地铁能源管理系统现状及发展
【摘 要】本文主要论述了地铁能源管理系统的概念、功能及在南京地铁一号线中的实施效果，并提出了今后系统发展的方向。
【关键词】地铁能源管理系统 节能 Lonworks现场控制网络
1 能源管理系统建设背景
目前，全国有11个城市开通地铁，线路总长约1517.2公里，年耗电约45亿度，有近30个城市和地区都在进行轨道交通的规划、建设，涉及的线路项目达110多条；至2016年，我国将新建轨道交通线路89条，总建设里程为2500公里，根据这一建设速度，到2020年电耗将达到183亿度。据统计，地铁的能耗费用约占总运营成本的30%以上，以目前国内地铁的用能情况看，牵引用电约占全线用电的55%，其余45%为车站用电。随着地铁里程数的增加和电费的不断上调，地铁运营面临的节能减排压力和能耗费用压力将会越来越大，同时国家对地铁能耗的关注度也越来越高。
针对这一情况部分城市已经采取了一些能源管理措施和节能改造，但由于没有准确、实时能耗数据的支撑，难以精确量化并验证其效果，同时很多节能管理手段也因为缺少技术、管理基础难以有效全面的实施，所以需要以一套完善的能源管理系统为手段，在系统产生的详实能耗数据基础上采取针对性强的节能技术和管理措施，有利于全面提升地铁运营的能耗管理，降低成本及提高运行效益。
2 地铁能源管理系统
2.1 概念
地铁能源管理系统以空调通风系统、照明系统、扶梯/电梯系统、商业设备和供配电系统等为管理对象，通过分布式现场控制网络集成各类计量装置与监控终端，实现地铁车站及沿线附属建筑（车辆段、办公楼、宿舍、食堂、浴室等）能源数据实时在线采集和分类、分项、分户计量，并且根据地铁车站及沿线附属建筑具有固定的运营时间以及车站人流量按时间规律分布的特点，对各种用能设备进行自动化监控与节能控制，实现有效节能。同时依托能源管理系统建立能耗定额、能耗考核等一整套能源管理体系。
2.2 主要功能
能源管理系统的功能和目标如下：
（1）对地铁能耗进行分类、分项、分户精确计量，计量数据远程传输，数据采集与存储，数据统计与分析，数据发布与远传：
（2）用能诊断及节能潜力分析： 以实时监测的有功功率、电量、功率因数等实时数据为依据，进行用能质量诊断。根据能耗数据并辅各类统计分析工具，发现用能不合理的方面，挖掘节能潜力。
（3）节能效果验证：对比并分析节能（采用节能技术或节能设备后）前后的能耗数据，从而为节能效果进行定量的判定，以验证该种节能方式是否达到预期的效果，为下一步的节能指明方向。
（4）能源质量监测： 以电能质量监测为例，通过实时监测每个回路的电压、功率因数、频率、谐波等电力参数，发现能源质量异常，提示管理人员及时处理，从而确保提供给设备高质量的能源，提高设备使用寿命，降低运行成本。
（5）节能控制:
· 空调通风系统：站内多联机空调系统的节能控制。
· 照明系统：广告照明的计量和定时开关。
· 商业设备：站内商业设备用电计量收费和设备定时开关
· 供配电系统：低压电网谐波监测与节能控制。
· 办公设备：电开水炉、复印机和桌面办公设备的节能控制。
（6）系统集成:能源管理系统与信号系统的车次信息、AFC系统的客流信息、BAS系统接口以对车辆运行、客流及环境空气质量、环境温度、冷量供应与能耗之间的关系进行深入分析，为全线的节能改造和能源管理提供依据。
（7）建立能源管理体系：依托能源管理系统建立包括能耗定额、能耗管理制度、耗能设备台帐等一整套能源管理体系。
2.3 建设内容
（1）供配电：全线变电所0.4kV开关柜、车
站环控电控柜的主要回路、主变电所110kV进线、35kV进线安装多功能电力监控终端，用于监测、计量动力照明负荷、商业负荷、牵引等地铁主要用电；
（2）站内商业设备及开水炉、广告照明、多联机系统：通过安装智能插座监控站内商业设备。通过网关将多联机系统联入能源管理系统。通过多功能电表监控开水炉、广告照明等站内分散的照明、动力设备；
（3）水：通过智能水表监测全线各站的实时用水情况；
（4）通信：底层通过网络控制器建立先进的现场控制网络，站间通信依靠地铁已有的主干通信网络；
（5）能源管理系统中心：系统热备服务器负责实时数据通信和历史能耗数据接收与存储，WEB服务器与系统热备服务器通信并向最终用户提供数据统计分析服务，中心的工作站主要提供能源监管系统实时运行界面和历史数据查询服务。
2.4 实施效果
目前南京地铁一号线及南延线已建立了完整的地铁能源管理系统，该系统核心技术依托于稳定、先进的LONWORKS现场控制网络，通过该系统南京地铁获得了各供电回路详细的电力参数、各站分户电耗、各系统（如自动扶梯、空调通风系统、照明系统、商业用电等）分项电耗、各站实时水耗、各项节能措施对比数据、各类能耗统计分析报表。依托这一平台南京地铁实施了一些节能技术及管理措施，且节能效果十分明显：
（1）一号线照明节电改造（合同能源管理模式），区间照明优化改造/完善空调系统控制功能；
（2）开展用能定额管理、优化南延线车站公共区及隧道区间照明、加强基地用能管理；
（3）优化AFC设备使用、加强商业设备管理、及时处理用能异常；
（4）将商业设备、广告照明、开水炉和多联机系统纳入能源管理系统监控。
2011年南京地铁一号线及南延线动力照明共实现节电689.75万度左右，两条线路的动力照明用电为4885万度，相应节电率为14.12%，实现了综合节能率10～20％的节能目标。该系统通过了江苏省住建厅验收，及2011年度住建部科技示范工程项目验收。
3 地铁能源管理系统发展趋势
目前江苏省的《城市轨道交通能源管理系统技术规程》也已发布，随着节能工作从深度和广度两方面不断推进，能源管理系统与其它子系统集成的趋势日益明显，最终将向业主提供一体化的解决方案为目标。其内容有以下几项：
（1）系统集成：能源管理系统并不是简单的对能耗数据的记录和统计分析，而与BAS、电力监控等系统实现集成，实现变电所无人值守、控制和能耗统计的一体化。空调、灯光控制也将调用能耗数据以实现控制方案的自动调整和相应的管理考核。
（2）能源管理系统与信号、AFC系统接口获得车次和客流信息以动态分析交通与能耗的关系为运行中的节能提供可靠的决策依据。
（3）目前地铁各线之间独立管理，未来能源管理系统也必将将各线的能源管理整合到一个统一的平台，这也依赖于地铁网络信息建设的统一。
（4）在统计分析上更紧密的结合地铁运营的特点，提供独特详尽的分析手段以及多种信息发布方式以利于用户及时、高效的获得自己关心的相关数据和图表。
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