公共交通系統(tǒng)的節(jié)能減排的意義

1軌道交通的能耗特點(diǎn)

從對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的地鐵線路能耗數(shù)據(jù)分析，可以看出地鐵系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的基本能耗特點(diǎn)。在考慮當(dāng)?shù)氐貐^(qū)客 觀氣候特點(diǎn)和公共交通需求響應(yīng)的基礎(chǔ)上，軌道交通能耗的時(shí)間分布與大眾出行的時(shí)間基本一致。軌交環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均考慮了當(dāng)?shù)靥鞖?、站點(diǎn)客流、運(yùn)行負(fù)荷等因素在內(nèi)，并在設(shè)計(jì)時(shí)留有余量。由于站內(nèi)外的溫差較大導(dǎo)致冷凍水泵、冷卻水泵、冷水機(jī)組、風(fēng)機(jī)、空調(diào)等環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行，往往造成了大量能源的消耗?？傮w而言，地鐵能耗主要表現(xiàn)為各系統(tǒng)能耗占比差距明顯，并且時(shí)間及區(qū)域分布不均衡。

上海地鐵自始至終都以構(gòu)建由“管理保障、專項(xiàng)規(guī)劃、規(guī)程規(guī)范、專項(xiàng)技術(shù)”四大體系組成的節(jié)能減排工作體系為基礎(chǔ)，率先提出“打造綠色地鐵”目標(biāo)。上海地鐵標(biāo)準(zhǔn)站的機(jī)電系統(tǒng)包括給排水、環(huán)控通風(fēng)、及動(dòng)力照明設(shè)備等，其中作為主要用能的環(huán)控系統(tǒng)構(gòu)成包括：車站公共區(qū)空調(diào)、通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱大系統(tǒng)）；車站區(qū)間排熱（兼排煙）系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱排熱系統(tǒng)）；區(qū)間隧道活塞通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱隧道通風(fēng)系統(tǒng)）；車站設(shè)備及管理用房空調(diào)、通風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱小系統(tǒng)）；空調(diào)冷凍水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱水系統(tǒng)）。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)制式統(tǒng)一采用全封閉站臺(tái)門系統(tǒng)，且按站臺(tái)門一步到位設(shè)計(jì)。大小系統(tǒng)合用車站設(shè)置的集中冷源，均采用水冷螺桿式冷水機(jī)組。冷凍水系統(tǒng)采用變頻變水量閉式循環(huán)系統(tǒng)，并由分水器分別供給公共區(qū)域組合式空調(diào)機(jī)組和管理用房空氣處理機(jī)組。系統(tǒng)末端設(shè)備設(shè)有具備動(dòng)態(tài)壓力平衡能力的電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)冷凍水量及冷凍水供回干管或集水器和分水器間設(shè)置的電動(dòng)壓差式旁通閥。

為實(shí)現(xiàn)新型標(biāo)準(zhǔn)車站建筑對(duì)比其他同類型車站綜合節(jié)能率為 15% 以上的目標(biāo)，在對(duì)先行示范車站的實(shí)踐分析的基礎(chǔ)上，規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)能措施主要針對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備選型以及自動(dòng)控制應(yīng)用方面。站臺(tái)設(shè)定采用的風(fēng)水聯(lián)調(diào)聯(lián)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，有效地降低車站空調(diào)運(yùn)行能耗。同時(shí)全線配以 LED 照明和智能燈光控制系統(tǒng)，減少光污染之余更在降低能耗方面取得明顯成效。

比較城市其他交通運(yùn)行方式而言，地鐵車站有低能耗方面的表；但其建筑和系統(tǒng)規(guī)模都十分龐大，從而導(dǎo)致地鐵車站的能耗在整體城市能耗中比重較大。地鐵車站的運(yùn)營(yíng)用電可達(dá)到可變成本的 30% 以上之多，因此需要實(shí)施針對(duì)性的有效控制措施降低能耗以提升運(yùn)營(yíng)效益。

對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)屏蔽門車站，公共區(qū)域與設(shè)備房負(fù)荷差異性較大，因而多采用兩套系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)計(jì)的方案。根據(jù)設(shè)備房區(qū)域大小及機(jī)組熱量計(jì)算即可確定機(jī)組的冷量，而且相比較大系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，小系統(tǒng)較為穩(wěn)定。地鐵車站公共區(qū)域的冷負(fù)荷的考慮則主要包括：設(shè)備和照明的產(chǎn)熱、人員散熱、滲透能耗和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱等。

本文應(yīng)用 eQuest 能耗模擬軟件，模擬分析上海 18號(hào)線一期標(biāo)準(zhǔn)車站的全年能耗表現(xiàn)，見(jiàn)圖 3。通過(guò)分設(shè)系統(tǒng)，綜合分析確定影響車站通風(fēng)空調(diào)能耗的主要因素。此外，采用逐項(xiàng)類比的方法來(lái)確定單項(xiàng)節(jié)能措施的應(yīng)用成效。

不同車站能耗模擬結(jié)果中都顯示在夏季制冷階段，系統(tǒng)冷機(jī)運(yùn)行能耗與水泵能耗均呈現(xiàn)先升后降的規(guī)律，在 7、8 月達(dá)到峰值。雖然屏蔽門系統(tǒng)有效降低了空氣處理機(jī)組的運(yùn)行能耗，但由于與隧道區(qū)間的空氣分隔，明顯增加了排風(fēng)機(jī)組的能耗。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比在冬季和過(guò)度季節(jié)的新風(fēng)能耗比重也有所增加。

由于e-Quest模擬軟件并不支持建筑雙系統(tǒng)的模擬，故而采用在不同時(shí)間段分別建模進(jìn)而相加的近似法對(duì)一期各車站建筑進(jìn)行模擬分析的方法。軟件模擬結(jié)果相互驗(yàn)證了在車站能耗中，照明與風(fēng)機(jī)的能耗權(quán)重占比較高，接近平均 30%；其次為設(shè)備用能和制冷能耗，分別約占20% 左右。

從數(shù)據(jù)分析上來(lái)看，模擬計(jì)算峰值負(fù)荷數(shù)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值接近，軟件模擬值與實(shí)測(cè)數(shù)值的誤差通常在 10%以內(nèi)。因此，完全可以將模擬計(jì)算分析結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際節(jié)能優(yōu)化措施的決策。

2地鐵車站節(jié)能措施

鑒于車站環(huán)控系統(tǒng)的組成及能耗因素的影響，總結(jié)其他建筑節(jié)能優(yōu)化及措施應(yīng)用效益的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)性地對(duì)不同系統(tǒng)采取相應(yīng)有效的節(jié)能措施，其節(jié)能效益還是十分顯著的。

首先在照明系統(tǒng)方面，減少不必要的照明（例如在保證安全的前提下，亞光材料的反光涂料可以減少長(zhǎng)條燈帶的設(shè)置），選用 LED 節(jié)能性燈具。同時(shí)配合自動(dòng)感應(yīng)控制，單獨(dú)照明系統(tǒng)的節(jié)能表現(xiàn)對(duì)比基本節(jié)能要求可達(dá)到 50% 以上，平均節(jié)能率超過(guò) 30%。所以根據(jù)實(shí)際使用情況，制定合理的相關(guān)照明指標(biāo)要求，大力采用節(jié)能燈具結(jié)合布局改善既是對(duì)地鐵照明系統(tǒng)節(jié)能有效的策略。

由于站臺(tái)建筑的特殊性，在考慮設(shè)計(jì)規(guī)范要求衡上 , 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫差的設(shè)定應(yīng)相對(duì)略微提高，這樣既避免系統(tǒng)結(jié)露情況的出現(xiàn)，在實(shí)際使用期間滿意調(diào)研上也得到較為滿意的結(jié)果。合理適度地提高送風(fēng)溫差，盡可能地降低送風(fēng)量，降低系統(tǒng)能耗的上限值是從根本上提高能效的手段。站臺(tái)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是考慮滿足運(yùn)行期間客流量條件下的需求，但實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中客流量往往不會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)值狀態(tài)，所以對(duì)大系統(tǒng)采用變頻裝置及時(shí)按需調(diào)節(jié)風(fēng)量是有效的節(jié)能手段。數(shù)據(jù)分析顯示通過(guò)變頻控制，可以使風(fēng)機(jī)風(fēng)量平均減少 30%，其功率耗能減少 45%。

在采用有效空調(diào)設(shè)備的同時(shí)，實(shí)行風(fēng)水聯(lián)調(diào)的控制手段也是降低空調(diào)能耗重要策略。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)形式復(fù)雜，一者是設(shè)備較多，再者設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)交叉，系統(tǒng)獨(dú)立控制難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期。

基于系統(tǒng)效率原則、考慮負(fù)荷對(duì)冷量的需求變化，全局化動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)模式的風(fēng)水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制很好地保證不同情況下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行表現(xiàn)。先行試驗(yàn)車站的實(shí)際研究表明，風(fēng)水變頻控制的引用使空調(diào)季節(jié)車站通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能率提升 30% 以上，大幅降低了車站運(yùn)營(yíng)的整體能耗及運(yùn)營(yíng)成本。

此外，節(jié)能電梯和高性能電氣設(shè)備的高比例應(yīng)用在車站長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中也有相當(dāng)?shù)墓?jié)能貢獻(xiàn)。

3 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購(gòu)買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

（2）應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（4）平臺(tái)功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚堯．軌道交通建筑能耗分析及節(jié)能措施

[2] 穆廣友、李曉龍、尹黎明，黃海界，地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對(duì)策， U231.91.

[3] 曾逸婷、趙蕾，地鐵車站環(huán)境熱與通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能策略研究進(jìn)展 .

[4] 王曉保、楊欣、袁立新，地鐵車站空調(diào)實(shí)施風(fēng)水聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)節(jié)能效果分析 .

[5] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

審核編輯 黃宇