摘要：我国是能耗大国，针对能源需求日趋紧张的情况，政府高度重视节能与环保，并加以考核。铁路以何种方式实现节能本文以某铁路能源管理系统设计为例，简要介绍能源管理系统在铁路中的应用及设计注意事项。
关键词：节能 能源管理 铁路 站房 设计
近年我国高速铁路路网已初具规模，随着中美贸易战加剧，国家提振内需，未来几年内还将有一批长大干线即将建成，作为及基础建设的首要对象，不再只是简单承担接发旅客的任务，更以它出行便捷、准时准点、迅速高效、覆盖面广的服务示之于民。作为大型基础设施的铁路也是典型的耗（电）能大户，如何准确、精细地分析各类设备的耗能，仅仅依靠传统的人工抄表、人工计算分析需要较长的时间和较多的人力、物力，同时远远不能满足现代化管理的需要；能源管理系统则能有效的解决上述问题。
1 何为能源管理系统
一般来讲，能源管理系统就是对铁路沿线的变配电、检修设备、照明、电梯、空调、供热、给排水等能源使用状况，实行集中监视、管理和分散控制及管理，是实现沿线多种能耗在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。它由各计量装置、数据采集器和能耗数据管理软件系统组成。基本上，通过实时的在线监控和分析管理实现以下效果：1）对设备能耗情况进行监视，提高整体管理水平；2）找出低效率运转的设备；3）找出能源消耗异常；4）降低峰值用电水平。能源管理系统的最终目的是降低能源消耗，节省费用。
2 能源管理系统的设计标准
设计院和设备厂家在进行能源管理系统的技术方案设计及产品选型时，目前国际上和国内有哪些现行的相关标准可以参考
2.1 国际标准
1）IEEE Std 739-1995, 《IEEE Recommended Practice for Energy Management in Industrial and Commercial Facilities》
由美国电气电子工程师学会颁布，给出了工业和商业企业系统中各系统和设备能量消耗监控和管理的指导性建议。利用能耗分析，以考察各设备有无能源浪费现象，实现能源审计。对于照明系统、空调系统、电机、空压机等系统分别给出了能效判断和提高能效的方法。
2）《IPMVP国际节能效果测量和认证规程》
由国际节能效果测量和认证规程委员会颁布，MVP为确认能效、节水和可再生能源项目实施效果提供了现有最佳技术的总体情况。
2.2 国内标准
为能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度的建立准备条件，促使办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平，住房和城乡建设部在2008年6月正式颁布了一套《国家机关办公建筑及大型公共建筑能耗监测系统技术导则》，共包括5个导则：《分项能耗数据采集技术导则》；《分项能耗数据传输技术导则》；《楼宇分项计量设计安装技术导则》；《数据中心建设与维护技术导则》；《系统建设、验收与运行管理规范》。此外《智能建筑设计标准》GB50314 、《能源管理体系要求》GB-T23331等标准也对能耗管理系统的设计标准提出具体要求
3 能源管理系统在铁路项目中的应用
铁路作为集多种生产活动及房屋建筑于一体的大型基础设施，设备种类多样 、用电容量也较大，通过设置能源管理系统，对全线的照明、检修设备、空调、电扶梯、信息显示屏、排水设备及其他动力等分项用电进行全方位的实时监测、计量，真正做到能源使用数据的透明化，用电设备能耗精细化，实现能耗成本的实时自动分类分项统计分析, 为设备的能源管控提供强有力的管理工具，进而实现节能的目的，同时对提高铁路电力设备管理自动化水平有实质的意义，
3.2 铁路能源管理系统的设计
铁路沿线的能源管理系统一般可以分为三级：终端设备/操作分站/主站系统，其结构框图如图1所示：
.png)
图1.铁路全线能源管理系统结构框图
1) 终端设备
能源管理系统终端设备一般由分设于沿线各变电所及箱式变电站高低压开关柜、现场配电箱内的智能仪表及部分大负荷用电设备（如大型空调机组）自带的智能控制柜、柴油发电机组自带的控制屏等组成，同时可以预留智能水表接入条件。这些智能仪表及空调机组、柴油发电机组智能控制柜（屏）等终端设备负责采集原始计量数据。所有的终端设备应具有电流电压电能测量功能，并具有数据远传功能，通过现场总线与数据采集器连接，通过RS485通讯协议将数据输出。
2) 分操作站
沿线箱式变电站及变电所内的高低压开关柜、配电箱数量较多，且分设于不同区域，为有效进行数据的采集、计算和分析，可按区段在主要车站内变电所及配电间内设置分操作站，分区域收集各终端设备的测量数据，并对采集数据进行汇总，同时将汇总完毕的数据发往主站管理系统。
每套操作分站系统包括：触摸式操作控制屏、应用报表与语音告警组件、操作系统、分布数据库、网络通讯软件和系统应用软件。各分区操作站实现实时采集本地配电系统所有运行参数，并动态显示能源管理系统所包含子站系统的设备工作状态及报警状态，显示及设定各种参数；将包含子站的数据动态存入数据库中，并提供就地操作功能；提供本分区的电能耗统计及能源分析；向主站系统提供所有电能源数据，实现所有设备运行参数、状态、控制指令的上传下达。
3) 通讯网络
通讯网络主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。
通讯管理机：是系统数据处理和智能通讯管理中心。它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。
以太网设备：包括工业级以太网交换机。
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线、光纤以及无线通讯等。
4) 主站
主站包括系统软件和必要的硬件设备：能源管理系统服务器、应用操作工作站、报表打印机、告警管理设备以及网络通讯设备等。主站系统应能够：1）全面实时采集本项目配电及水气系统所有运行参数，并动态显示能源管理系统经选择的设备工作状态及报警状态，显示及设定各种参数值； 2）可将能源管理系统的数据动态存入数据库中，并能方便地为本项目电能源管理提供数据库；3） 提供本项目各分区的能耗统计报表及能耗分析；4）向其他系统提供有关能耗参数数据；5）所有信息可在微机后台及时显示。
能源管理系统还应在主站端预留系统数据输出条件，可根据路局管理需要适时将该系统数据上传至路局管理中心，或者铁路总公司管理中心，为同类型的用电设备及房屋建筑能耗分析、管理提供准确信息。
5）该系统主要功能：
实现远程抄表；
对能源管理系统工程高低压配用电系统及变压器、发电机、空调机组、给排水系统等能耗设备实行自动监视、测量和控制管理。实时监测全线各用能系统能耗，清晰掌握全线的分类分项能耗，发现运行过程中用能不合理的地方，指导和监管机电设备日常管理工作；提升管理节能潜力，实现低成本的运行。
对全线所有电能耗系统的电能源质量和电能耗设备状态数据透明化，即实现自动采集和分析，并提供各类报表；
与历史能耗数据横向、纵向比较，通过各种图表形象反映沿线用电设备的能耗变化，提供相关能耗的用能趋势和预警信息。
同类设施及设备，按照分项和分类能耗进行横向比较，掌握运行管理中可以改进地方，
3.3 设计及工程建设中需要注意的问题
1）能源管理系统终端设备较多，其中高压开关柜属甲供设备，一般由建设管理方采购，而低压开关柜、配电箱一般由施工单位采购，为保证该系统准确可靠工作，分设于高低压开关柜及配电箱的智能仪表以及分操作站、主站设备宜由同一家厂家提供，设计院宜对该系统投资单列。
2）协调空调机组、柴油发电机组自带控制屏(柜)与能源管理系统的接口，采用国际通用规约，完善接口关系，方便数据读取和传递。
3）目前生产智能仪表的厂家繁多，但技术力量参差不齐。设计院在设计中应严格把关，同时在工程建设中应加强前期调查、考核，建议通过公开招标等形式选择真正有实力的厂家承担工程，保证工程质量，真正实现设计意图。
4）一般说来，终端设备（现场测量仪表）设置越多，分析数据越详尽，但无限制的增加“终端设备”又会导致投资增加，故建议点对点供电方式的则在变电所低压开关柜出线端设置，对应现场配电箱则不用再重复设置。链式供电方式的，则再现场配电箱设置，现场配电箱如果是同类设备供电，只需在配电箱进线端设置，如果配电箱供电有多类设备，可分类设置“终端设备”，以方便能耗统计分析。
4 结束语
我国日渐庞大的铁路运营网络，加之贸易战对本身日趋紧张能源需求影响加剧，政府高度重视节能与环保。中国铁路总公司为加强对目前各铁路建设项目的节能管理，同时对各既有运营线路逐步实施能耗监测。作为大型基础设施之一的铁路，用电设备繁多、能耗巨大，应该积极推行国家节能环保政策，采取积极有效的措施保证绿色工程项目的建设。铁路项目配置能源管理系统，通过对全线各类能耗数据的采集和分析，为优化铁路运营期间用能管理、开展铁路用能评估和节能改造效果评估提供数据依据，进而实现节能的目的，同时对提高铁路电力设备管理自动化水平有实质的意义，建议积极加以推广。
参考文献：
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部、建科【2008】114号关于印发 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知[EB/OL].[2008-06-24]
[2] 刘春雨. 基于智能电网的公共建筑能源管理系统的研究[现代建筑电气].期刊，2019
[3] 王力; 杨洪茂; 李以通. 中新天津生态城能源管理平台建设与运行实践——国内首个城市级综合能源管理平台应用案例[建筑节能].期刊，2018