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【摘要】本文主要围绕着城市轨道交通供电系统的展开分析，讨论了城市轨道交通供电系统节能的一些有效的措施，提出了个人的一些见解，以期能够为城市轨道交通系统。
【关键词】城市；轨道交通；供电系统；节能
中图分类号：B834文献标识码： A
一、前言
城市轨道交通系统成为了城市发展过程中的一个建设的趋势，越来越多的城市开始着手建设城市轨道交通系统，因此，论述城市轨道交通系统的节能非常的具有现实意义。
二、耗电是城市轨道交通能源消耗的主要特点
城市轨道交通是一项综合复杂的系统工程，其涉及到的专业有土木、车辆、供电、通信、信号以及自动控制等。目前城市轨道交通更是应用了大量的新技术和新设备，按照目前的发展速度，轨道交通的能耗将达到一个相当的规模。而轨道交通运用的各类主要设备都靠电力驱动，为此轨道交通的耗电是节能的主要控制对象。
由于轨道交通每天都在运营，运营期间的电力消耗一般都要占到90％以上，期间一些设备维修、调试工作以及部分设备静态运行，也存在一定的电力消耗。新增的城市轨道线除上述耗电外，还添加了新增车站和车辆空调等的耗电。
通过对重庆及北京等全国各地现有的交通线路运营调查研究，发现电费占了城市轨道交通运营费的一半，且列车牵引耗电又占了总用电的一半以上，其它动力照明类耗电量不到总量的50%。
三、城市轨道交通节能意义
城市轨道交通的节能减排工作也十分重要。虽然按同等运能比较，轨道交通能耗比其他形式交通方式小，但由于其大运量的特点，使得总耗电量相当大，是耗能大户，仍有节能潜力。因此，轨道交通建设和运营在遵循以人为本，方便旅客的出行和换乘，做到“方便、快捷、准时、舒适”等原则的同时，作为重点用能单位，严格遵守《中华人民共和国节约能源法》合理用能的原则，一直致力于加强节能管理、推进技术进步、提高能源利用效率、减少环境污染方面的研究。
节能涉及道多项专业技术，应以有限的能源消耗取得最大的经济利益为目标，充分调动各方面积极因素，把节能分析、节能设计、节能管理紧密结合起来，达到降低综合能耗指标的目的。
四、城市轨道交通供电系统的节能措施分析
1、采用智能化的软件系统。在电力监控系统中加入远程抄表功能，采集供电、用电设备电量进行分类统计，便于分析各类用电设备的耗电成本，改进可控设备用电成本。电力系统中采用的能量管理软件系统EMS，是在数据采集和监视控制系统SCADA的基础上加入经济调度软件EDC、高级应用软件PAS、负荷管理软件LM等模块，根据系统采集的信息和数据进行调度分析、决策和控制，主要目标是提高对电力系统的自动控制水平，提高供电质量和改善运行的经济性。在轨道交通供电系统中可借鉴该系统的部分模块功能，对用电供电设备进行综合分析，对高耗能设备进行重点跟踪。另外，还可借鉴电力系统的智能系统和专家系统功能。
2、牵引直流系统的经济运行。城市轨道交通牵引供电系统一般采用直流供电制式，正常情况下，牵引变电所、接触网采用双机组运行、双边供电方式，接触网损耗最小。整流机组根据有功功率损耗量、无功功率损耗量选择最佳的运行方式，一般采用两台整流机组并联运行。在满足负载率和谐波的前提下，当一台牵引整流机组退出运行时，采用单机组双边供电方式，可减少牵引网的附加損耗。另外，合理确定牵引变压器的容量，其负载率在95%左右，使其高效运行，并能提高功率因数，降低空载损耗。
3、合理调整供电系统运行方式。根据城市轨道交通供电系统的具体情况编制一个晚上和前期轻负荷运行方式，用程控方式实现，操作方便，同时还有利于调整系统功率因数。如果不具备合环换电条件，晚上可停止全部整流变和系统一半配电变运行，可以减少系统三分之一的变损线损。北京地铁10号线采用了分散供电模式，在开闭所采用合环选跳功能，在进线开关和母线倒闸过程中保证了供电的连续性，倒闸操作方便灵活，更便于运行方式调整，值得借鉴。
同时，合理采用潮流分析方法。潮流分析主要用于研究运行方式、安全经济指标。供电系统初次投入运行时进行潮流分析，以便确定电压分布和功率分布，确定变压器的抽头位置和判断无功补偿量的大小，并确定正常的运行方式和防止无功过补偿现象发生，便于供电系统的经济运行。
4、变压器的节电。第三代节能型变压器S7、SL7、S9系列空载损耗下降38%～46%，负载损耗下降25%～32%。四代非晶态变压器的空载损耗较S7、S9系列下降70%～80%，负载损耗下降20%～30%。通过更换高能耗变压器以便减少输配电的损耗。另外可考虑选用变容变压器，解决初期和远期，白天和晚上的负荷差问题。
在集中供电方式中可考虑初近期和远期的主变压器、整流变压器、配电变压器台数分离，并结合共享方式考虑。在满足供电可靠性的前提下减少初期的变压器的投入数量，根据负荷变化增加变压器的数量，调度手段上可根据负荷情况变化投退变压器，方式灵活，还可减少初期投资和降低运营电能损耗。
在运行方式上尽量满足变压器和线路的经济负荷率，调整负荷曲线和平衡三相负荷，设计时合理分布，当负荷变化大时应该进行调整。变压器的负荷率偏低的问题，可考虑在轻负荷时采用一备一运的运行方式。
5、无功补偿和谐波治理
城市轨道交通动力照明配电系统存在大量感性负荷，功率因数较低。根据供电部门的相关规定，电力用户应按分区、分层、分变电所进行无功补偿，高压用户的功率因数要达到0.9以上，同时应防止向电力系统返送无功。因此，城市轨道交通供电系统应针对低压负荷采取无功补偿措施，主要是在0.4kV侧装设自动无功补偿和有源滤波装置。
五、城市轨道交通节能技术发展的重点
1、加快研发环保型高架系统技术
城市轨道交通的高架线路具有建设安全风险小、建设速度快、投资见效快、运营成本低等优点。尤其是节省运营期的能耗，高架线的运营能耗仅为地下线的0.45倍，节能效果明显。但是多数已建高架线用于大运量城市轨道交通系统上，由于采用了较大轴重A、B型车辆，已运营高架线的振动、噪声对沿线居住环境、土地的经济价值确实存在一定的负面影响。所以应该加快开展“环保型高架系统”的研究。
2、加快开发高效、低耗的新型设备与设备系统
针对城市轨道交通能耗大，能源利用效率较低的现状，最首要的工作就是抓紧开发高效、低耗的设备系统与新型设备。这里应包括设备系统和设备两个部分。设备系统的开发主要是设计单位在方案研究阶段，将系统节能作为重要的设计目标，并且勇于创新，开发研究并采用新型的各种节能方案。
3、提高城市轨道交通装备节能标准
对城市轨道交通装备的能耗标准应进行严格规定，以便在设计选型、设备采购时有据可依。
4、建立城市轨道交通设计节能标准
目前国内还没有城市轨道交通设计节能标准。城市轨道交通应根据不同地区的气候特点，逐步建立完善各种能耗标准，指导与考核工程节能设计，并作为项目审批的条件。
5、鼓励城市轨道交通采用新型能源
随着科学技术的发展，太阳能、地热能源、海洋能源等新型能源已开始应用于很多行业，对于城市轨道交通来说，属于城市公共交通，能耗量巨大，若能合理使用这些新型能源，会产生很好的经济和社会效益。我们应该紧密跟踪各种新型能源的发展状态，适时的将其引入城市轨道交通建设。
六、结束语
综上所述，城市轨道交通供电系统建设过程中，必须要重视节能工作，只有做好了城市轨道交通供电系统的节能工作，才能够令城市轨道交通供电系统运行更加顺畅。
【参考文献】
[1]于松伟,杨兴山,韩连祥,等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都:西南交通大学出版社,2011.
[2]叶大华，冯雅薇.推进轨道交通节能减排建设节约型综合交通系统[J],北京规划建设.2012，3.
[3]宋键.上海城市轨道交通"十一五"节能实施目标与策略[J].都市快轨交通2009,22(2)
【关键词】城市；轨道交通；供电系统；节能
中图分类号：B834文献标识码： A
一、前言
城市轨道交通系统成为了城市发展过程中的一个建设的趋势，越来越多的城市开始着手建设城市轨道交通系统，因此，论述城市轨道交通系统的节能非常的具有现实意义。
二、耗电是城市轨道交通能源消耗的主要特点
城市轨道交通是一项综合复杂的系统工程，其涉及到的专业有土木、车辆、供电、通信、信号以及自动控制等。目前城市轨道交通更是应用了大量的新技术和新设备，按照目前的发展速度，轨道交通的能耗将达到一个相当的规模。而轨道交通运用的各类主要设备都靠电力驱动，为此轨道交通的耗电是节能的主要控制对象。
由于轨道交通每天都在运营，运营期间的电力消耗一般都要占到90％以上，期间一些设备维修、调试工作以及部分设备静态运行，也存在一定的电力消耗。新增的城市轨道线除上述耗电外，还添加了新增车站和车辆空调等的耗电。
通过对重庆及北京等全国各地现有的交通线路运营调查研究，发现电费占了城市轨道交通运营费的一半，且列车牵引耗电又占了总用电的一半以上，其它动力照明类耗电量不到总量的50%。
三、城市轨道交通节能意义
城市轨道交通的节能减排工作也十分重要。虽然按同等运能比较，轨道交通能耗比其他形式交通方式小，但由于其大运量的特点，使得总耗电量相当大，是耗能大户，仍有节能潜力。因此，轨道交通建设和运营在遵循以人为本，方便旅客的出行和换乘，做到“方便、快捷、准时、舒适”等原则的同时，作为重点用能单位，严格遵守《中华人民共和国节约能源法》合理用能的原则，一直致力于加强节能管理、推进技术进步、提高能源利用效率、减少环境污染方面的研究。
节能涉及道多项专业技术，应以有限的能源消耗取得最大的经济利益为目标，充分调动各方面积极因素，把节能分析、节能设计、节能管理紧密结合起来，达到降低综合能耗指标的目的。
四、城市轨道交通供电系统的节能措施分析
1、采用智能化的软件系统。在电力监控系统中加入远程抄表功能，采集供电、用电设备电量进行分类统计，便于分析各类用电设备的耗电成本，改进可控设备用电成本。电力系统中采用的能量管理软件系统EMS，是在数据采集和监视控制系统SCADA的基础上加入经济调度软件EDC、高级应用软件PAS、负荷管理软件LM等模块，根据系统采集的信息和数据进行调度分析、决策和控制，主要目标是提高对电力系统的自动控制水平，提高供电质量和改善运行的经济性。在轨道交通供电系统中可借鉴该系统的部分模块功能，对用电供电设备进行综合分析，对高耗能设备进行重点跟踪。另外，还可借鉴电力系统的智能系统和专家系统功能。
2、牵引直流系统的经济运行。城市轨道交通牵引供电系统一般采用直流供电制式，正常情况下，牵引变电所、接触网采用双机组运行、双边供电方式，接触网损耗最小。整流机组根据有功功率损耗量、无功功率损耗量选择最佳的运行方式，一般采用两台整流机组并联运行。在满足负载率和谐波的前提下，当一台牵引整流机组退出运行时，采用单机组双边供电方式，可减少牵引网的附加損耗。另外，合理确定牵引变压器的容量，其负载率在95%左右，使其高效运行，并能提高功率因数，降低空载损耗。
3、合理调整供电系统运行方式。根据城市轨道交通供电系统的具体情况编制一个晚上和前期轻负荷运行方式，用程控方式实现，操作方便，同时还有利于调整系统功率因数。如果不具备合环换电条件，晚上可停止全部整流变和系统一半配电变运行，可以减少系统三分之一的变损线损。北京地铁10号线采用了分散供电模式，在开闭所采用合环选跳功能，在进线开关和母线倒闸过程中保证了供电的连续性，倒闸操作方便灵活，更便于运行方式调整，值得借鉴。
同时，合理采用潮流分析方法。潮流分析主要用于研究运行方式、安全经济指标。供电系统初次投入运行时进行潮流分析，以便确定电压分布和功率分布，确定变压器的抽头位置和判断无功补偿量的大小，并确定正常的运行方式和防止无功过补偿现象发生，便于供电系统的经济运行。
4、变压器的节电。第三代节能型变压器S7、SL7、S9系列空载损耗下降38%～46%，负载损耗下降25%～32%。四代非晶态变压器的空载损耗较S7、S9系列下降70%～80%，负载损耗下降20%～30%。通过更换高能耗变压器以便减少输配电的损耗。另外可考虑选用变容变压器，解决初期和远期，白天和晚上的负荷差问题。
在集中供电方式中可考虑初近期和远期的主变压器、整流变压器、配电变压器台数分离，并结合共享方式考虑。在满足供电可靠性的前提下减少初期的变压器的投入数量，根据负荷变化增加变压器的数量，调度手段上可根据负荷情况变化投退变压器，方式灵活，还可减少初期投资和降低运营电能损耗。
在运行方式上尽量满足变压器和线路的经济负荷率，调整负荷曲线和平衡三相负荷，设计时合理分布，当负荷变化大时应该进行调整。变压器的负荷率偏低的问题，可考虑在轻负荷时采用一备一运的运行方式。
5、无功补偿和谐波治理
城市轨道交通动力照明配电系统存在大量感性负荷，功率因数较低。根据供电部门的相关规定，电力用户应按分区、分层、分变电所进行无功补偿，高压用户的功率因数要达到0.9以上，同时应防止向电力系统返送无功。因此，城市轨道交通供电系统应针对低压负荷采取无功补偿措施，主要是在0.4kV侧装设自动无功补偿和有源滤波装置。
五、城市轨道交通节能技术发展的重点
1、加快研发环保型高架系统技术
城市轨道交通的高架线路具有建设安全风险小、建设速度快、投资见效快、运营成本低等优点。尤其是节省运营期的能耗，高架线的运营能耗仅为地下线的0.45倍，节能效果明显。但是多数已建高架线用于大运量城市轨道交通系统上，由于采用了较大轴重A、B型车辆，已运营高架线的振动、噪声对沿线居住环境、土地的经济价值确实存在一定的负面影响。所以应该加快开展“环保型高架系统”的研究。
2、加快开发高效、低耗的新型设备与设备系统
针对城市轨道交通能耗大，能源利用效率较低的现状，最首要的工作就是抓紧开发高效、低耗的设备系统与新型设备。这里应包括设备系统和设备两个部分。设备系统的开发主要是设计单位在方案研究阶段，将系统节能作为重要的设计目标，并且勇于创新，开发研究并采用新型的各种节能方案。
3、提高城市轨道交通装备节能标准
对城市轨道交通装备的能耗标准应进行严格规定，以便在设计选型、设备采购时有据可依。
4、建立城市轨道交通设计节能标准
目前国内还没有城市轨道交通设计节能标准。城市轨道交通应根据不同地区的气候特点，逐步建立完善各种能耗标准，指导与考核工程节能设计，并作为项目审批的条件。
5、鼓励城市轨道交通采用新型能源
随着科学技术的发展，太阳能、地热能源、海洋能源等新型能源已开始应用于很多行业，对于城市轨道交通来说，属于城市公共交通，能耗量巨大，若能合理使用这些新型能源，会产生很好的经济和社会效益。我们应该紧密跟踪各种新型能源的发展状态，适时的将其引入城市轨道交通建设。
六、结束语
综上所述，城市轨道交通供电系统建设过程中，必须要重视节能工作，只有做好了城市轨道交通供电系统的节能工作，才能够令城市轨道交通供电系统运行更加顺畅。
【参考文献】
[1]于松伟,杨兴山,韩连祥,等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都:西南交通大学出版社,2011.
[2]叶大华，冯雅薇.推进轨道交通节能减排建设节约型综合交通系统[J],北京规划建设.2012，3.
[3]宋键.上海城市轨道交通"十一五"节能实施目标与策略[J].都市快轨交通2009,22(2)