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哈尔滨地铁运营节能管理的有效措施

2021-05-17 372 上传者：管理员

摘要：近年来，我国地铁运营规模迅速发展，随之而来的地铁运营可持续发展问题、运营成本问题越来越突出，而在地铁运营中能耗成本更是一项不容忽视的刚性支出。从成本构成比例看，一般能耗成本占总运营成本15%以上，其中13%以上来自用电成本。对此，国内地铁运营企业和设计研究单位不断创新研究，在节能降耗方面提出了一系列解决方案。例如，郑州地铁通过建立数学模型，优化车站售票设备开启数量，达到节能目的；天津地铁通过优化风机和冷水流量模式进行节能；厦门地铁通过开展轨道列车空调节能性及舒适性优化设计研究，降低列车空调系统能耗；天津地铁研究了车站节能检测判定坐标系；沈阳地铁开展车站LED照明能耗情况计算；北京城建设计发展集团对严寒地铁通风节能进行分析，提出寒地地铁节能考虑因素，等等。哈尔滨地铁总结了近几年的管理情况，在节能改造、设备管理、指标控制、能耗分析等方面进行节能管理实践，形成了以绩效节能指标控制为主线的节能管理机制，开展了最小用电单位能耗分析、关键设备启停设定、高耗能设备参数调整、车站区域客流分析、节能设备应用等多项节能管理工作，为城市轨道交通运营可持续发展奠定了研究基础。

关键词：
地铁
节能改造
节能效果
节能降耗
责任体系
运营管理
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近年来，我国地铁运营规模迅速发展，随之而来的地铁运营可持续发展问题、运营成本问题越来越突出，而在地铁运营中能耗成本更是一项不容忽视的刚性支出。从成本构成比例看，一般能耗成本占总运营成本15%以上，其中13%以上来自用电成本。对此，国内地铁运营企业和设计研究单位不断创新研究，在节能降耗方面提出了一系列解决方案。例如，郑州地铁通过建立数学模型，优化车站售票设备开启数量，达到节能目的；天津地铁通过优化风机和冷水流量模式进行节能；厦门地铁通过开展轨道列车空调节能性及舒适性优化设计研究，降低列车空调系统能耗。

天津地铁研究了车站节能检测判定坐标系；沈阳地铁开展车站LED照明能耗情况计算；北京城建设计发展集团对严寒地铁通风节能进行分析，提出寒地地铁节能考虑因素，等等。哈尔滨地铁总结了近几年的管理情况，在节能改造、设备管理、指标控制、能耗分析等方面进行节能管理实践，形成了以绩效节能指标控制为主线的节能管理机制，开展了最小用电单位能耗分析、关键设备启停设定、高耗能设备参数调整、车站区域客流分析、节能设备应用等多项节能管理工作，为城市轨道交通运营可持续发展奠定了研究基础。

一、哈尔滨地铁概述

1. 线路规划建设

哈尔滨城市轨道交通线网规划为“九线一环”总计10条线路，总规划里程为340公里。其中，1号线至7号线的226.3公里为近期建设线路，已纳入到城市总体规划（2010—2020),8、9、10号线的113.7公里为远期建设线路。2012年6月，国家发改委批复了哈尔滨城市轨道交通第一期建设规划调整方案，规划期限从2008年至2018年，包括1号线一期、二期、三期，2号线一期，3号线一期、二期3条线路共6个项目，总建设里程为89.58公里，总投资为562.2亿元。预计2号线一期，3号线一期、二期线路从2021年至2023年陆续开通运营。

2. 运营管理

目前，1号线一、二、三期和3号线一期已开通运营，总运营里程为31.62公里。具体如下：1号线一期、二期工程，线路起自哈南站，终点至哈东站，全长17.48公里，设站18座，1座哈南停车场、1座太平桥车辆段，于2013年9月正式通车运营。3号线一期工程，线路为3号线工程（环线）中的一部分，起自城乡路站，终点至医大二院站，全长为5.447公里，设站5座，于2017年1月正式通车运营。1号线三期工程，线路是1号线一期、二期工程向平房区的延长线，起自哈南站，终点至新疆大街站，全长为8.7公里，设5座车站，于2019年4月正式通车运营。

为构建哈尔滨市轨道交通“十字+环线”的基本网络化格局，实现线网运营领域多元化发展和新技术应用，哈尔滨地铁结合实际确立了“运营事业总部管理统领+分线主抓生产”的扁平化设置思路，拟定了组织架构模型，明确总部14个内设职能部门、2个生产运转体系、3大运营生产执行机构，各运营分公司分设4个职能部门和7个生产车间的三级管理模式。

二、节能降耗管理

1. 构建运营能耗指标责任体系

完善了《节能降耗管理办法》，定期开展节能活动，建立以线路为单位的独立能耗指标体系，开展分级能耗对标评比，设定节能激励值进行浮动管理，进行节能指标进一步细化，按照车公里能耗指标、车站日均照明能耗进行逐项分解，将能耗控制指标落实到具体部门。针对牵引方面指标按照行车里程控制，动力照明指标按照用电单元进行控制，将年度指标分解到月度，将月度指标分解到责任单位，实施月度分析对标。

2. 运营设备节能改造

(1）车辆基地运用组合库LED改造。哈尔滨地铁车辆中心在强化节能管理的基础上，进一步推进节能降耗改造工作，完成运用组合库金卤灯改造工作，更换了既保证照度要求，节能效果更好的LED灯。运用组合库共有金卤灯827盏，照明面积12000平方米，通过充分利用运营结束后的施工天窗时间，用3个月时间完成全部灯具改造工作。初步测算预计全年总节电量约28.7万度，电费约18万元。此外，从设备运维成本角度分析，原来使用的金卤灯具平均寿命为3000小时，LED使用寿命约为10000小时，按照10年使用备件更换来计算，可节约18万元。

(2）车站BAS照明模式改造。根据GB/T16275《城市轨道交通照明》的6.1.4设计规范要求，“一般工作场所备用照明照度值不应小于正常照明照度值的10%”。哈尔滨地铁以地铁1号线和兴路站为试点，对全线14座车站BAS照明模式实施控制改造，按照使用情况对站厅、站台、通道、出入口、客服中心、售票机及检票口等各个区域的照明分别进行照度调整，现已正式投入使用，目前全线各车站均在原有照明节能模式基础上关闭了部分照明回路。按照实际测算，平均每座车站的日节约电量约为32千瓦时，电费按0.66元/度，每日每座车站节约电费为22.4元，月度平均节能预估为1.3万千瓦，每年约节电5.5万元。从设备运维成本角度分析，车站灯具使用率由原来的80%降低到45%，适度延长了灯具的使用寿命。

3. 车站设备使用管理

(1）车站客流等级划分。车站按客流划分为五个等级，参照车站年度日均乘降量进行划分，剔除新线新近开通因素导致客流可比性差的情况，将目前已开通地铁1号线、3号线运营27座车站进行客流等级划分。划分标准为：一级客流，日均乘降量为5.5万人次及以上；二级客流，日均乘降量为3万（含）～5.5万人次；三级客流，日均乘降量2万（含）～3万人次；四级客流，日均乘降量为1万（含）～2万人次；五级客流，日均乘降量为1万人次以下。

(2)AFC设备使用管理。通过对TVM设备使用时间、使用频次、工作状态等进行数据采集，对TVM使用合理性进行分析。参照车站等级、客流高峰、平峰、低峰时间、乘客购票习惯等因素调整TVM投入运行数量及时间，在满足乘客使用的前提下，提高TVM的使用效率。通过对使用频次、时间、区域分析，合理控制运行时间、数量，各站制定不同区域高峰、平峰、低峰AFC设备使用时间表和临时处置措施，从而达到节能降耗目的，同时降低设备维护成本。

(3）电扶梯设备使用管理。(1)进一步精确电梯运行转换模式间隔时间，结合电梯提升高度，将允许时间调整至40～50秒；(2)将1号线三期低耗运营车站的14台出入口扶梯设备停用；(3)调整维保时段。车站将维保的工作安排在日间运营的平峰或低峰时段，以减少设备的运行时间能耗及停运后用于维保时照明电量的损耗；(4)参考运营客流量，合理制订针对客流情况各出入口及站厅区域扶梯采用运行模式或停止运行模式使用时间段，适当关停部分电梯设备。车站参照上述措施来制订车站设备运作形式。

(4）车站照明模式使用管理。全线各车站通过分析客流在车站的分部情况，结合车站BAS照明控制改造情况，采取客流与照明结合的方式，区分不同照明节能模式的适用时段和车站适用区域，加强了照明与客流的匹配性。

4. 车站用电分析

以车站为管理单元开展月度用电情况分析，对整体用电、专项用电、指标对照进行统计管理，通过分析查找用电量偏差所在的原因，进行重点关注，制定必要的管控措施。

5. 高耗能设备参数调整

(1）电伴热设备参数调整。为解决消防水结冰问题，对消防水系统管线采取了温度控制措施，结合气温环境变化对消防电伴热系统进行研究，并采取系列措施开展节能工作：(1)通过对电伴热系统启停参数的设置，降低系统动作频次及运行时间；(2)对区间电伴热系统原则上对温度较平稳、无冻害隐患发生的区间电伴热系统停止运行；(3)对出入口泄水的管道停止电伴热系统的运行。

(2）热风幕设备参数调整。热风幕是哈尔滨冬天的重要保暖措施，地铁初期建设采取类似方式进行防寒，后期逐步总结，对热风幕启动时间研究、保温方式进行调整，采取以下措施进行节能：(1)通过防寒门帘、风亭保温盖板等保暖措施，降低车站热能的损耗；(2)在满足广大乘客需求的前提下，根据季节变化及车站的实际情况明确热风幕的运行标准。

(3）通风系统设备运行调整。根据车站各系统房间温度情况，特别是弱电机房温度控制情况，采取通风系统设备运行时间调整：(1)加大对冷水机组、风机等设备的调控，减少设备开启时间，且根据各设备房间情况各通风方式以节能模式为主；(2)根据室外天气情况实行季节性各车站照明时间表调整，保证线网各车站照明节能。

6. 用电计划分析

2020年黑龙江省内电力交易按月度对用电单位执行偏差考核，偏差考核以交易单元为单位进行，月度电量允许偏差为±5%。在电力部门对用电单位执行月度考核且偏差小的条件下，哈尔滨地铁充分利用国家电网APP和内部数据统计，及时掌握用电设备的运行时间、运行规律，合理分析每月用电量情况，现场关注重点用电设备使用情况，开展月度用电量科学预测，按时上报月度用电计划。从目前电量估算上看，每月基本能将偏差控制在±5%内。

三、节能效果分析

1. 能耗情况对比分析

通过对2017—2019年能耗情况对比分析发现，牵引能耗增加的原因：(1)1号线和3号线最小行车间隔进行了压缩，由2017年5分40秒压缩到2019年4分30秒，3号线最小行车间隔由2017年15分压缩到2019年8分40秒；(2)1号线、3号线上线列车均增加1列；(3)运营末班车时间由21:00分改为21:30分两端对发，运营里程的增加带来了牵引能耗的增加。

动力照明减少原因：(1)冷水机组整体较之前少开启一个月，大系统风机在雨季时关停使用，运行时间整体缩短2小时，重点设备房间综合考虑温度等因素每日开启时间缩短1～4小时，其他各房间缩短1～6小时；(2)照明方面。2019年以1号线和兴路站为试点，对全线13座车站进行BAS照明模式改造，全线各车站均在原有照明节能模式基础上关闭了部分回路；三是热风幕方面。在满足乘客需求和车站正常运行的前提下，对运行时间进行严控，较前两年关闭时间提前了1个月左右。

2. 节能措施效果分析

通过对比2019—2020年动力照明和牵引能耗用电量情况，发现牵引能耗减少原因，并根据客流情况，多次优化列车运行图降低牵引能耗。以可控制运营里程、增加运能匹配的角度出发优化牵引能耗利用。动力照明减少原因：(1)调整了公共区通风系统及设备机房通风系统和制冷设备，公共区通风系统改为每日运行2小时，同时开启机械通风节能模式（2台风机），主要设备机房通风系统和制冷设备由平均每日22小时缩短至20小时；(2)通过对电伴热系统启停参数的设置，降低系统动作频次及运行时间；(3)对新加装的扶梯设备，参照原有设备的运行模式，对运行时间及相应设备参数进行调整；(4)通过QC课题的方式，分析研究TVM设备的使用状态、使用频次，合理制定设备投入运行的时间，提高设备的运行效率，进一步降低设备维护、维修人工及物料成本。

四、总结

哈尔滨地铁的节能管理实践表明：一方面从设备功能实际出发，深入开展设备运行节能，同时考虑新技术的使用对直接电耗减少和运维两方面的情况；另一方面从管理入手，加强设备实际运行时间的管理，将用电节能实际效果直接体现到最小管理单元，充分发挥调动员工的节能积极性，营造节能管理的工作氛围。下一步，企业在节能管理方面需要充分利用信息技术手段，精确定位能耗设备，掌握各设备能耗情况，将精准查找可节能的环节进行节能控制作为运营管理的主要方向。

文章来源：王英龙,毛旭辉,张慧,耿志超,房晓婷.哈尔滨地铁运营节能管理实践[J].交通企业管理,2021,36(03):21-23.