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摘 要：通过分析城市轨道交通能耗的重要组成，分析能耗成本增高的关键因素，从设计阶段设备选型、设备全寿命周期成本、能耗与客流的关联分析、高低峰不同时段的设备工控运作以及相关的节能管理制度执行等情况，提出节能降耗的具体方案。

关键词  城市轨道交通；节能降耗

前 言：地铁作为城市交通的重要组成部分，能耗巨大。以长三角地铁已开通双线运营的N城市为例，在已采用部分节能管理措施的情况下，2024年整体能耗为12710万千瓦时，按照电价0.72元/度测算，全年能耗约9151.2万元，占整体运营成本11.37%。同时随着运营里程和客流的增长，地铁运营能耗成本也将不断攀升，节能降耗工作不仅符合中国城市轨道交通绿色发展纲要的要求，也是地铁运营公司如何降低运营成本，减少财政补亏，确保可持续发展面临的重要课题。

一、能耗组成分析

地铁能耗按照用途可以分为牵引能耗、动照能耗；按照用途分布地点可分为正线能耗、段场能耗、商业综合体能耗。其中牵引能耗主要供列车运行、电客车调试、检修调车等；动照能耗主要集中在通风空调、照明、电梯、运营辅助设备等方面。以N城市2024年能耗分布分析，牵引能耗6090万千瓦时，占比48%，；动照能耗（非牵引能耗）6623万千瓦时，占比52%，其中动照能耗中各系统设备能耗占比如图所示：

分析可见，能耗中牵引供电和动照中通风空调系统占比最大，节能潜力也最大，是节能管理的重点对象。

二、节能管理技术策略

（一）牵引供电系统节能探讨

1、优化列车运行图：分析工作日、节假日、早晚高峰等不同场景下的客流特点，合理规划列车运行时间和停站时间，减少列车空驶和频繁启停，降低能耗。

2、采用再生制动技术优化：合理分析既有的能馈装置容量、能量回馈吸收占比、能馈装置布局合理性等实际情况，最大程度的将列车制动时的动能转化为电能回馈电网，供其他列车使用。以N城市能馈装置投运情况合理性专题分析为例：既有运营线路每个牵混所处均配置一套能馈装置全部全容量投用，一方面降低了整体节能效率，另一方面有向市网反送电现象，经过测算及试验论证，先期分别投运4套能馈装置，其它站点能馈装置降容运行或待机，每座主变电所每回35kV线路接1套能馈装置，加大能馈装置的间距，减少无效逆变及反送电的概率，减少能馈装置产生的空载损耗等，同时优化系统参数，能馈启动电压调整到1850V，列车电阻制动的启动电压调整到1900V，后期根据反送电情况调整能馈装置运行容量，预计每年可节省牵引用电5%以上。

3、新线设计阶段可采用使用节能型牵引变压器和整流器（如永磁电机等）提高设备效率，减少电能损耗；设备选型既要有前瞻性，更要结合城市的客流特点，避免设计阶段牵引设备选型功率过大，典型的“大马拉小车”，投运后节能空间受限。

4、针对既有线路通过探索优化动拖比、同车不同温、检修模式优化等措施降低牵引能耗。以N城市2023年与2024年的牵引能耗为例分析，通过采取上述措施，牵引能耗整体下降0.5%左右。

5、探索非平行运行图与大小交路套跑应用：当前轨道交通运行图以平行运行图为主，即全天运行图各时段仅运行间隔不同，全周转时间、旅行速度、技术速度均无变化，可参照国铁不同速度等级列车模式，在非高峰时期适度降低技术速度，从而降低牵引能耗，但具体方案需开展专项分析，避免因非高峰期降低运行速度，降低了服务品质收到乘客投诉等不良影响。

6、探索光伏发电与储能装置的协同应用：充分利用光伏发电技术、高低峰电价差异等情况，探索使用低峰时段储存电能，高峰时段释放，平衡电网负荷，降低能耗支出成本。

7、培养司机良好的驾驶习惯：正常情况下，规定正线运营时司机必须采取ATO模式驾驶，充分利用信号系统与车辆系统之间良好的协同关系，利用车辆牵引速度曲线优势，避免因司机操作不当造成的起、停、运行不协同，一方面造成能耗浪费，另一方面也会引起乘客投诉等。

（二）通风空调系统节能探索

1、优化通风空调系统设计：设计阶段业主要提前介入，结合运营初期、中期、远期等各阶段的预测客流数据，结合空调设备的使用寿命等因素，选择合理的设备选型，避免设备选型过大，造成运营初期能耗严重浪费。以N城市1号线A车站为例，空调配置按照远期与4号线换乘站9个出入口工作量设计，但根据市政府规划4号线建设还存在很多不确定性，按照当前的建设时序、周期，即使2030年启动建设，该站的通风空调系统也到了设备使用寿命，明显存在能耗浪费严重。

2、利用自然通风：在条件允许的情况下，夏秋季节利用自然风进行通风换气，减少机械通风；冬春季节在车站出入口加装保温卷帘等设备，减少热量消失，降低能耗。

3、合理设置车站温度：根据客流量和季节变化，合理设置通风量和温度，避免过度制冷或制热。

4、冷水机组采用变频或智能控制技术：根据实际需求调节风机和水泵转速，降低能耗。根据环境参数、客流变化、车站出入口数量及位置等实际情况，自动调节通风空调系统运行状态。以N城市1号线A车站为例，通过冷水机组改造方案将原来的定频改造为变频，同时对冷却塔位置进行加高，工程实施完成后实现了该站制冷机房能效COP达5.44，节能率达28.9%。

（三）照明系统节能探索

1、优化照明系统设计：当前地铁城市普遍存在照明亮度与运营期间乘客出行需求、非运营期间维保需求不匹配的问题，造成灯具数量偏多，设计过多功率偏高的情况，运营单位为节约成本不得已采用关闭部分灯具的措施来降低能耗，但灯具作为电子产品使用寿命有限，造成部分灯具未投用既需更新的情况，造成资源严重浪费。

2、LED照明灯具应用：LED灯具具有高效、节能、寿命长等优点，可在新线设计或旧线改造中推广应用。

3、智能照明控制系统应用：根据光线和客流自动调节照明亮度，实现按需照明。

4、合理利用自然光、广告照明等外部光源：在地下车站设置采光天窗或光导管，充分利用自然光。

（四）电梯系统节能探索

1、电梯设计选型：设计阶段应充分结合线路整体客流预测情况、各车站客流预测情况，甚至精细化到各个出入口的客流情况，选择高效电机和变频控制技术的电梯。

2、优化电梯运用场景：优化电梯运行策略，根据客流情况合理调度电梯，减少空载运行。以N城市2号线D站为例，因该站客流特点为单项潮汐型，通过优化电梯运行策略，缩短客流感应距离等方法，2024年同比节约电量约20万千瓦时，节能效果明显。

（五）其他节能措施探索

1、加强能源计量和监测：建立能源管理平台，实时监测能耗数据，为节能管理提供依据。以N城市1号线能源计量表计为例，当前共有牵引所25个，降压所36个，计量表计共4261块，表计覆盖率达50%，从表计数量及覆盖率均满足设计规范，但由于设计缺陷造成监测不全、分类不清等原因造成运营单位无法对本站的电量分布精准统计，造成管理难度加大。

2、制定制度，推广节能意识：加强车站、段场等各个运营场所的员工主动节能意识，人走灯灭、不开长明灯、合理使用空调等等措施，同时可制定节能责任区包保制度，按照设备类别、区域责任田等方式对节能责任进行量化，奖优罚劣，从被动节能转化为主动节能，共同参与节能行动。

3、优化设备检修规程，完善站场巡视要求：当前轨道交通行业存在设备过度修、过度检的情况，造成能源浪费，地铁运营单位可利用大数据模型探索适合本地需求的设备检修与巡视规定，从而节约能耗。

三、节能展望

随着技术进步，政府对地铁运营企业成本规制管理的加强，经济下行压力下的政府补贴难度加大等因素，地铁公司对节能管理必须源头抓起，从设计阶段的设备选型、照明灯具数量、电客车牵引功率的适配性、双向变流节能技术应用等方向上深入研究，对设备的全寿命周期开展经济性分析，选择符合本地实际需求的设备配置，技术上节能。运营期必须结合本线路的客流特点、设备维修需求、当地的气候特点制定节能管理策略，从管理上节能。

参考文献：

[1]罗燕萍.地铁车站高效空调系统设计方法与能效评价.广州地铁设计

[2]彭海生.研究城市轨道交通综合能耗分析及节能措施的案例.安科瑞