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轨道交通的用能以及节能思考
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□ 李国庆

  一、城市轨道交通的特点及建设的必要性
  随着世界经济社会的发展,城镇化进程加快、城市地域扩大、人口猛增、人口向城市集中成为世界范围内的共同特点,大中型城市普遍出现了人口密集、机动车数量激增、交通阻塞、环境污染严重以及能源匮乏等城市病症。城市交通是城市发展的生命线,城市交通问题已经成为影响城市的社会经济持续发展的巨大瓶颈,对此,世界各个发达国家都在积极探索有效的解决途径。
  城市轨道交通具有大运量、快速、污染少、占用城市用地少、节省能耗、安全、准时与舒适的特点。多年来世界发达国家的实践表明,只有大力发展以地铁、轻轨为主体的城市轨道交通,才是解决城市交通问题的最佳途径。
  随着我国经济的高速发展,城市规模扩大、城镇化水平不断提高、出行需求总量持续增长以及机动化水平的提高,再加上原有的道路及公共交通设施已经难以承载日益增加的车流和人流量,使得城市的交通问题愈加突出,塞车堵车成了习以为常的事情,城市交通拥堵状况日益严重,交通不畅,严重制约了社会发展和人民生活水平的提高,改善城市公共交通已经成为非常急迫的问题。为了解决好城市发展与交通之间的矛盾,我国近年来大力发展城市轨道交通事业,以缓解城市交通问题,使得城市轨道交通的建设进入了快速发展时期,城市轨道交通系统的大量建设和广泛应用已经成为必然。目前,北京、上海、广州以及深圳、南京和沈阳等城市都已有多条线路建成运营,包括这些城市在内,还有多个城市都在进行大规模的城市轨道交通的建设和筹备工作。
  自1863年1月在英国伦敦开通世界上第一条地铁以来,至2013年,世界城市轨道交通的发展己有150年的历史。己有近50个国家的330余座城市修建了城市轨道交通,线路总长度有数万公里。各大城市的地铁、轻轨、城市铁路以及新型的城市轨道交通都得到了很好的发展,为城市的客运交通和经济发展作出了重要的贡献。
  我国于1965开始进行北京地铁的建设,并于1969年建成了中国第一条地下铁道——北京地铁1号线,随后北京市又建成了地铁2号线(环线)、地铁复8线(1号线的复兴门~八王坟段)等线路。
  经过40多年的发展,中国进入了城市轨道交通的蓬勃发展时期,已成为世界上城市轨道交通发展最迅速的国家。截止到2013年12月31日,仅在中国内地就有19个城市已经建成并正式运营的城市轨道交通线路总里程达2476千米,至2015年末,全国建成并正式运营的城市轨道交通线路总里程超过3000千米。目前,全国已发展和规划发展城市轨道交通的城市总数已经超过54个,全部规划线路超过400条,总里程超过1.5万千米。
  可以看出,国内城市在面临交通问题时,正如发达国家所获得的实践经验那样,都将大力发展城市轨道交通作为解决城市交通问题的重要手段,采取了相同的做法。

  二、城市轨道交通的用能分析
  城市轨道交通全部采用电力驱动,其总的耗电量非常巨大,以北京市为例,仅2013年北京地铁运营企业所担负的线路上,综合能耗就达17.7万吨标煤,而其中电能消耗占据了50%,据估算,到“十二五”末期,北京地铁运营企业承担线路综合能耗将达21.6万吨标煤,北京地铁现在已经成为北京市主要用能单位之一。其他城市的情况与北京相比,规律相同,由此可见,城市轨道交通是名副其实的能耗大户。但从另外一个角度比较,在同等运力情况下,城市轨道交通能耗相当于小汽车的1/9、公交车的1/2,而且与这两者相比具有占地小、成本低的特点。如能解决好能耗问题,对于解决城市交通、做好城市节能减排工作具有重要的意义。
  城市轨道交通中最主要的两个用电大户是列车牵引供电系统和通风空调系统,其用电量分别占到总用电量的1/2和1/3以上,节能潜力相对最大,当然,其他设备系统也存在一定的节能潜力。

  三、城市轨道交通的用能与节能方面需重点关注的问题和对象
  从国内城市轨道交通建设与运营的实际状况来看,其用能巨大且居高不下原因有多方面,就其主要的几个方面而言有以下几个因素:
  (1)城市轨道交通用能评价标准缺失,急需建立轨道交通节能技术标准以及评估、评价体系。
  城市轨道交通的建设在国内没有一个国家级的行业管理机构,各个城市基本上是在借鉴其他地方以及国外同行建设技术和经验的基础上,按照自己的需求进行建设,并形成了自己的技术水平,虽然设计上遵循同一规范,但用能上技术措施自行其是,技术手段和措施均有自己的特点,用能水平没有一个普遍认同的评价机制和标准,在此方面研究力度严重不足,这从一定程度上制约了节能成效,需要从整个国家行业的层面建立科学合理的评价和评估机制。评价标准的缺失也亟待填补。
  (2)城市轨道交通的主要用能系统相对占比很高,需要抓住主要矛盾加大研究力度。
  城市轨道交通耗能系统多,节能优化技术前景广阔,需要抓住列车牵引以及通风空调系统等主要方面,加大技术创新力度,并为创新技术的研究尤其是应用提供强有力的支撑。
  (3)城市轨道交通现状是关注了一定的单一节能技术,但缺乏综合的、一体化的整体考虑,未形成系统性、综合性的节能解决方案。
  当前,在国家大力提倡节能减排的社会氛围下,城市轨道交通的建设与运营商也出现了一定程度的节能技术研究,但多为单一系统的技术改进与升级,有些也作了技术创新,这些都是非常好的尝试,但从各系统相互影响、相互匹配方面,缺少综合研究,节能减排的整体效果存在较大的提升空间,或者说还存在巨大的潜力,在这个方面应引起高度重视。
  (4)目前,城市轨道交通能耗的基础数据零散,急需建立能耗大数据库和能源管控平台,以提升能源管理水平、降低运营成本。
  当今信息技术高速发展,各地城市轨道交通运营的数量越来越多,在此条件下,非常有必要建立高层次的数据共享机制,并以此互相借鉴参考,推动节能工作的水平。
  (5)目前城市轨道交通设备的发展上缺乏按照城市轨道交通自身的规律研发设备和产品的动力,尤其是应用平台。
  国内城市轨道交通发展速度和力度空前高涨,甚至已经超过了国外上世纪60和70年代发展高峰时的总和,但在设备与产品的应用上,仍然更多地沿袭着市面上已有设备尽量予以应用的做法。但这些产品出现的初衷基本不是为满足城市轨道交通的需要。大家应站在适应城市轨道交通自身需求并有利于节能的角度,研发和应用相应设备与产品。这方面的需求和市场是巨大的,发改委曾研究城市轨道交通装备与制造业的发展战略,这是非常好的思路,应予以落实和落地。
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