地铁供电系统节能降耗技术实践探究

地铁供电系统节能降耗技术实践探究

邵陈诚

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

摘要：随着我国交通过程中的快速发展，在地铁运行过程中，会产生一定的能耗问题，从多个维度、多个层面实现管理控制，提高地铁线路节能减排水平。结合并网回馈型吸收装置技术，适当管控车辆车速或运行密度，实现节能减排，有效降低牵引供电系统的能源消耗，提高系统的综合运行效率，对于降低地铁供电系统电能损耗、提高地铁运行电能使用效率具备较为现实的意义。

关键词：轨道交通；供电系统；节能降耗；技术应用

引言

据国家运输部公布的数据显示，截止2022年12月31日，我国31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团共有53个城市开通运营城市轨道交通线路290条，运营总里程达9584公里，为城市中人们的出行提供极大便利，但这背后确是巨大的电能消耗。经统计，每年每个城市地铁消耗电量约2亿度，全国全年地铁运营便需要消耗以百亿度计电能，约为全社会总用电量的2%，在能源越发紧张的今天便更需要在地铁供电系统中应用节能降耗技术，以减少运营地铁期间的电能消耗。

1地铁运营耗电分析

1.1牵引用电

地铁牵引系统是地铁运行的核心，是地铁动力的来源，我国民用电力一般为220V交流电，但地铁大多采用750V/1500V的直流供电系统，因此，地铁运行所需电力，是有电厂将电能传输至牵引变电所，而后牵引变电所根据地铁牵引的需要将电力转换为不同标准，最后将电力输送至地铁运行网络上空架设的电力接触网，从而为地铁的运行供给电力。地铁牵引供电系统是列车运行的动力来源，也是地铁运营过程中耗电占比最大的部分，经数据调查，地铁牵引用电占地铁运营所耗电力的50%—60%，是当前开展地铁供电系统节能降耗技术应用需要重点关注的部分，因牵引所需的巨大耗电量，一些基础改动便能够进一步提升地铁运营节能降耗的标准。

1.2照明系统用电

照明系统是保证地铁运营的基础条件，城市轨道交通机车之所以被称为，便是因城市轨道交通机车部分车站和线路处于地下，设立地铁的初衷是为缓解城市交通压力，机车在地下条件下运行，便能够在不增加地上交通设施的同时，分摊地上交通的压力。但在地下条件下运行，车站入口、行人通道、候车站台等车站内设施必须保证照明条件，才能够保证过往行人的舒适度和车站运行。地铁照明系统根据不同的用途和分布区域又分为公共区工作照明、公共区节点照明、电缆夹层照明、导向标志照明等，车站的规模越大，所需要的照明设施便越大，在当前城市建设快速成型的时代，为保障车站的照明需要，地铁照明系统耗电已经成为车站总耗电的主要占比之一。地铁车站的规模不同，照明耗电占比也不同，一般地铁照明系统占总耗电占比的4%-7%，因此，照明系统的节能也是当前地铁供电系统节能降耗工作的当务之急。

1.3环控用电

地铁车站的环境控制是营造过往行人舒适体验的关键性保障，主要包括：车站温度调解设备、车站空气流通设备等，在建筑施工的概念中被统称为暖通工程。首先，车站中央空调作为温度调解的重要设备，其对电力的消耗难以想象的，但地铁车站大部分建立在地下条件中，其温度调节难度较地面条件更为苛刻，使得空调成为当前地铁、车站耗费电力的主要因素之一。其次，地铁车站是为城市全体民众服务的，每年车站进站人数难以估量，以客运量最多的某地铁为例，2022年全年某地铁进站量人数达127332.2万人，海量的人数在拥挤的车站中来往，导致地铁车站、车内的二氧化碳浓度激增，且在车内相对密闭、车站多数处于地下的条件基础上，为保证来往行人的舒适度和人身安全，车站和机车内必须建设空气流通设施。

2地铁供电系统的节能设计

2.1主变电所设置

主变电所是地铁整条线路的总变电所，是承担地铁运营期间电能转换与输送的重要设施，主变电所的职能是将城市电网中的高压电转换为牵引变电所适用的电压等级，而后输送给牵引变电所，是整个地铁供电系统的源头。为开展地铁供电系统的节能减耗工作，主变电所设计便必须重视，首先，主变电所作为整个地铁供电系统的源头，其重要性不言而喻，而保证主变电所功能性的各项设备价格自然居高不下，因此，主变电所应设置在两条地铁运营线路的中间点，使同一主变电所能够保障两条地铁线路的运营供电需要，在共享设备的前提下，减少地铁运营投入[7]。其次，供电系统的各个节点增加，会加剧电能在传输过程中的消耗以及设备投入，在设计主变电所时，应在保证地铁线路供电需求的基础上，尽可能减少供电节点的设置，从而减少电能损耗，达成地铁供电系统节能降耗的目的。

2.2选择适合的中压网络

中压网络是连接主变电所、牵引变电所和降压变电所的媒介，通过中压网络的布置才能够实现电力的传输，从而构建地铁供电系统。中压网络的接线形式主要包括放射式、环网式两种，首先，放射式接线的可靠性较高，采用放射式接线的中压网络各供电线路相对独立，单条线路发生故障时不会影响其他线路的正常工作，但放射式接线需要消耗较多的有色金属，导致中压网路建设的造价提升，一般适用于大型设备或负荷性质重复条件下的供电。其次，环网式供电较为灵活，其结构较为清晰，采用环网式供电建设的中压网络在正常运行条件下，其最大负荷能够达到线路允许载流的50%，因此，其单挑线路的可靠性较放射式接线更高[8]。采用高压电力传输是因电压越大传输损耗越小的特性，而中压网络作为地铁供电系统中变电所之间的连接媒介，选择合适的中压网络能够更好的完成电力传输，但电力传输损耗越小的中压网络造价便越高，在选择中压网络时应综合地铁项目运行需要，不应过于纠结于造价或后期使用效果等片面因素。

2.3控制区域照度和照明时长

在站台、站台、站厅等地面照明装置安装照明控制器，利用光照控制灯具的开启、关闭，实现节能。根据不同区域的客流情况，对站厅和月台的照明装置进行合理的照明，并设置了照明装置。配有定时控制器，能控制开关，夜间断电后，多数灯会自动熄灭。在设备巡视通道、设备房、办公房等非常用场所安装声控设备，并可进行声控开关。车站相关显示、指示类设备的灯光在非运行时段内会自动关闭，达到节约能源的目的。

2.4低压供配电系统的智能化

现有的低电压分配方式无法适应地铁工业对能源的要求。因此必须大力推广智能化、高效率的交通运输。智能低压配电网可以满足轨道交通的设计需求，采用以太网网关、智能化的数字仪表、开关等组成低压控制系统，对进线断路器、母联断路器、三相负载总开关等进行有效控制，并对其进行远程监控。这套系统功能较为完善，可靠性高，线路简单，界面清晰，数据具有很强的实时性，便于操作和维护。为了减少地铁运营时的能量消耗，学者和技术人员必须把更多的精力投入到地铁智能低压配电系统的研发上，以达到节能、改善地铁工业发展的目的。

结束语

综上所述，地铁是现代人们在城市出行的主要交通保障，但地铁机车极其附属设施消耗的电能极其庞大，为保障城市的可持续发展，相应国家节能减排的号召，相关工作人员应积极应用节能降耗技术，为地铁的未来发展指明方向。

参考文献

[1]白玉龙.地铁供电系统节能降耗技术应用的探讨研究[J].品牌研究，2020（31）：249.

[2]朱龙佳.地铁供电系统节能降耗技术应用的探讨[J].电气化铁道，2019，30（3）：75-78.

[3]高彦宾.地铁供电系统节能降耗技术应用的探讨[J].消费导刊，2019（14）：228.

[4]张杨.地铁低压供电系统节能降耗措施分析[J].科技创新与应用，2017（12）：239.

[5]杨芝文.地铁低压供电系统节能降耗浅析[J].技术与市场，2017，24（7）：107-108.