城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)研究

郭建棟

【摘 ?要】現(xiàn)階段，我國的城市軌道交通主要包括地鐵、輕軌、鐵路等等，據(jù)調(diào)查，我國到2017年末為止，已經(jīng)有34個(gè)城市開通了軌道交通，并且已經(jīng)處于運(yùn)營狀態(tài)，而62個(gè)城市已經(jīng)獲得了城市軌道交通線網(wǎng)的規(guī)劃批準(zhǔn)。相比于其他的城市交通工具來說，軌道交通更加的安全、環(huán)保，因此得到了各個(gè)城市的大力推廣。本文主要根據(jù)城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)展開研究。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通;供電系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)

引言

城市軌道交通的出現(xiàn)有效地緩解了地面交通堵塞的問題，使人們的出行更加快捷。現(xiàn)階段，城市軌道交通的主要?jiǎng)恿δ茉礊殡娔埽啾容^于其它動(dòng)力能源的交通工具來說，電能更加的環(huán)保，而且電能也是一種可再生能源，大大的減少了對(duì)于能源的浪費(fèi)。為了進(jìn)一步保證以電能為動(dòng)力能源的城市軌道交通設(shè)施能夠行駛更大的里程數(shù)并且消耗的電能最小，我們還需要對(duì)現(xiàn)有的供電系統(tǒng)進(jìn)行研究，尋找最優(yōu)的供電系統(tǒng)。

一、城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成

車輛、車站、供電以及通信、信號(hào)五個(gè)系統(tǒng)共同構(gòu)成了軌道交通系統(tǒng)，一般來說城市軌道交通系統(tǒng)都是依靠電能來運(yùn)作的，而我們國家的電能主要是靠風(fēng)力和水力來發(fā)電的，在這五個(gè)重要的系統(tǒng)中，車輛牽引系統(tǒng)以及車站設(shè)備系統(tǒng)所消耗的電能最多。其中，車輛牽引系統(tǒng)所消耗的電能已經(jīng)達(dá)到了總消耗的45%;還有夏季的空調(diào)系統(tǒng)所消耗的電能也是非常大的，占據(jù)了整個(gè)軌道交通系統(tǒng)全年用電量的30%;還有車站內(nèi)的各種照明系統(tǒng)以及安檢設(shè)備、扶梯等等的設(shè)備所消耗的電能也達(dá)到了總耗能的20%[1]。

還有一個(gè)問題就是，在車輛的制動(dòng)過程中產(chǎn)生的動(dòng)能我們還沒有更好的利用起來，這也是一個(gè)重大的能源浪費(fèi)問題。

二、城市軌道交通供電系統(tǒng)節(jié)能措施

1、科學(xué)、適當(dāng)?shù)氖褂梅抡孳浖?/p>

近些年來，由于城市軌道交通的快速發(fā)展，為了進(jìn)一步的提高軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能性，相關(guān)人員研發(fā)出了與之相關(guān)的供電系統(tǒng)仿真軟件，極大地提高了供電系統(tǒng)的節(jié)能性。比如，由德國西門子公司研發(fā)的NETOMAC電力系統(tǒng)分析軟件，它具有良好的開放性，可以將用戶自己編寫的FORTRAN語言子程序或者數(shù)學(xué)表達(dá)式植入其中。主要用于監(jiān)測(cè)、記錄、分析車輛在行駛過程中的牽引力、供電情況以及電流曲線等等，從而良好的保證軌道交通系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的供電問題[2]。

2、設(shè)備選擇應(yīng)該更加符合節(jié)能需求

變壓器是供電系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要部分。目前使用最多的為自冷千式變壓器和風(fēng)冷式變壓器，其中自冷千式變壓器更加的高效，而且它所消耗的電能更小、噪音也更小，因此，我們?cè)谶x擇牽引變壓器時(shí)應(yīng)該盡可能使用更加節(jié)能的自冷千式變壓器。另外，在選擇配電器設(shè)備時(shí)也要盡可能的選擇節(jié)能型配電變壓設(shè)備，從而降低總體的耗電量。

3、選擇合適的牽引系統(tǒng)運(yùn)行方式

城市軌道交通的供電系統(tǒng)一般采用直流供電形式，而牽引變電所和接觸網(wǎng)都會(huì)采用雙機(jī)組運(yùn)行、供電方式，這樣的話能夠進(jìn)一步降低接觸網(wǎng)的損耗，使它能夠更好地將電能傳輸給交通設(shè)備。

通常情況下，我們都會(huì)采用二合整流機(jī)組并聯(lián)的運(yùn)行方式，但是為了減少牽引網(wǎng)的損耗，我們需要根據(jù)用功功率以及無功功率的損耗量來決定選擇什么方式的整流機(jī)組運(yùn)行方式，需要的時(shí)候可以關(guān)閉一合牽引整流機(jī)組，從而通過單機(jī)雙邊供電方式來實(shí)現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)的整個(gè)供電[3]。

4、優(yōu)化照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)在整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)中也是必不可少的一部分，它的耗電量也不在少數(shù)，因此在設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇更加節(jié)能的智能照明系統(tǒng)，在燈具方面也應(yīng)該選擇一些節(jié)能型的產(chǎn)品，這不僅緩解了我國的能源問題，而且也極大的減少了城市軌道的運(yùn)營成本，可以說是百利而無一害。

另外，對(duì)于那些已經(jīng)投入使用的城市軌道交通設(shè)施來說，仍然要想方設(shè)法的降低其設(shè)備的耗電量，比如，他們可以根據(jù)使用功能、需求來劃分區(qū)域，將集中控制、分散控制以及自動(dòng)控制三種方式合理的運(yùn)用起來，從而科學(xué)的控制照明設(shè)備，節(jié)約電力資源。

5、注意低壓無功補(bǔ)償問題

我們都知道，在動(dòng)力照明配電系統(tǒng)中感性負(fù)載的無功容量比較大，從而產(chǎn)生的無功損耗也會(huì)很大。因此，我們?cè)诮⒊鞘熊壍澜煌ǖ墓╇娤到y(tǒng)時(shí)，還要重視起低壓無功補(bǔ)償方面的問題。為了提高供電系統(tǒng)的節(jié)能性能、控制無功損耗，在設(shè)計(jì)過程中，可以在變電所增加有源濾波裝置，這樣的話就可以解決變電所的無功電容過補(bǔ)問題[4]。

6、二次利用制動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的動(dòng)能

對(duì)于軌道交通設(shè)備在制動(dòng)過程中所產(chǎn)生的大量動(dòng)能我們也應(yīng)當(dāng)充分利用起來。借助再生制動(dòng)系統(tǒng)將這些動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，然后將這些電能傳輸給其它的交通設(shè)備進(jìn)行二次利用。通過再生制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電流會(huì)影響到整個(gè)供電系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定情況，為了維持電壓的穩(wěn)定性，我們通過增設(shè)制動(dòng)電阻來實(shí)現(xiàn)，但是在同一線路上沒有其它車輛行駛時(shí)，這部分電能就會(huì)被電阻損耗掉，同樣會(huì)造成能源浪費(fèi)。為此，有關(guān)人員通過在線路或者列車兩側(cè)設(shè)計(jì)能量存儲(chǔ)設(shè)備將多余的電流暫時(shí)存儲(chǔ)起來，有效地解決了電能流失的問題。

7、其它設(shè)施的節(jié)能辦法

對(duì)于城市軌道交通的車站售票機(jī)也要選擇節(jié)電型的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，另外，車站的導(dǎo)向提示牌、LED大屏顯示系統(tǒng)、閘機(jī)設(shè)備等等的使用都需要建立在節(jié)能的基礎(chǔ)之上。還有車站的自動(dòng)扶梯，也應(yīng)當(dāng)使用具有變頻功能的扶梯設(shè)備，保證在無人乘坐電梯的時(shí)候，電梯能夠自動(dòng)調(diào)整為節(jié)能模式，一旦有人踏上電梯之后，電梯就能夠以正常的運(yùn)行速度工作，這樣不僅能夠降低自動(dòng)扶梯自身的損耗，而且能夠減少自動(dòng)扶梯的電能損耗，降低扶梯設(shè)備在軌道交通供電系統(tǒng)總耗能中的占比，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保目標(biāo)。

三、結(jié)束語

近幾年來，我國大力倡導(dǎo)節(jié)能減排問題，對(duì)于交通設(shè)備的能源使用問題以及環(huán)保性能我們必須重視起來，畢竟這關(guān)乎到地球上每一個(gè)生命未來的發(fā)展問題，在保證我們能夠正常的開展、使用城市軌道交通設(shè)備的前提下，我們應(yīng)當(dāng)努力研究出更加節(jié)能環(huán)保的供電系統(tǒng)，是城市軌道交通項(xiàng)目能夠更好、更強(qiáng)的發(fā)展下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡黎明.城市軌道交通供電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù)研究，2017（1）：207-208.

[2]陳志杰，毛保華，柏赟，等.城市軌道交通追蹤列車定時(shí)節(jié)能操縱優(yōu)化[J].鐵道學(xué)報(bào)，2017，39（8）：10-17.

[3]佚名.關(guān)于城市軌道交通供電系統(tǒng)節(jié)能的研究[J].節(jié)能，2018，37（11）：25-26.

[4]城市軌道交流牽引供電系統(tǒng)供電技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2018.

（作者單位：杭州杭港地鐵有限公司）