地鐵節(jié)能為何難推進(jìn)

單素敏

北京地鐵4號(hào)線及大興線目前投入使用的所有列車均具有再生電利用功能

2015年入伏之后，北京進(jìn)入連日高溫?zé)峥灸Ｊ?，受此影響，全市用于空調(diào)降溫的電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)明顯。

作為城市交通大動(dòng)脈，目前已開(kāi)啟“全空調(diào)時(shí)代”的地鐵，運(yùn)行用電量也到了一年中的峰值期。這將是一筆不小的支出，同時(shí)也給用能單位增加了節(jié)能減排的壓力。

據(jù)測(cè)算，北京市軌道交通2015年的用電量將達(dá)到14億度，約相當(dāng)于73萬(wàn)戶三口之家一年的用電量。

“參照北方某市的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在地鐵全部運(yùn)營(yíng)成本中，電力費(fèi)約占到41%?！北本┏墙ㄔO(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)）第五設(shè)計(jì)所總工程師孟鑫向《瞭望東方周刊》介紹。

同方泰德國(guó)際科技（北京）有限公司（以下簡(jiǎn)稱同方泰德）技術(shù)負(fù)責(zé)人常晟則告訴《瞭望東方周刊》，如果采取節(jié)能改造措施，單從經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)看，削減的運(yùn)營(yíng)成本將不止是電力費(fèi)，還有占比達(dá)25%的維修費(fèi)用。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)節(jié)能的前提一定是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。

以北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)和同方泰德為代表的節(jié)能公司，多年來(lái)已形成多種節(jié)能技術(shù)方案，可以提高軌道交通用能效率、減少能源消耗、減輕運(yùn)營(yíng)成本，目前在北京已有多條地鐵線路、站點(diǎn)節(jié)能改造的成功案例。

然而，受困于相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)的缺失和市場(chǎng)機(jī)制、商業(yè)模式的不完善等原因，多數(shù)幾經(jīng)論證可行的技術(shù)方案卻找不到用武之地，只能停留在圖紙上或被埋沒(méi)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

最綠色的能耗大戶

城市軌道交通以運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、節(jié)約能源和用地等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最綠色的交通方式。

孟鑫給本刊記者提供的一份報(bào)告顯示，同等運(yùn)力條件下軌道交通的能耗僅相當(dāng)于小汽車的九分之一、公交車的二分之一。因此，把優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨干的公共交通系統(tǒng)作為解決城市交通問(wèn)題的根本出路，是世界各國(guó)的普遍共識(shí)。

軌道交通主要包含地鐵、輕軌、單軌、有軌電車等7大制式系統(tǒng)，其中地鐵建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本最高，但優(yōu)勢(shì)也最大，國(guó)內(nèi)有條件的大城市和省會(huì)城市一直把地鐵交通作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)先領(lǐng)域，所以在軌道交通系統(tǒng)中占比最高。

中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2014年末，全國(guó)22個(gè)城市共開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的軌道交通總里程數(shù)達(dá)3173公里，其中分布在20個(gè)城市的地鐵運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度為2361公里，占74.4%。

由于運(yùn)量大，軌道交通盡管最綠色，耗能量也巨大。

同方泰德2013年參與北京地鐵8號(hào)線森林公園南門站的通風(fēng)空調(diào)節(jié)能改造。圖為森林公園南門站車站大廳

以深圳為例，深圳地鐵1號(hào)線、2號(hào)線和5號(hào)線的年能耗量達(dá)4.47億度電，占全市所有用電量的6.3‰?！耙簿褪钦f(shuō)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)的深圳地鐵毫無(wú)疑問(wèn)是全市的耗能大戶?！背ｊ筛嬖V本刊記者。

北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司（以下簡(jiǎn)稱北京地鐵公司）設(shè)備部副部長(zhǎng)王勝利也向《瞭望東方周刊》介紹，“2014年北京地鐵公司的綜合能耗超過(guò)16萬(wàn)tce（噸標(biāo)準(zhǔn)煤），其中電力消耗11億度?！?/p>

從全國(guó)情況來(lái)看，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布的《城市軌道交通2014年度統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告》稱，2014年全年，城市運(yùn)營(yíng)軌道交通線路總能耗94億度電。按每度1元錢的電價(jià)計(jì)算，電費(fèi)達(dá)90多億元。

對(duì)照這份報(bào)告中的另一組數(shù)據(jù)，“城軌交通行業(yè)平均每車公里虧損12.7元左右”，不難得出這樣一個(gè)結(jié)論：如果能夠通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新奪回10%的能量，就是一筆很大的財(cái)富。

高耗能帶來(lái)的高運(yùn)行成本，隨著全國(guó)地鐵線網(wǎng)的快速擴(kuò)展，還在同步攀升。

據(jù)了解，到2020年，全國(guó)79個(gè)城市規(guī)劃的軌道交通總里程將達(dá)到13385公里，其中純地下鐵約7000多公里?！叭绻凑宅F(xiàn)行的能耗數(shù)據(jù)測(cè)算，就意味著到2020年軌道交通能耗還將翻兩番?！背ｊ晒浪?。

節(jié)能兩大抓手

無(wú)論從綠色低碳的發(fā)展要求，還是地鐵運(yùn)營(yíng)公司本身減輕運(yùn)營(yíng)成本的角度來(lái)考量，地鐵節(jié)能利國(guó)利民毋庸置疑。怎么做，則要根據(jù)地鐵能耗特點(diǎn)找抓手。

軌道交通系統(tǒng)總能耗主要包括電、燃?xì)?、燃油、水等能源，其中主要為電力消耗，而電耗的?gòu)成以列車牽引用電和通風(fēng)空調(diào)用電占比最大。在北方城市，牽引與通風(fēng)空調(diào)用電占軌道交通總能耗的比重分別為50%和35%左右，在高溫期更長(zhǎng)的南方城市，通風(fēng)空調(diào)用電會(huì)更多。其他如電扶梯、照明等用能共占比不超過(guò)20%。

列車牽引和通風(fēng)空調(diào)用能最大，也意味著節(jié)能潛力最大，針對(duì)這兩項(xiàng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用前景也最廣闊。

“就節(jié)能改造而言，通風(fēng)空調(diào)、照明具有施工方便、技術(shù)成熟、節(jié)能量大且易于評(píng)估等優(yōu)勢(shì)，所以北京地鐵公司將其列為‘十二五節(jié)能改造的重點(diǎn)?！蓖鮿倮麑?duì)本刊記者介紹。

2011年底正式載客試運(yùn)營(yíng)的北京地鐵9號(hào)線上，負(fù)責(zé)節(jié)能設(shè)計(jì)的北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)在北京西站站、六里橋東站采用了直接蒸發(fā)式的空調(diào)系統(tǒng)，將制冷劑輸送到空調(diào)末端對(duì)空氣降溫除濕，省去了空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，從而大大節(jié)約了冷凍水長(zhǎng)距離輸送的能耗。

因?yàn)橄到y(tǒng)簡(jiǎn)化、效率大幅提高，“北京西站站空調(diào)節(jié)電率超過(guò)30%，這個(gè)效果好得讓人懷疑，但實(shí)實(shí)在在是這個(gè)數(shù)?！敝袊?guó)工程院院士、清華大學(xué)建筑學(xué)院教授江億告訴《瞭望東方周刊》。而在六里橋東站，制冷能耗更是節(jié)省了40%以上。

同方泰德2013年參與北京地鐵8號(hào)線森林公園南門站的通風(fēng)空調(diào)節(jié)能改造，經(jīng)過(guò)2014年一個(gè)完整的通風(fēng)空調(diào)季之后的能耗對(duì)比數(shù)據(jù)顯示：6～8月空調(diào)季共節(jié)電54萬(wàn)度，節(jié)能率為65%;10月份通風(fēng)季節(jié)電5萬(wàn)度，節(jié)能率達(dá)到67%。

常晟對(duì)本刊記者介紹，“隨著節(jié)能策略的進(jìn)一步優(yōu)化，今年的節(jié)能量有望達(dá)到80萬(wàn)度電?！?/p>

同方泰德之前預(yù)估的節(jié)能率是30%，但結(jié)果做出來(lái)達(dá)到60%以上，由于節(jié)能效果遠(yuǎn)超預(yù)期，北京地鐵公司專門召開(kāi)了專家論證會(huì)進(jìn)行評(píng)估，這個(gè)站打破常規(guī)、富于創(chuàng)新的節(jié)能策略得到了專家們的高度肯定。

而即便是按照30%的節(jié)能率測(cè)算，通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能潛力也非?？捎^。常晟給本刊記者算了這樣一筆賬：2014年全國(guó)地鐵通風(fēng)空調(diào)總電耗約60億度，年總節(jié)電潛力為18億度。2020年通風(fēng)空調(diào)總電耗預(yù)估為260億度，節(jié)能潛力是78億度電。這將是一筆巨大的資金和能源節(jié)約。

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)針對(duì)地鐵通風(fēng)、空調(diào)多功能設(shè)備集成系統(tǒng)的發(fā)明專利，已經(jīng)在北京地鐵、南京地鐵、青島地鐵等約12條線路、231座地下站點(diǎn)實(shí)施了節(jié)能改造和優(yōu)化，“經(jīng)統(tǒng)計(jì)，節(jié)約土建和設(shè)備初投資合計(jì)13.2億元，平均每年節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用為7920萬(wàn)元?！泵霄螌?duì)本刊記者介紹。

對(duì)于電耗相對(duì)固定的列車牽引，北京城建集團(tuán)“列車制動(dòng)電能吸收裝置回收車輛制動(dòng)能量”的創(chuàng)新技術(shù)，將地鐵進(jìn)站時(shí)產(chǎn)生的巨大制動(dòng)能量貯存起來(lái)，等列車開(kāi)出站時(shí)作為牽引動(dòng)力或轉(zhuǎn)化為列車照明、排風(fēng)用電，“這項(xiàng)技術(shù)的節(jié)能效果也可以達(dá)到17～25%?！泵霄握f(shuō)。

京港地鐵公司向《瞭望東方周刊》介紹，其所轄4號(hào)線及大興線，“目前投入使用的所有列車均具有再生電利用相關(guān)功能，可以將電客車制動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能并反饋至三軌供其他電客車使用，從整體上降低了電能的消耗。在有再生電利用的情況下，2012年至2014年節(jié)能率平均值達(dá)到30%以上?！?/p>

技術(shù)方案難落地

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)針對(duì)地鐵節(jié)能的技術(shù)創(chuàng)新，如“混合式牽引供電裝置及控制方法”、“大功率模塊化直流供電裝置及控制方法”、“可開(kāi)閉的新型屏蔽門的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)”等多種技術(shù)都獲得了國(guó)家發(fā)明專利證書。

然而，這些技術(shù)大多數(shù)并沒(méi)有應(yīng)用于實(shí)踐?！氨热缥覀兊男滦驼九_(tái)門技術(shù)，從2006年研發(fā)成功至今的10年間，只有2013年在上海地鐵11號(hào)線云錦路站一個(gè)站點(diǎn)用上了?！北本┏墙h委工作部副部長(zhǎng)杜娟告訴《瞭望東方周刊》。

技術(shù)難轉(zhuǎn)化，最直接的障礙在于地鐵運(yùn)營(yíng)方對(duì)節(jié)能改造熱情不高?！昂芏鄷r(shí)候地鐵公司對(duì)我們的技術(shù)和方案都很認(rèn)可，但是誰(shuí)都不想第一個(gè)吃螃蟹。”杜娟說(shuō)。

積極實(shí)施節(jié)能改造的北京地鐵公司和京港地鐵公司，均向本刊表示，“不影響地鐵安全和服務(wù)是節(jié)能工作的前提條件，也是地鐵公司在節(jié)能方案選擇上最基本的原則。”

在江億看來(lái)，“地鐵運(yùn)行關(guān)乎整個(gè)城市的交通安全，以不出事為原則、防范一切可能的風(fēng)險(xiǎn)這是對(duì)的，但是不能什么創(chuàng)新都不愿意采用，不能過(guò)于保守?！?/p>

“除此之外，地鐵在全國(guó)基本都是政府給予大量補(bǔ)貼來(lái)解決城市交通問(wèn)題，并不屬于市場(chǎng)機(jī)制。所以減少了多少初期投資、節(jié)省了多少運(yùn)營(yíng)成本對(duì)地鐵公司來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生不了太大的激勵(lì)作用。”江億對(duì)本刊記者分析。

這種“保守”的傳統(tǒng)由來(lái)已久。

“以地鐵空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能改造為例，北京地鐵1號(hào)線經(jīng)過(guò)十多年的研究設(shè)計(jì)，在1969年開(kāi)通的時(shí)候并沒(méi)有空調(diào)設(shè)施，包括1984年建成通車的地鐵2號(hào)線也沒(méi)有。上海1號(hào)線開(kāi)始建設(shè)的時(shí)候第一次說(shuō)要裝空調(diào)，當(dāng)時(shí)因?yàn)闆](méi)有經(jīng)驗(yàn)，所以就參照地面樓房建筑，采用了空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，結(jié)果打那以后就變成了固定模式?！眳⑴c了上述線路研究設(shè)計(jì)的江億回憶說(shuō)，“實(shí)際上沒(méi)過(guò)幾年，到上世紀(jì)90年代末期的時(shí)候我們就看出來(lái)這模式不太對(duì)，因?yàn)榈罔F跟地面大樓里的情況不一樣，所以提議采用另外的模式。”

2000年，著名的“香山會(huì)議”上，江億提出地鐵空調(diào)改用直接蒸發(fā)模式，節(jié)電、節(jié)水、可靠性更好?！跋嚓P(guān)部門的回答是，您說(shuō)的都對(duì)，但是沒(méi)有成功先例咱們誰(shuí)也不敢先上。所以這個(gè)事后來(lái)就一直拖著。”江億說(shuō)。

直到2007年地鐵9號(hào)線正式開(kāi)工建設(shè)，在北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的支持下，北京西站站作為試點(diǎn)，直接蒸發(fā)式的空調(diào)系統(tǒng)才得以落地。彼時(shí)，全國(guó)地鐵建設(shè)速度迅猛，江億建議這項(xiàng)技術(shù)也快速推進(jìn)，“結(jié)果仍然是因?yàn)闆](méi)有定型產(chǎn)品，誰(shuí)都不想冒風(fēng)險(xiǎn)，所以還是沒(méi)能推開(kāi)。”江億頗為無(wú)奈地說(shuō)，“這個(gè)技術(shù)也不是新技術(shù)了，當(dāng)初地鐵建設(shè)考慮不全面走了那條路，后來(lái)就再也掰不過(guò)來(lái)了?！?/p>

技術(shù)推行難，卡殼的環(huán)節(jié)有很多。杜娟對(duì)本刊介紹，“鄭州新建地鐵有意愿采用北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)的節(jié)能技術(shù)，但是希望國(guó)家相關(guān)部委能給一個(gè)試點(diǎn)、基地的稱號(hào)，一直也沒(méi)得到回復(fù)?！?/p>

標(biāo)準(zhǔn)難題

然而，真正影響地鐵節(jié)能技術(shù)全面轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素并不在運(yùn)營(yíng)主體的態(tài)度，而是地鐵用能、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失。接受《瞭望東方周刊》采訪的多位業(yè)內(nèi)人士均這樣表示。

面對(duì)高耗能帶來(lái)的環(huán)境壓力、能源危機(jī)等問(wèn)題，各個(gè)行業(yè)都必須實(shí)行節(jié)能減排。而對(duì)軌道交通來(lái)說(shuō)，年運(yùn)行耗能量多少算正常、不同的地鐵站耗電量用什么標(biāo)尺來(lái)對(duì)比、節(jié)能率或者節(jié)能量達(dá)到多少才符合要求？這些問(wèn)題目前在全世界范圍內(nèi)都還沒(méi)有答案。

中國(guó)軌道交通的建設(shè)、運(yùn)行僅有其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可參考，比如《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2014）、《城市照明節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 307-2013）、《道路運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能評(píng)價(jià)方法》（ JT/T 856-2013 ）等。但因?yàn)橐爰夹g(shù)適應(yīng)性差，實(shí)際節(jié)能效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期，也使得不同地域、城市之間，同一指標(biāo)的數(shù)值差別巨大。

孟鑫對(duì)本刊記者介紹，以車公里（每輛車每行駛1公里）單位綜合電耗為例，北京某線耗電1.65度/車·公里，南京某線為4.7度，是北京的2.8倍，與南京位置很近的上海某線車公里電耗量是2.16度，二者也有兩倍之差。

目前已實(shí)施節(jié)能改造的地鐵線路、站點(diǎn)，目標(biāo)和效果基本是以改造前的自身能耗數(shù)據(jù)為參照。有業(yè)內(nèi)人士建議以上年或某一年的能耗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，每年節(jié)能百分比數(shù)值來(lái)定標(biāo)準(zhǔn)，但在江億看來(lái)，這樣做的后果將很難控制。

“假如現(xiàn)在定規(guī)矩要實(shí)現(xiàn)每年5%的節(jié)能率，地鐵公司一定會(huì)先把能耗做高點(diǎn)好給自己留出節(jié)能空間來(lái)，不會(huì)現(xiàn)在就用你的技術(shù)降低能耗，將來(lái)給自己增加難度。你的好技術(shù)留著，等到這標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的時(shí)候我再用。”江億說(shuō)。

相比而言，定能耗絕對(duì)值標(biāo)準(zhǔn)更加科學(xué)合理。“就好比給每個(gè)人定飯量，我們出一個(gè)公式，根據(jù)工作量、身高、體重等因素去調(diào)節(jié)，最后發(fā)現(xiàn)100個(gè)人里頭，97個(gè)人都在1～1.5斤之間，有3個(gè)人吃了1.8斤甚至2斤，那就可以把這結(jié)果交給監(jiān)管方，要求他們?nèi)ジ??！苯瓋|舉例稱。

對(duì)地鐵用能來(lái)說(shuō)，這個(gè)公式的建立需要考慮非常復(fù)雜的影響因素，例如車站規(guī)模、客流量、發(fā)車間隔，等等?！爸挥写罅康膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)去做分析研究，才能得出不同城市線路、站點(diǎn)這些地鐵應(yīng)有的能耗值?！?/p>

江億團(tuán)隊(duì)一些年輕的研究生目前正在做這樣的數(shù)據(jù)收集，但面臨很大困難，“有的城市地鐵能耗監(jiān)測(cè)表裝得不全，沒(méi)法測(cè)。有的人家即便有數(shù)據(jù)，也不愿意開(kāi)放?！苯瓋|說(shuō)。

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)的苦惱也在于此，“我們也希望能獲得全國(guó)性的地鐵能耗數(shù)據(jù)，但目前各自獨(dú)立的專業(yè)采用不同的系統(tǒng)，采集到的能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是零散的。”孟鑫告訴本刊記者。

這些障礙，還導(dǎo)致目前的地鐵節(jié)能改造效果打折扣?！皢我还?jié)能技術(shù)多，但缺乏針對(duì)城市軌道交通綜合和一體化的考慮，未形成系統(tǒng)性、綜合性的節(jié)能解決方案?！泵霄握f(shuō)。

將能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳大數(shù)據(jù)平臺(tái)，后臺(tái)做數(shù)據(jù)匯總管理;各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互調(diào)用，通過(guò)大數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)新用能規(guī)律，這需要各相關(guān)方的通力合作。為打通這條路，高校、科研院所、企業(yè)及敢為人先的地鐵公司們，幾乎在同時(shí)推進(jìn)數(shù)據(jù)整合、技術(shù)研發(fā)、節(jié)能改造試點(diǎn)等不同環(huán)節(jié)的工作。

可以預(yù)見(jiàn)的是，當(dāng)通過(guò)這樣的艱難摸索建立出來(lái)用能、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)之后，“政府部門獲得了有效的抓手和工具，這項(xiàng)工作的管理也就順利多了?！苯瓋|說(shuō)。