国家铁路大型客站能源消耗专项调查组*
近年来,我国加快铁路建设步伐,一大批新型客站陆续建成并投入使用。在大规模推进铁路建设的新形势下,及时掌握新型客站的能源消耗状况,有利于更好地宣传铁路,顺利推进大规模铁路建设;有利于改进节能设计建造,进一步发挥铁路节能环保优势;有利于加强运营节能管理,大力压缩铁路经营成本,对推动铁路科学发展、和谐发展、可持续发展十分必要。为此,国家铁路大型客站能源消耗专项调查组在国家铁路 (含控股合资公司,下同)范围内对2010年候车室使用面积大于5 000 m2、开通运营满一年的客站开展能源消耗专项调查。在此基础上,为提高调查的时效性、准确性和全面性,又对2011年大型客站能源消耗状况进行了跟踪调查。调查内容包括建筑面积、旅客流量、能耗总量等44项量化指标,以及主要建筑材料、耗能设备、供暖制冷方式、遮阳方式等33项描述性指标。调查方式采用网络填报调查表和问卷,并有代表性地进行实地调研,有针对性地咨询专家,对有关数据和问题加以核实、核准。
调查显示,截至2011年底,满足条件的大型客站共89座,我们对其中具有可比性的83座进行了深入分析,得出一些基本结论:一是大型客站能耗主要由制冷、供暖、照明、电梯和其他构成,供暖制冷能耗占67.9%,是大型客站节能工作的重点;二是传统客站能耗以外购热力为主,占37.23%,新型客站以电力为主,占65.76%,传统客站与新型客站能耗构成存在差异;三是新型客站单位客运建筑面积能耗低于传统客站59.3%;四是新型客站单位制冷面积能耗低于传统客站54.5%;五是新型客站单位供暖面积能耗低于传统客站39.9%;六是新型客站旅客人均能耗高于传统客站58.4%,其中,新型客站旅客人均制冷能耗高于传统客站55.0%,新型客站旅客人均供暖能耗高于传统客站13.5%;七是旅客人均能耗随流量增长呈下降趋势;八是新型客站能耗单价高于传统客站51.9%;九是新型客站单位面积能耗成本低于传统客站38.2%。同时,调查发现客站建筑节能还有潜力可挖,有的客站存在保温及隔热、遮阳与采光综合考虑不够,中央空调系统分区控制不灵活,设计与运营管理相脱节,计量器具配备严重不足等问题。
按地域分,沿海地区32座,占大型客站的38.6%;按南北分,南方47座、占 56.7%,北方36座、占43.4%;新型客站①新型客站本文指自2003年以后,按照“功能性、系统性、先进性、文化性、经济性”的原则新建或改扩建的客站。39座、占47.0%,传统客站44座、占53.0%。
国家铁路大型客站总建筑面积②客站总建筑面积指报告期末车站总建筑面积。725.67万m2,1万~5万m2的占45.8%;客运建筑面积③客运建筑面积指报告期末车站用于客运业务的建筑面积,为客站总建筑面积扣除货运、行包、商业及其他外单位使用的建筑面积。625.66万m2,占总建筑面积的 86.2%,1万~5万 m2的占48.2%。旅客发送量8.55亿人,占国家铁路的47.7%。旅客流量④旅客流量本文指报告期内客站始发、中转、到达、免票签证旅客人数之和。16.98亿人,其中,新型客站4.74亿人、占27.9%,传统客站12.24亿人、占72.1%;北方客站8.15亿人、占48.0%,南方客站8.83亿人、占52.0%。
国家铁路大型客站高大空间面积⑤高大空间面积指报告期末车站内高度超过4 m的区域面积之和。182.27万m2,占客运建筑面积的29.1%,其中高大空间制冷面积 150.49万 m2,供暖面积 109.91万 m2,分别占高大空间面积的82.6%和60.3%。候车室使用面积⑥候车室使用面积指报告期末车站用于旅客候车和进出站通行的区域,包括各种候车室的使用面积以及广厅和通道使用面积之和。116.87万m2,占客运建筑面积的18.7%,1万m2以下的占48.2%。
国家铁路大型客站制冷总面积214.05万m2,占客运建筑面积的34.2%;供暖总面积173.77万m2,占客运建筑面积的27.8%。
电力、外购热力和煤炭是大型客站主要消耗的能源,占87.9%,其中,电力比重最高,达42.67%(见图1)。传统客站能源消耗以外购热力为主,占37.23%(见图2);新型客站能源消耗以电力为主,占65.76%(见图 3)。
图1 国家铁路大型客站能源消耗品类
图2 国家铁路传统客站能源消耗品类
图3 国家铁路新型客站能源消耗品类
大型客站供暖、制冷能耗比重最大,占67.9%,新型客站的制冷、供暖能耗比重占59.0%,比大型客站平均水平低8.9个百分点,比传统客站低14.4个百分点(见图4)。57座客站供暖、制冷能耗比重达50%以上,占调查总数的68.7%。其中,22座客站供暖、8座客站制冷能耗比重达50%以上。
照明能耗比重占15.2%,36座客站的照明能耗比重达20%以上,占总数的24.1%。电梯能耗比重占6.8%,新型客站高于大型客站平均水平3.4个百分点,高于传统客站5.5个百分点(见表1)。15座客站的电梯能耗比重达15%以上,9座客站无电梯能耗。其他能耗比重占10.1%,新型客站高于传统客站3.6个百分点,南方客站高于北方客站2.0个百分点(见表 1)。
国家铁路大型客站主要使用新鲜水。其中,客车上水占60.6%,客站用水⑦客站用水量指客站扣除客车上水后的新鲜用水量。占39.4%,有15座客站客车上水比重达80%以上,21座客站无客车上水。重复用水量占1.2%,4座客站有重复用水。
3.1.1 单位客运建筑面积能耗新型客站低于传统客站,北方客站高于南方客站
新型客站比传统客站低59.3%,比大型客站平均水平低36.8%。北方客站比南方客站高1.0倍,比大型客站平均水平高41.1%(见表2)。
表1 大型客站能源消耗比重t标准煤
3.1.2 单位制冷面积能耗新型客站低于传统客站,南方客站与北方客站大体相同
新型客站比传统客站低54.5%,比大型客站平均水平低33.9%。其中,南方的新型客站比传统客站低62.5%。南、北方客站仅差2.273 kg标准煤/m2(见表 2)。
3.1.3 单位供暖面积能耗新型客站低于传统客站,南方客站低于北方客站
新型客站比传统客站低39.9%,比大型客站平均水平低27.8%。其中,南方的新型客站比传统客站低50.3%。南方客站比北方客站低32.1%,比大型客站平均水平低25.3%(见表2)。
3.1.4 单位客运建筑面积新鲜水消耗量⑧单位客运建筑面积新鲜水消耗量指报告期内客站新鲜用水量(不含客车上水)除以报告期末客运建筑面积。新型客站低于传统客站,北方客站低于南方客站
新型客站比传统客站低60.9%,比大型客站平均水平低38.3%。北方客站比南方客站低11.2%,比大型客站平均水平低6.7%。其中,北方的新型客站比传统客站低75.8%(见表2)。
3.2.1 旅客人均能耗新型客站高于传统客站,北方客站高于南方客站
新型客站比传统客站高58.4%,比大型客站平均水平高35.6%。北方客站比南方客站高66.2%,比大型客站平均水平高25.6%(见表3)。
表2 大型客站单位建筑面积能源消耗
表3 大型客站旅客人均能源(水)消耗量
3.2.2 旅客人均制冷能耗新型客站高于传统客站,南方客站与北方客站大体相同
新型客站比传统客站高55.0%,比大型客站平均水平高34.8%。南方客站比北方客站高25.0%,比大型客站平均水平高8.7%(见表3)。
3.2.3 旅客人均供暖能耗新型客站高于传统客站,南方客站低于北方客站
新型客站比传统客站高13.5%,比大型客站平均水平高10.5%。南方客站比北方客站低74.6%,比大型客站平均水平低57.9%(见表3)。
3.2.4 旅客人均新鲜水消耗量⑨旅客人均新鲜水消耗量指报告期内客站新鲜用水总量(不含客车上水)除以旅客流量。新型客站高于传统客站,北方客站低于南方客站
新型客站比传统客站高52.9%,比大型客站平均水平高33.2%。北方客站比南方客站低27.5%,比大型客站平均水平低16.5%(见表3)。
大型客站燃料动力费总额占国家铁路生产的8.0%,占国家铁路车务系统的39.7%。电费占燃料动力费总额的75.3%,比重最大(见表4)。
表4 大型客站折算标准煤综合单价及单位客运建筑面积能源消耗成本
能源消耗折算标准煤综合单价大型客站高于国家铁路生产和车务系统,分别是国家铁路生产、车务系统的1.54倍和1.37倍,新型客站比传统客站高51.9%,南方客站比北方客站高1.1倍(见表4)。
单位客运建筑面积能源消耗成本新型客站是传统客站的61.8%,北方客站是南方客站的97.7%。北方的新型客站约是北方传统客站的49.2%,南方的新型客站约是南方传统客站的64.6%(见表4)。
截至2011年底,连续运营两年及以上的大型客站有70座,其2010年、2011年能源消耗总量及单耗情况如表5。
表5 2010—2011年大型客站能源消耗动态分析
旅客流量同比增加11 409万人、增长7.7%,能源消耗总量同比增长0.9%。其中,电力消耗量同比增长15.4%,燃料动力费同比增长10.8%。水消耗总量同比增长2.0%,客车上水同比下降0.3%。
单位客运建筑面积同比增长0.8%,其中,37个客站增加,33个客站减少。单位客运建筑面积新鲜水消耗量同比增长5.3%,其中,39个客站增加,30个客站减少。旅客人均能耗同比降低6.5%,其中,14个客站增加,52个客站减少。旅客人均新鲜水消耗量同比降低2.0%,其中,23个客站增加,47个客站减少。
因气候差异,不同地域的客站能耗差别很大。北方客站冬季采暖时间长,供暖能耗比重最大,有10座客站达85%以上;南方客站制冷时间长,制冷能耗比重普遍较高。太原站与昆明站客运建筑面积基本相同,但太原冬季寒冷,采暖能耗较多,而昆明四季如春,基本没有采暖、制冷,导致前者能耗总量是后者的近9倍。
新型客站大量采用售票、候车、乘车一体化设计的宽敞高大空间,宽阔的采光窗减少了照明能耗,但遮阳保温处理不当,则会增加能耗。如广州南站的遮阳、保温效果不理想,制冷能耗较高。
随着旅客流量逐年上升,客站能耗、用水量相应增加。开通运营时间较长的客站,旅客流量大且相对饱和,人均能耗相对较低;部分新型客站受开通时间、市政交通及运输组织的影响,旅客流量较小,人均能耗较高。旅客停留时间对客站能耗有较大影响。如北京西站多为长途旅客,换乘比例较高,旅客停留时间长,旅客人均能耗和人均新鲜水消耗量都是北京铁路局5座大型客站中最高的。
不同时期、不同地域建设的客站因主要能耗品类及用途不同而存在很大差异。北方寒冷地区采用燃煤、外购热力供暖,成本相对较低;南方客站一般需要通过电力或天然气制冷供暖,成本相对较高。
随着铁路服务质量的不断提升,客站配备了大量的空调、旅客引导系统、监控设备、自动售票机、电梯等服务设施,在给旅客带来舒适便捷的同时也直接增加了能源消耗量及运营成本。
能源消耗计量数据是客站进行节能管理的主要依据,水、电表等计量设施配备是否齐全、合理,直接影响客站节能管理的水平。深圳、南昌站能耗分级计量表配置齐全,节能管理比较规范,水电单耗大大低于客站平均水平,旅客人均电耗分别为平均水平的28.2%和58.0%,旅客人均新鲜水消耗量分别为平均水平的26.7%和43.7%。
广泛采用太阳能光伏集热集电、地源热泵空调系统、绿色照明、空调电梯变频等节能新技术,能有效降低客站能耗。如北京南站仅城际场扶梯完成变频改造后,月节电6万kW·h;兰州站将照明灯具改为LED高效节能灯,同时对候车室中央空调实施变频改造,年节电24.5万kW·h。
国家对建筑节能非常重视,在节能减排“十二五”规划中,专门针对铁路客站建设提出了明确要求,强调新建建筑节能,鼓励有条件的地区适当提高建筑节能标准。铁路客站设计的现行标准如室温、照明、客运服务质量规范等,应结合当今社会发展的形势,统筹考虑,进行相应的修订,适度提高节能设计标准,广泛借鉴、采用国内国际最新设计成果和先进技术设备,为客站降低能耗预留更大空间,为建成节约型的现代化车站奠定基础[1]。
近年建设的大型客站造型美观,大厅宽敞明亮、通透性良好,增加了旅客的舒适度和快速通过能力,在设计中采取了一定的节能措施,但有些细节不够完善。有的客站前期设计时在材料的使用、隔热的处理及制冷、供暖空间的优化方面考虑不足。有的客站通道、交通枢纽与外界直接连通,封闭性差,室内外热交换频繁,造成供暖制冷能耗损失较大。有的客站办公区设在地下,无法进行自然采光和通风,常年靠空调排风机换风,耗电量大,职工工作环境差。应该从细节入手,深入推进客站节能优化设计,更多地考虑建筑设计与能耗控制的关系,解决好保温与隔热、遮阳与采光的矛盾,以及旅客进出站通道热交换控制等问题,提高客站能耗智能控制水平,为降低能耗、节约运营成本奠定基础[2]。
有的项目在前期设计、实施过程中未能与运营单位节能管理部门较好沟通,管理部门的意见因种种原因未能及时采纳,使客站建筑内部结构、设备控制、计量器具的选择不利于运营节能管理。有的高大空间在设计设备检修通道时考虑不足,不利于灯具、设备的检修和更换,存在设计与运营管理相脱节现象。
设计单位应当实地调研客站包括节能在内的运营使用情况,从有利于日常管理的角度出发,优化完善今后的客站设计,解决好能耗计量器具分级安设、中央空调灵活分区控制、能耗设备日常维护方便等问题,为客站运营后有效控制能耗提供便利条件。
部分传统客站耗能设备陈旧老化,能耗高、效果差,节能技改资金投入不足。如长沙站老式空调机组、供电线路自20世纪70年代建站以来,从未进行过更新改造,能耗占本站的85%以上,浪费惊人。建议适当加大节能技改资金投入,着力解决既有客站设备设施陈旧老化所造成的能耗高、效果差等问题,积极采用节能降耗新技术新设备,努力提高既有客站能效水平。
铁路新型客站在日常能源管理上还存在一些问题:如节能管理制度不健全,能源付费模式复杂多样,主要用能设备数量多、型号杂,维护管理难度大,地源热泵等新型设备不按照运行要求管理执行,这些都严重影响到客站节能管理工作,增加了客站的能源消耗。建议建立健全节能管理制度,加大科学合理耗能考核力度,针对大型客站供暖制冷占能耗主体等特点,加强动态监控和设备维护,用足、用好节能新技术新设备,杜绝浪费现象,在提高旅客服务质量的同时,切实把能耗水平降到最低,压缩运营成本。
[1]赵奕.建立中国绿色铁路客站标准的必要性探索[J].铁道经济研究,2010(3):1-3,17
[2]盛晖,李传成.绿色铁路旅客站建筑设计探讨[J].铁道经济研究,2010(1):24-30