城市轨道交通能源管理系统发展历程及方向

城市轨道交通能源管理系统发展历程及方向

沈家齐

沈家齐

江苏联宏自动化系统工程有限公司江苏省南京市210028

摘要：本文主要阐述了城市轨道交通能源管理系统的发展历程并对后续发展提出了一些看法

关键词：城市轨道交通能源管理系统；节能

【Abstract】：ThepapermainlydiscussedthedevelopmentdirectionofEnergyManagementSysteminUrbanrailtransportationandputforwardsomeviewsonThefollow-updevelopmentofthisSystem.

【Keywords】：EnergyManagementSystemEnergysavinginUrbanrailtransportation

1.城市轨道交通能源管理系统建设背景

我国正处在城市轨道交通建设热潮，截至2013年底，中国已有北京、上海、广州、天津、重庆、南京、武汉、长春、深圳、大连、成都、沈阳等19座城市，先后建成并开通运营了85条城市轨道交通线，运营里程2509.52公里。据悉，目前中国内地共有36座城市向国家主管部门上报了城市轨道交通建设发展规划，其中有28座城市得到了国家批准。计划至2015年前后规划建设96条轨道交通线路，建设线路总长2500多公里。其用能成本占总运行成本的30％以上。根据相关统计数据，2010年全国运营里程达1500公里，每年总电耗为45亿度，折算标准煤55万吨；预计2020年通车里程7000公里时，每年电耗将达到183亿度，折算标准煤225万吨。在全球倡导节约能源的大背景下，更需要通过高科技手段实现城市轨道交通的节能减排。对地铁公司而言，节能减排不是为了完成任务的权宜之计，也不是简单的为了省钱，而是作为一项必须履行的重要社会责任，是实践科学发展观，促进安全运营、提高企业综合管理水平和竞争力的重要抓手。

2.城市轨道交通能源管理系统发展历程

针对城市轨道交通运营里程多、用能成本高的特点，许多城市在建设初期都运用了当为先进的BAS系统，实现了对各类设备的开/关控制和状态检测等功能，实现了初步的能源管理，也采取了一些节能改造措施。但随着技术的不断发展和城市轨道交通管理的不断精细化，之前采取的一些能源管理措施和节能改造措施也暴露出其不足之处，无准确的、实时的能耗数据的支撑，无法进行精量化的分析和验证。如：

低压电力及照明系统监控无电力参数

低压变电所进出线无运行状态

空调通风及给排水设备无运行参数

空调通风及扶梯等设备全负荷运行

空调通风等设备未进行变频节能控制

无电开水炉等办公设备节能控制

照明节能控制不全面

电、水等能源无在线计量

同时一些节能管理手段也缺少足够的支撑难以有效的全面的实施。在运营过程中，一些能源利用率较低，用能安全等无法准确及时的判断，对城市轨道交通的运营管理造成了不小的难度。

随着轨道交通的发展，城市轨道交通能源管理系统也有了很大的进步，2010年南京地铁一号线率先进行了能源管理系统的建设，实现了电和水实时数据的在线采集和分类、分项、分户计量，南京地铁一号线的能源管理系统的功能还包括数据采集与存贮、数据统计与分析、数据发布与远传等基本功能，此外为南京地铁的能源利用诊断、能源质量监测、能源账单核对、节能潜力分析、节能控制、节能效果验证、能源调度、保障健康与舒适环境、提高节能意识等提供有效手段，从而提高了南京地铁能源系统的自动化管理水平。在此基础上，2011年南京地铁一号线南延线也进行了能源管理系统的建设，运行状况良好，在2011年，南京地铁一号线及南延线的能源管理系统获得了住建部的科技示范工程，与2014年4月14日通过了部级验收。这标志着城市轨道交通能源管理系统有了一个长足的进步。通过示范工程的建设，后续南京地铁二号线，三号线，十号线也都运营和建设了轨道交通能源管理系统，其中南京地铁一号线及南延线、二号线自2011年起，借助能源管理系统的辅助决策功能，通过管理和技术的两条途径，节电费达到1591.11万元，效果显著。

在对城市轨道交通能耗计量、监测的基础上，南京地铁一号线针对高架站还进行了VRV空调的系统化节能控制，通过能源管理系统的节能效果验证来看，节能效果达到了35%以上，部分站点甚至达到了50%以上，

2014年，上海地铁一号线正在进行BAS系统的提升和改造，通过该项目将能源管理系统和BAS系统集成于一体，实现监测、控制，满足了城市轨道交通管理的不断精细化，以及实现能耗设备的监测以及节能化控制要求。

城市轨道交通的能源使用主要分为空调系统、通风系统、照明系统、给排水系统、供配电系统、扶梯等系统，当前主要实现了各类设备的开关控制和状态监测，但是具体的参数无法进行精确的统计。如空调系统在夏季是用能大户，占车站能耗的50%以上，冷却塔的用水量也占总用水的50%以上。在当前的技术条件下，经常出现“大流量小温差”或“定流量”的浪费能源现象，且系统设备经常以全功率、满负荷的方式运行。无法准确的精细的计量实时运行状态，及时的提供节能方案和在一定程度上提高设备的使用寿命。照明、给排水系统如何实现更好的节能控制也亟待准确的实时的数据支撑。目前南京地铁正在进行空调系统、通风系统的系统化节能控制项目的实施，通过“大温差小流量”以及“末端按需用能”的手段进行系统化节能控制，节能效果预计在10%以上，针对空调系统能耗较大的特点，10%的节能率较为可观。

南京地铁率先实施了能源管理系统，但目前绝大部分的城市还未进行能源管理系统的建设，这些城市目前的电能质量管理系统还存在以下问题：

（1）部分计量设备存在部分数据无法上传、能上传数据误差较大等问题。现数据收集工作基本靠人工抄表。但存在人工数据验证工作存在工作量大，准确性低，无法及时发现差错等问题；

（2）400V馈线以下分项计量未统一考虑，且目前没有建立相关回路设备能耗和运行信息，对数据异常变动也未做原因分析；

（3）对电能质量信息的应用：系统中的电压、电流、功率因数、频率等电参数未得到充分应用；

（4）个别线路系统存在死机，由于数据存储量过大可能导致后续数据无法上传，需删除一部分数据释放空间；

（5）无准确的主要设备能耗计量及运行参数指标，给地铁的精细化管理带来困难；

（6）无能耗指标的统计功能，无法进一步细化能源管理考核指标体系。

（7）另外，由于未能实现能源管理的自动化，管理受人为的因素影响很大。无详细的统计数据和分析来支撑先进的管理技术，该方面的能效基本被忽视。

3.浅谈城市轨道交通能源管理系统发展方向

为了提高城市轨道交通运营的能耗管理，降低成本及提高运行效益，需要一套完善的城市轨道交通能源管理系统更准确的实现地铁车站及沿线附属建筑（办公楼、宿舍、食堂、浴室、车辆段等）能耗数据实时在线采集和分类、分项、分户计量，并且根据地铁车站及沿线附属建筑具有固定的运营时间以及车站人流量按时间规律分布的特点，对各种用能设备进行自动化监控与节能控制，从而实现节能减排、降低运营成本、提高城市轨道交通能源自动化管理水平。

当前的BAS系统没有准确的计量数据，无法对能耗设备提供精细化的管理和控制，SCADA系统仅仅对电能质量进行监测和管理。而能源管理系统能够提供精细准确的计量，并通过节能分析为系统化节能措施提供辅助决策，因此后续将能源管理系统和BAS系统、SCADA系统融合到一起，在精细化监测、计量分析的基础上，对高能耗设备如空调、电/扶梯等设备进行系统化节能控制是以后轨道交通能源管理系统的发展趋势。

结束语

城市轨道交通能源管理系统的目标是建立成集能耗计量监测、系统化节能控制于一体的全路网级能源监管平台，融合当前的BAS、SCADA系统。在满足需求的情况下，推进节能技术应用，加强管理，提高能源利用率，降低运营成本。

参考文献：

[1]GB50157-2003地铁设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[2]DGJ32/TJ132-2011《城市轨道交通能源管理系统技术规程》江苏省工程建设标准2012.3.1

[3]住房和城乡建设部.国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则[S].2008