城市軌道交通節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨向

• 陳博 2023年7月28日 來(lái)源：中研網(wǎng) 1097 70
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優(yōu)化運(yùn)行模式及水泵變頻改造，挖掘節(jié)能潛力。在實(shí)際調(diào)查計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)試和核算，針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)冷卻水管路及水泵配置進(jìn)行優(yōu)化節(jié)能改造。以改造的廣州地鐵1號(hào)線陳家祠站計(jì)算，在滿(mǎn)足冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求下，采用18kW的小功率水泵替換原來(lái)的55kW大6

欲了解更多城市軌道交通行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)城市軌道交通行業(yè)市場(chǎng)前瞻與未來(lái)投資戰(zhàn)略分析報(bào)告》。

針對(duì)軌道交通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中列車(chē)牽引、車(chē)站設(shè)備、車(chē)站照明3大系統(tǒng)的耗能情況和特點(diǎn)，通過(guò)采用節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)備、新材料等方法，加快能耗設(shè)備更新改造力度。

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1、列車(chē)牽引系統(tǒng)

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軌道交通車(chē)輛采用制動(dòng)能量吸收裝置回收能量，節(jié)約牽引電能。目前，城市軌道交通電動(dòng)車(chē)組普遍采用"再生制動(dòng)＋電阻制動(dòng)＋機(jī)械制動(dòng)"的制動(dòng)方式，制動(dòng)能量達(dá)到牽引能量的30%以上，部分再生制動(dòng)能量可被線路上相鄰列車(chē)吸收，如不能吸收則轉(zhuǎn)換為電阻或空氣制動(dòng)，制動(dòng)能量被白白消耗。初步估算，該部分能耗占制動(dòng)能量的40%左右。廣州地鐵4號(hào)線車(chē)輛采用制動(dòng)能量吸收裝置。首先，車(chē)輛再生制動(dòng)地面逆變吸收再生制動(dòng)產(chǎn)生的多余能量，減少牽引耗電，節(jié)電811萬(wàn)kW·h/年。其次，取消車(chē)載電阻有效減輕車(chē)輛自重，在同等牽引功率條件下，提高車(chē)輛載荷能力、減少牽引耗電，節(jié)電171萬(wàn)kW·h/年。第三，延長(zhǎng)制動(dòng)閘瓦和盤(pán)式制動(dòng)器的更換周期，每年節(jié)省運(yùn)營(yíng)備件和維護(hù)與維修費(fèi)用約20萬(wàn)元。第四，減少通風(fēng)空調(diào)設(shè)備和土建的投資成本。經(jīng)計(jì)算，采用制動(dòng)能量吸收裝置后，每年可節(jié)約電費(fèi)和設(shè)備損耗費(fèi)約757萬(wàn)元。

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2、車(chē)站設(shè)備系統(tǒng)

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（1）站臺(tái)采用屏蔽門(mén)技術(shù)，可降低車(chē)站空調(diào)冷負(fù)荷，節(jié)約設(shè)備運(yùn)行電耗。廣州地鐵原2號(hào)線是國(guó)內(nèi)第一條采用屏蔽門(mén)系統(tǒng)的城市軌道交通線路，采用了世界最先進(jìn)的第三代屏蔽門(mén)系統(tǒng)，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(mén)系統(tǒng)。廣州地鐵1號(hào)線屏蔽門(mén)加裝工程于2008年5月竣工驗(yàn)收并投入使用，至此，廣州地鐵運(yùn)營(yíng)線路全部應(yīng)用屏蔽門(mén)系統(tǒng)。

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站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)安裝在站臺(tái)邊緣，將站臺(tái)區(qū)與隧道軌行區(qū)隔離，減少站臺(tái)區(qū)與軌行區(qū)間冷熱氣流交換，減小車(chē)站供冷系統(tǒng)負(fù)荷，降低環(huán)控系統(tǒng)空調(diào)能耗約20％，同時(shí)改善了地鐵車(chē)站的空氣質(zhì)量，保證了乘客候車(chē)區(qū)的舒適度。

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（2）首次應(yīng)用集中供冷系統(tǒng)新技術(shù)。廣州地鐵原2號(hào)線為國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用集中供冷技術(shù)的線路。冷水機(jī)房不設(shè)置在地下車(chē)站，減少冷水機(jī)房占用地下空間面積約100m2，全線節(jié)省地下空間面積1500m2，節(jié)省土建投資。以2號(hào)線地下車(chē)站為例，土建平均造價(jià)7965元/m2，此項(xiàng)可節(jié)約1195萬(wàn)元。同時(shí)，集中供冷技術(shù)解決了鬧市區(qū)設(shè)置冷卻塔對(duì)周邊景觀影響問(wèn)題，并美化了環(huán)境。

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（3）空調(diào)系統(tǒng)采用水蓄冷技術(shù)，緩解市區(qū)白天用電壓力，節(jié)省運(yùn)營(yíng)電費(fèi)。廣州地鐵在2號(hào)線、8號(hào)線延長(zhǎng)線江夏集中冷站采用水蓄冷技術(shù)，初步估算，夜間用電低谷期電價(jià)0.30元/（kW·h）（目前地鐵用電電費(fèi)是0.83元/（kW·h），不分時(shí)段），采用水蓄冷技術(shù)較常規(guī)制冷方式多出的初投資可在3年內(nèi)收回，以后每年可節(jié)省費(fèi)用117萬(wàn)元。因此，合理的峰谷電價(jià)優(yōu)惠政策是實(shí)現(xiàn)節(jié)省費(fèi)用的前提條件。如有此條件支持，廣州市地下鐵道總公司計(jì)劃在新線建設(shè)中因地制宜采用水蓄冷技術(shù)。

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（4）采用電機(jī)變頻技術(shù)。地鐵車(chē)站內(nèi)空調(diào)的冷負(fù)荷不同時(shí)段變化較大，采用電機(jī)變頻技術(shù)可使空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀況更好吻合實(shí)際變化，避免"大馬拉小車(chē)"的情況。目前，廣州地鐵在地鐵車(chē)輛空調(diào)機(jī)組和3號(hào)線車(chē)站的風(fēng)機(jī)及空調(diào)器等設(shè)備中采用變頻技術(shù)，節(jié)能效果顯著。根據(jù)試點(diǎn)結(jié)果計(jì)算，地鐵車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)采用變頻技術(shù)，節(jié)能效果約為30%，1號(hào)線車(chē)輛空調(diào)全部采用變頻機(jī)組，全線每年可節(jié)約電費(fèi)742萬(wàn)元。目前，廣州市地下鐵道總公司完成試點(diǎn)測(cè)試工作，計(jì)劃對(duì)4條線路中的列車(chē)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行變頻技術(shù)改造。廣州地鐵3號(hào)線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)車(chē)站18座，車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)采用變頻技術(shù)后，在空調(diào)運(yùn)行的一個(gè)季節(jié)里，單個(gè)車(chē)站大系統(tǒng)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用為2.5萬(wàn)元，非變頻設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用為6.0萬(wàn)元，全線平均每年節(jié)省電費(fèi)63萬(wàn)元。根據(jù)使用的變頻器計(jì)算，多出的初投資費(fèi)用大約兩年內(nèi)可收回。

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（5）優(yōu)化運(yùn)行模式及水泵變頻改造，挖掘節(jié)能潛力。在實(shí)際調(diào)查計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)試和核算，針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)冷卻水管路及水泵配置進(jìn)行優(yōu)化節(jié)能改造。以改造的廣州地鐵1號(hào)線陳家祠站計(jì)算，在滿(mǎn)足冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求下，采用18kW的小功率水泵替換原來(lái)的55kW大功率水泵節(jié)能約60%。1號(hào)線全線冷卻水系統(tǒng)改造后，每年節(jié)約電費(fèi)184.7萬(wàn)元。

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（6）車(chē)輛段中水回用技術(shù)。車(chē)輛段的生產(chǎn)、生活污水處理后作為綠化用水。中水回用帶來(lái)客觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少污水排放，大大減輕周?chē)w污染，對(duì)改善人類(lèi)居住環(huán)境影響深遠(yuǎn)。北京地鐵1號(hào)線車(chē)輛完成中水回用改造，目前污水處理裝置日均處理約200m3，產(chǎn)生的中水部分通過(guò)綠化管網(wǎng)用于綠化用水，部分中水經(jīng)過(guò)碳吸附裝置消毒處理后，用于車(chē)輛內(nèi)部清洗。

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（7）扶梯加裝節(jié)能器。廣州地鐵2010年5月完成1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線62臺(tái)日立扶梯加裝節(jié)能器的節(jié)能改造工作，經(jīng)測(cè)試，加裝節(jié)能器后扶梯節(jié)能率達(dá)15％左右，改造后每年可節(jié)省電費(fèi)約16萬(wàn)元。

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（8）車(chē)站照明采用新型節(jié)能LED光源。LED光源屬于綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。2009年，廣州地鐵結(jié)合車(chē)站照明特點(diǎn)和要求，在原2號(hào)線車(chē)站進(jìn)行了LED光源的初步實(shí)驗(yàn)測(cè)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(jié)約372元運(yùn)營(yíng)成本，多出的初投資費(fèi)用可在2.5年內(nèi)收回。以廣州地鐵1號(hào)線一個(gè)車(chē)站安裝1000套T8熒光燈計(jì)算，更換為LED燈具每年可節(jié)約電費(fèi)37.2萬(wàn)元，全線16個(gè)站每年可節(jié)約595萬(wàn)元。

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大功率白光LED關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)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(xué)合作承擔(dān)了廣州市重大科技專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目《大功率白光LED關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范：廣州地鐵LED綠色節(jié)能示范工程》。該項(xiàng)目以廣州地鐵建設(shè)LED綠色節(jié)能為示范工程，其中包括建設(shè)LED綜合示范區(qū)和大功率LED照明示范區(qū)。2010年8月完成對(duì)大學(xué)城北站公共區(qū)照明、導(dǎo)向、廣告燈箱照明進(jìn)行小功率LED綠色照明節(jié)能改造和對(duì)官洲站公共區(qū)照明燈具進(jìn)行大功率LED節(jié)能改造，節(jié)能效果達(dá)45%。

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LED日光燈關(guān)鍵制造技術(shù)研究與應(yīng)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(dān)了廣州市重大科技專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目《LED日光燈關(guān)鍵制造技術(shù)研究與應(yīng)用示范工程》，選取原2號(hào)線赤崗站和曉港站作為示范點(diǎn)。

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