鐵車輛空調機組和3號線車站的風機及空調器等設備中采用變頻技術，節能效果顯著。根據試點結果計算，地鐵車輛空調系統采用變頻技術，節能效果約為30%，1號線車輛空調全部采用變頻機組，全線每年可節約電費742萬元。目前，廣州市地下鐵道總公司完成試點測試工作，計劃對4條線路中的列車空調機組進行變頻技術改造。廣州地鐵3號線開通運營車站18座，車站空調系統采用變頻技術后，在空調運行的一個季節里，單個車站大系統空調設備運行費用為2.5萬元，非變頻設備的運行費用為6.0萬元，全線平均每年節省電費63萬元。根據使用的變頻器計算，多出的初投資費用大約兩年內可收回。

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（5）優化運行模式及水泵變頻改造，挖掘節能潛力。在實際調查計算的基礎上，通過測試和核算，針對長時間運行的空調系統冷卻水管路及水泵配置進行優化節能改造。以改造的廣州地鐵1號線陳家祠站計算，在滿足冷卻水系統正常運行的要求下，采用18kW的小功率水泵替換原來的55kW大功率水泵節能約60%。1號線全線冷卻水系統改造后，每年節約電費184.7萬元。

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（6）車輛段中水回用技術。車輛段的生產、生活污水處理后作為綠化用水。中水回用帶來客觀的經濟效益，同時減少污水排放，大大減輕周圍水體污染，對改善人類居住環境影響深遠。北京地鐵1號線車輛完成中水回用改造，目前污水處理裝置日均處理約200m3，產生的中水部分通過綠化管網用于綠化用水，部分中水經過碳吸附裝置消毒處理后，用于車輛內部清洗。

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（7）扶梯加裝節能器。廣州地鐵2010年5月完成1號線、2號線、3號線62臺日立扶梯加裝節能器的節能改造工作，經測試，加裝節能器后扶梯節能率達15％左右，改造后每年可節省電費約16萬元。

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（8）車站照明采用新型節能LED光源。LED光源屬于綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小、應用范圍廣等特點。2009年，廣州地鐵結合車站照明特點和要求，在原2號線車站進行了LED光源的初步實驗測試和研究分析。與目前使用的T8熒光燈相比，單套LED燈具每年可節約372元運營成本，多出的初投資費用可在2.5年內收回。以廣州地鐵1號線一個車站安裝1000套T8熒光燈計算，更換為LED燈具每年可節約電費37.2萬元，全線16個站每年可節約595萬元。

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大功率白光LED關鍵技術研發與應用示范：廣州市地下鐵道總公司與廣州市鴻利光電子有限公司、華南理工大學合作承擔了廣州市重大科技專項計劃項目《大功率白光LED關鍵技術研發與應用示范：廣州地鐵LED綠色節能示范工程》。該項目以廣州地鐵建設LED綠色節能為示范工程，其中包括建設LED綜合示范區和大功率LED照明示范區。2010年8月完成對大學城北站公共區照明、導向、廣告燈箱照明進行小功率LED綠色照明節能改造和對官洲站公共區照明燈具進行大功率LED節能改造，節能效果達45%。

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LED日光燈關鍵制造技術研究與應用示范工程：廣州市地下鐵道總公司與深圳方大公司合作承擔了廣州市重大科技專項計劃項目《LED日光燈關鍵制造技術研究與應用示范工程》，選取原2號線赤崗站和曉港站作為示范點。

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