城市軌道交通作為公眾交通服務(wù)項目幾乎是不存在盈利的，其建設(shè)投資高、運營成本高，是個高虧損、高補貼的行業(yè)。城市軌道交通能源消耗成本通常占運營直接成本的30％ 以上。與此同時我國面臨非常嚴峻的能源安全和環(huán)境壓力，政府正大力推行節(jié)能減排戰(zhàn)略。

　　為了響應(yīng)政府大力推行節(jié)能減排戰(zhàn)略，推進城市軌道交通節(jié)能降耗，提高城市軌道交通用能效率，降壓軌道交通運營成本，建立地鐵能源管理系統(tǒng)已經(jīng)是當務(wù)之急。城市軌道交通是大運量的交通運輸系統(tǒng)，也是耗能大戶。作為重點用能單位，應(yīng)按照科學(xué)用能的原則，加強節(jié)能管理，提高能源利用效率。節(jié)能工作應(yīng)該講求實效和重視節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，挖掘節(jié)能潛力。能源管理系統(tǒng)能幫助地鐵運營單位方便地取得各類、各項、各戶的用能狀況分析數(shù)據(jù)，從中找出各用能環(huán)節(jié)的真正問題，并制定行之有效的節(jié)能措施。

　　1、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)簡述

　　城市軌道交通能源管理系統(tǒng)簡單的說就是對軌道交通運營消耗的能源(如：電、水、燃氣、燃油、熱力、冷量)進行監(jiān)測、記錄、分析。實時監(jiān)測各種能源的詳細使用情況，為節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù)，促進管理水平的提高，降低運營成本，使能源充分合理使用，控制浪費，達到節(jié)能減排，提高用能效率的目的。能源管理系統(tǒng)為城市軌道交通的能源在線計量、能源質(zhì)量監(jiān)測、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、節(jié)能潛力分析、節(jié)能控制、節(jié)能效果驗證以及能耗數(shù)據(jù)管理及上傳等方面提供科學(xué)的技術(shù)手段?？梢劳心茉垂芾硐到y(tǒng)建立能耗定額、能耗考核等一整套能源管理體系。

　　2、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　城市軌道交通能源管理系統(tǒng)主要由中心級能源管理系統(tǒng)、車站級能源管理系統(tǒng)、智能表計以及相互聯(lián)系的通信網(wǎng)絡(luò)組成。城市軌道交通能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 城市軌道交通能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2．1 中心級能源管理系統(tǒng)

　　中心級能源管理系統(tǒng)采用雙機冗余系統(tǒng)，熱備用方式，并設(shè)置WEB服務(wù)器，接人辦公自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用戶可利用辦公自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對能源管理系統(tǒng)的瀏覽查看。

　　中心級能源管理系統(tǒng)主要由主備系統(tǒng)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、操作員工作站、維護工作站、打印機、防火墻、交換機等設(shè)備組成。中心級通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)技術(shù)組建，網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介采用屏蔽雙絞線或光纖，通信傳輸速率不小于100 Mbps。

　　2．2 車站級能源管理系統(tǒng)

　　車站級能源管理系統(tǒng)主要由車站級工作站、交換機、數(shù)據(jù)采集終端等設(shè)備組成。車站級通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合的方式，獨立于變電所綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)單獨設(shè)置。

　　車站級工作站與數(shù)據(jù)采集終端之間通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)技術(shù)組建，網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介采用屏蔽雙絞線，通信傳輸速率不小于10 Mbps。車站級工作站一般僅設(shè)置在較大規(guī)模車站、車輛段和停車場。

　　數(shù)據(jù)采集終端與智能表計之間通信網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線技術(shù)組建，通信接口采用RS485或Lonworks，通信協(xié)議采用Modbus或Lontalk。數(shù)據(jù)采集終端通常根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境選用機架式或壁掛式，關(guān)鍵部分冗余設(shè)計。數(shù)據(jù)采集終端支持多種本地和遠傳通信方式，支持一發(fā)多收，支持各種智能表計通信規(guī)約，設(shè)有內(nèi)部存儲器，失電后數(shù)據(jù)不丟失。

　　城市軌道交通作為公眾交通服務(wù)項目幾乎是不存在盈利的，其建設(shè)投資高、運營成本高，是個高虧損、高補貼的行業(yè)。城市軌道交通能源消耗成本通常占運營直接成本的30％ 以上。與此同時我國面臨非常嚴峻的能源安全和環(huán)境壓力，政府正大力推行節(jié)能減排戰(zhàn)略。

　　為了響應(yīng)政府大力推行節(jié)能減排戰(zhàn)略，推進城市軌道交通節(jié)能降耗，提高城市軌道交通用能效率，降壓軌道交通運營成本，建立地鐵能源管理系統(tǒng)已經(jīng)是當務(wù)之急。城市軌道交通是大運量的交通運輸系統(tǒng)，也是耗能大戶。作為重點用能單位，應(yīng)按照科學(xué)用能的原則，加強節(jié)能管理，提高能源利用效率。節(jié)能工作應(yīng)該講求實效和重視節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，挖掘節(jié)能潛力。能源管理系統(tǒng)能幫助地鐵運營單位方便地取得各類、各項、各戶的用能狀況分析數(shù)據(jù)，從中找出各用能環(huán)節(jié)的真正問題，并制定行之有效的節(jié)能措施。

　　1、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)簡述

　　城市軌道交通能源管理系統(tǒng)簡單的說就是對軌道交通運營消耗的能源(如：電、水、燃氣、燃油、熱力、冷量)進行監(jiān)測、記錄、分析。實時監(jiān)測各種能源的詳細使用情況，為節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù)，促進管理水平的提高，降低運營成本，使能源充分合理使用，控制浪費，達到節(jié)能減排，提高用能效率的目的。能源管理系統(tǒng)為城市軌道交通的能源在線計量、能源質(zhì)量監(jiān)測、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、節(jié)能潛力分析、節(jié)能控制、節(jié)能效果驗證以及能耗數(shù)據(jù)管理及上傳等方面提供科學(xué)的技術(shù)手段?？梢劳心茉垂芾硐到y(tǒng)建立能耗定額、能耗考核等一整套能源管理體系。

　　2、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　城市軌道交通能源管理系統(tǒng)主要由中心級能源管理系統(tǒng)、車站級能源管理系統(tǒng)、智能表計以及相互聯(lián)系的通信網(wǎng)絡(luò)組成。城市軌道交通能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 城市軌道交通能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2．1 中心級能源管理系統(tǒng)

　　中心級能源管理系統(tǒng)采用雙機冗余系統(tǒng)，熱備用方式，并設(shè)置WEB服務(wù)器，接人辦公自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用戶可利用辦公自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對能源管理系統(tǒng)的瀏覽查看。

　　中心級能源管理系統(tǒng)主要由主備系統(tǒng)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、操作員工作站、維護工作站、打印機、防火墻、交換機等設(shè)備組成。中心級通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)技術(shù)組建，網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介采用屏蔽雙絞線或光纖，通信傳輸速率不小于100 Mbps。

　　2．2 車站級能源管理系統(tǒng)

　　車站級能源管理系統(tǒng)主要由車站級工作站、交換機、數(shù)據(jù)采集終端等設(shè)備組成。車站級通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合的方式，獨立于變電所綜合自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)單獨設(shè)置。

　　車站級工作站與數(shù)據(jù)采集終端之間通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)技術(shù)組建，網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介采用屏蔽雙絞線，通信傳輸速率不小于10 Mbps。車站級工作站一般僅設(shè)置在較大規(guī)模車站、車輛段和停車場。

　　數(shù)據(jù)采集終端與智能表計之間通信網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線技術(shù)組建，通信接口采用RS485或Lonworks，通信協(xié)議采用Modbus或Lontalk。數(shù)據(jù)采集終端通常根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境選用機架式或壁掛式，關(guān)鍵部分冗余設(shè)計。數(shù)據(jù)采集終端支持多種本地和遠傳通信方式，支持一發(fā)多收，支持各種智能表計通信規(guī)約，設(shè)有內(nèi)部存儲器，失電后數(shù)據(jù)不丟失。

　　3、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)表計配置

　　軌道交通能源管理系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)能源的種類配置相應(yīng)的能耗計量器具，如智能電表、水表、燃氣表、燃油表、冷(熱)量表等。

　　3．1 智能電表的配置方案

　　智能電表配置方案應(yīng)符合下列要求：

　　(1)主變電所主變壓器高壓進線及中壓母線進線、車站變電所中壓饋線應(yīng)設(shè)置智能表計，采集全線總電耗、牽引用電總電耗，并可通過計算得出變壓器損耗及線路損耗。

　　(2)車站變電所應(yīng)設(shè)置智能電表的低壓配電回路：低壓總進線回路、工作照明、節(jié)電照明、廣告照明、區(qū)間照明、給排水泵、電梯和自動扶梯、屏蔽門、公共區(qū)域空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)備及管理用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、VRV空調(diào)、隧道風(fēng)機、商業(yè)用電。

　　車站變電所宜設(shè)置智能電表的低壓配電回路：變電所用電、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、ISCS系統(tǒng)、AFC系統(tǒng)、BAS系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)等特殊用電。

　　(3)車站環(huán)控電控室應(yīng)設(shè)置智能電表的低壓配電回路：空調(diào)機組、排風(fēng)機、送風(fēng)機、冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機。

　　(4)控制中心、車輛段、綜合基地及其他沿線建筑的商業(yè)跟隨式降壓變電所、配電室按電能分項設(shè)置智能電表。

　　(5)控制中心應(yīng)設(shè)置辦公樓宇的各租賃單位等分

　　戶智能電表；控制中心可設(shè)置樓層、部門、辦公室等分戶智能電表。

　　車輛段及綜合基地應(yīng)設(shè)置以下分戶智能電表：綜合辦公樓、檢修庫、維修車間、食堂、泵房等。

　　(6)電力功率不低于10 kW 的用電回路宜設(shè)置智能電表，其他設(shè)施(如景觀照明、開水爐、分體空調(diào)等)宜設(shè)置智能電表。

　　3．2 智能水表的配置方案

　　車站、控制中心、車輛段及綜合基地等總進水、各主要分項進水應(yīng)設(shè)置智能水表；車站等駐場商戶進水應(yīng)設(shè)置智能水表；其他耗水量大的分支用水管路或用水設(shè)備前端。

　　3．3 智能燃氣表的配置方案

　　智能燃氣表應(yīng)在控制中心、車輛段及綜合基地等總進氣設(shè)置。

　　3．4 智能燃油表的配置方案

　　智能燃油表應(yīng)在車輛段及綜合基地等儲油庫出油管路設(shè)置。

　　3．5 智能冷(熱)量表的配置方案

　　(1)控制中心、車站、車輛段及綜合基地等的制冷機組的冷媒管路或制熱機組／鍋爐的熱媒管路應(yīng)設(shè)置智能冷(熱)量表。

　　(2)市政集中供熱管路應(yīng)設(shè)置熱量表。

　　4、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)功能設(shè)置

　　4．1 中心級能源管理系統(tǒng)功能設(shè)置

　　中心級軌道交通能源管理系統(tǒng)應(yīng)配置以下主要功能。

　　(1)數(shù)據(jù)采集與處理功能

　　系統(tǒng)從車站級能源管理系統(tǒng)采集的各種測量、計量信息至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，用戶可以利用各種實時數(shù)據(jù)(或歷史數(shù)據(jù))和報表組態(tài)工具對數(shù)據(jù)進行選擇、組合、累積、統(tǒng)計等加工處理，生成各種報表。同時具備能源評估功能及節(jié)能分析功能。

　　(2)顯示及打印功能

　　通過人機界面在監(jiān)視器上動態(tài)顯示各種測量、計量曲線，按照一定周期自動刷新?？蓪Ω鞣N測量、計量的極值和出現(xiàn)時間進行統(tǒng)計，并可對監(jiān)視器畫面進行拷貝或打印。

　　(3)系統(tǒng)管理功能

　　系統(tǒng)管理功能主要包括：權(quán)限管理功能，數(shù)據(jù)查詢、備份、還原功能，對時功能，網(wǎng)絡(luò)管理及維護功能。

　　(4)web瀏覽功能

　　系統(tǒng)通過web服務(wù)器接入辦公自動化系統(tǒng)，具有訪問權(quán)限的用戶可通過辦公自動化系統(tǒng)采用web瀏覽器查看能源管理系統(tǒng)的相關(guān)信息。

　　4．2 車站級能源管理系統(tǒng)功能設(shè)置

　　車站級能源管理系統(tǒng)的主要功能為自動分類、分項、分戶采集各監(jiān)管供電回路的電參量、用水量、燃氣用量、燃油用量和冷(熱)量，存儲最近的歷史數(shù)據(jù)，并通過通信通道傳輸至中心級能源管理系統(tǒng)。

　　5、城市軌道交通能源管理系統(tǒng)集成方案

　　評價能源是否有效利用不僅需要了解各種能源在各個方面的消耗量，而且需要了解軌道交通的運營情況、外部環(huán)境條件，需設(shè)置與其他相關(guān)系統(tǒng)的接口才能合理有效地分析節(jié)能情況。如牽引的用電與地鐵列車運行相關(guān)，需設(shè)置與信號系統(tǒng)接口；車站照明用電與車站人流量相關(guān)，需設(shè)置與AFC系統(tǒng)接口；通風(fēng)空調(diào)的用電與環(huán)境相關(guān)，需設(shè)置與BAS系統(tǒng)接口；控制中心、車輛段的能源消耗量與人員配備和運行管理情況相關(guān)，需設(shè)置與OA系統(tǒng)接口，等等。能源管理系統(tǒng)可單獨設(shè)置，也可由綜合監(jiān)控系統(tǒng)在車站級以上系統(tǒng)集成。目前國內(nèi)城市軌道交通已普遍設(shè)置綜合監(jiān)控系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在控制中心通常與其他系統(tǒng)互聯(lián)并共享相關(guān)信息。因此，無論是從節(jié)約硬件成本出發(fā)，還是減少系統(tǒng)接口出發(fā)，都應(yīng)該優(yōu)先考慮由綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成能源管理系統(tǒng)，以助于提高資源利用效率。

　　6、結(jié)語

　　城市軌道交通在滿足公共交通功能需求的同時，應(yīng)按照合理用能和高效用能的原則，推進先進節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，加強節(jié)能管理和能耗控制。設(shè)置城市軌道能源管理系統(tǒng)的目的是建立一個分類、分項、分戶采集和統(tǒng)計的監(jiān)測系統(tǒng)，覆蓋軌道交通運營消耗的電、水、燃氣、燃油、冷(熱)量。通過結(jié)合運營情況和外部環(huán)境，分析節(jié)能潛力，制定和完善運營管理措施，以提高能源利用效率，降低運營成本。同時也可以利用能源管理系統(tǒng)充分了解軌道交通用電負荷特性、供電質(zhì)量等，為后續(xù)軌道交通的設(shè)計(如變壓器配置、節(jié)能設(shè)備選型等)提供重要參考依據(jù)，從系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)層面提升能源利用水平。