杨丽霞
陕西城际铁路有限公司 陕西 西安 710000
摘要：在当前城市化进程不断加快以及城市人口高速增长的过程中，城市内部所出现的环境污染问题以及交通堵塞问题等也越发严重，对于城市的可持续发展以及城市居民生活质量的改善产生了一定程度的影响。所以，在城市发展过程中，坚持可持续发展的理念是城市轨道交通发展过程中最需要贯彻的发展理念。在城市轨道交通运行过程中，供电系统是运行系统的核心，在实际工作中会消耗大量的能量，所以需要就供电系统的节能、经济与环保进行探讨。论文对此展开详细论述。
关键词：城市轨道交通；供电系统；节能措施
引言
如今，城市轨道交通系统正快速发展，国内很多城市都已经形成了完善的轨道交通网络。对于城市轨道交通系统的供电系统，其主要功能在于为列车提供可靠的牵引电源，并为其他的营运设备提供基本电能，它是电网电能消耗的大户，同时电力消耗方面的成本占总成本很大比例，若能在不影响正常供电的基础上实现节能，则能带来很好的经济效益。
1轨道交通能耗组成
城市轨道交通系统是由车辆系统、通信系统、信号系统、供电系统、车站系统等组成，其对电力资源及水资源的需求量较大。城市轨道交通也被称为“电老虎”，主要耗电系统就是车辆牵引系统和车站设备系统。据调查，车辆牵引供电系统能耗约占整个城市轨道交通系统总能耗的45%。其中，车辆制动过程中产生的动能并未被回收，造成了能量浪费，此部分损耗的电力资源大约占制动能量的40%。部分地区夏季温度较高，轨道交通中的空调系统需运行5~6个月，此时段的用电量约占轨道交通系统全年用电量的30%。车站电扶梯、照明的能耗约占系统总能耗的20%。另外，若城市轨道交通系统建设过程中未严格依据设计要求或相关规范进行施工，将直接影响轨道交通系统运行过程中的节能效果。
2城市轨道交通供电系统的节能措施与经济运行
2.1运行方式调整
城市轨道交通系统通常采用两路电源，通过变压器组实现分列运行。在供电负荷上，白天与夜间相差甚大，初期与远景也有很大差别，若电源接线可实现合环换电，则在负荷较轻及夜间采用配变一运一备，则能有效减少线损及变损。结合具体情况针对轻负荷工况制定专门的运行方式，并借助程控方式进行，不仅操作方便，而且能为功率因数的调整创造很大便利。若无法实现合环换电，则在夜间可停所有整流变及一半的配电，这样也能有效减少线损及变损。某地铁线路供电方式为分散供电，开闭所可进行合环选跳，可有效保证倒闸时的供电可靠性与连续性，而且倒闸操作也十分方便，可供其它轨道交通系统参考借鉴。潮流分析主要在运行方式及安全经济指标等的分析研究中使用。在供电系统初期投运过程中，通过潮流分析，能确定电压及功率的实际分布，并能掌握变压器抽头具体位置，对无功补偿量进行准确判断，同时还能确定运行方式，避免无功过补偿，使整个系统处于经济运行状态。以供电系统实际负荷发生的变化为依据，对运行方式进行调整，能提高设备运行负载率。如果三相负荷没有达到平衡，则立即对用电设备进行调整，能有效减少电能的损耗。
2.2研发高效、低耗的新型设备与设备系统
从设备系统研发角度来看，在工程建设阶段，设计方可基于原有设备系统进行创新设计，与各项新型节能技术加以有效结合，实现对系统运行能耗的控制、降低。例如，在城市轨道交通控制系统中配置智能环境控制系统，传感器持续对隧道以及各处车站周边环境的空气湿度、气候温度、照明度等进行监测，基于监测结果智能化调节通风空调等系统的运行状态与负荷。同时，也可选择配置表冷器，采用变频变风量对通风空调系统进行启闭。从节能设备研制与应用角度来看，在我国部分城市轨道交通工程中，普遍配置有能量回收装置等节能设备。
在系统运营过程中，装置将持续对列车刹车制动过程中所损耗的部分机械能加以回收，将其再生利用为列车牵引供电。
2.3合理调整系统运行电压
构建的供电系统，主变电所配置的多为有载调压变压器装置或者自动调整分接头功能的装置，依据电压变化或者预设值调整电压大小，进而达到减少电能损耗的目的。如果提高电压1%，铜铁损比率超过1.02；提高电压2%，铜铁损比率超过1.04；提高电压3%，铜铁损比率超过1.06；提高电压4%，铜铁损比率超过1.08；提高电压5%，铜铁损比率超过1.10，意味着提高运行电压能够达到降损节电的目的。如果提高电压-1%，铜铁损比率小于0.98；提高电压-2%，铜铁损比率小于0.96；提高电压-3%，铜铁损比率小于0.94；提高电压-4%，铜铁损比率小于0.92；提高电压-5%，铜铁损比率小于0.90，意味着采取降低运行电压的方式，能够达到降损节电的目的，保证系统经济运行。系统运行电压很高时，固定损耗会变多，而变动损耗会降低；若电压很低，则固定损耗会降低，而变动损耗会变多。通常来说，35~220kV电压系统设置较高的额定电压，可获得较好的经济效果；若低于33kV或者低于10kV，则设置较低额定电压，能够获得不错的经济效果，设置的电压值要进行计算，保证设置的合理性。
2.4接线方式的合理选择
在一般情况下，接线方式主要可以分为两种，分别是环网式以及放射式接线。这两种接线方式都具有各自的优缺点。对于放射式的接线方式来讲，其本身在接线过程中所产生的负载会比较小，而且实际运行对能源的需求量也比较小，但是相比较于环网式，其投资成本会更高。而环网式接线方式本身的负载会比较大，而且在实际运行过程中能耗也会比较大，但是在实际接线过程中所投入的总成本相对来讲会更加的低廉，所以在供电系统设计的过程中，对于接线方式的选择，应当结合实际的经济环境条件以及工作需要去选择合适的接线方式。如果整个供电系统运行过程中会具有非常大的负载量，那么需要选择环网式的接线方式，若是没有那么大的负载量，那么就可以选择放射式接线方式。
2.5使用智能照明系统
调查发现，用电成本约占城市轨道交通系统运营成本的40%。现阶段，一些城市的轨道交通系统仍采用粗放式管理方式，此方式对实现节能降耗目标不利。因此，需优化照明配电及控制设计，以保证照明系统节能效果。为实现这一目标，在建设轨道交通系统时，需选用高效、节能灯具。在轨道交通系统中使用智能照明系统与高效、节能灯具，可实现节能目标，同时还可节约轨道交通系统运营成本。比如：200个常规照明灯具的耗电量为400kWh，若使用LED节能灯的耗电量为238kWh，由此可见使用节能型灯具可有效节约电力资源。针对已建成投入使用的城市轨道交通，为降低其照明系统耗电量，需依据功能分区及使用要求，合理使用集中控制、分散控制及自动控制方法，依据实际需求开启或关闭灯具，以实现节约电力资源的目标。
结语
1.综上所述，与私家车、公交车等城市交通出行方式相比，虽然城市轨道交通系统的能耗比相对较低，但由于其具有运能大的特征，在系统运营过程中，仍会消耗大量的电力能源。因此，对城市轨道交通节能技术的应用与研究，既是当前我国城市轨道交通事业的主要发展方向与亟需解决的问题。同时，也是落实节能减排发展理念的关键所在。因此，相关部门与企业机构应持续加强城市轨道交通节能技术的研发力度，探索与我国实际国情相适宜的城市轨道交通工程节能模式。
参考文献
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