青岛胶州湾海底隧道能耗浅析.docx

中国桥梁（隧道）管理研究会第17届年会论文集 青岛胶州湾海底隧道能耗实测与分析 张建阳 （青岛国信胶州湾交通有限公司，青岛 266001） 摘要：公路隧道节能的前提是要保证在安全运行的前提下，合理安排隧道机电系统的开启数量和开启时间。本文在对青岛胶州湾海底隧道机电能耗构成分析的基础上，基于实际微观角度与行业宏观角度的对比，来说明海底隧道利用管理和新技术进步，来实现隧道运营成本下降的重要意义。 关键词：公路隧道；能耗分析；节能对策 1 前言 自1923年英国在泰晤士河上建造的跨河隧道以来，海底隧道迄今已经有150年的历史，建造了百余座海底交通隧道，如日本青函海底隧道、英法海峡隧道、日本东京湾海底隧道等，都是非常著名的。国内也相继规划和建成了一批海底隧道，如厦门东通海底隧道、渤海湾跨海隧道、杭州湾海底隧道等等。目前青岛胶州湾海底隧道是国内已经建成的最长的海底交通隧道，其运营中的问题和特点，对国内其他在建或正在规划中的海底隧道，有着非常重要的借鉴和学习的意义。 青岛胶州湾海底隧道，南接黄岛区的薛家岛街道办事处，北连青岛主城区的团岛，下穿胶州湾湾口海域。隧道全长约7800米，其中海底段隧道长约3950米。设双向六车道，设计车速80公里/小时。胶州湾隧道处于火山岩及次火山群地带,覆盖层较薄,断裂带密集,共穿越18条断层破碎带,断面最大跨度达28.20米,最深处位于海平面以下82.8米。路线等级为城市快速路，设计基准期为100年。 图  STYLEREF 1 \s 1. SEQ 图 \* ARABIC \s 1 1青岛胶州湾隧道示意图 青岛胶州湾海底隧道机电系统按照用途划分，可分为照明系统、排水系统、通风系统、交通控制系统、变压器等12项用电分项。其中隧道输配电系统采用安全系数较高的双变压器负载用电设备，保证在一台变压器无法正常工作的情况下，另外一台变压器可以迅速的担负起低压侧供电的功能。 青岛胶州湾海底隧道的照明系统采用LED灯具，控制上采用照明等级控制。照明共分为9级，按照隧道内的不同位置，设置不同的照明功率密度和照度，来满足实际的使用需求。 隧道排水系统分废水系统和雨水系统，采用分流制方式，将隧道、匝道敞口的雨水、结构渗水、冲洗废水、消防废水等分别汇入雨水泵房或海水泵房集水池内，然后提升至城市排水管道系统中。隧道最低点为海拔-82.3m，在此设置一座海底海水泵房，排水管沿服务隧道管廊敷设，排到黄岛端风井海水泵池内，该海水泵提升到地面压力窖井，再排到大海中。在隧道两端的风井附近的横通道内分别设置风井海水泵房各一座，以排除隧道进出口到风井间的隧道冲洗废水、结构渗水及海底海水泵房的出水。 测试调研方法 能耗的拆分和估算，其基本思想是以运行记录为基础，补充实测数据，即在有运行记录的情况下尽可能利用运行记录得出电耗结果，在运行记录不能反映出电耗的情况下，可以借助一定的实际测试结果，推算出电耗结果。 运行记录是能耗拆分的基础，理想情况下，详细的运行记录包括了各项用电环节的用电量。但是实际情况并非如此，不同的项目中，运行记录水平参差不齐，在进行能耗统计时只能从其中得到部分用能信息。因此在进行能耗拆分时，除了基于运行记录外，还要增加一定的实际调查测试。最终拆分的结果是运行记录和调查实测数据相结合的结果，具有一定的估计性［1］。 测试中调取了青岛胶州湾海底隧道2012年高压侧和低压侧用电数据，同时根据用电设备的作息时间、设备功率和数量，估算出每一个用电分项的实际全年电耗，具体结果见下一章节。 3 能耗分析 青岛胶州湾海底隧道2012年能耗并没有明显的季节性变化，根据不同的用途，将青岛胶州湾海底隧道2012年电耗，拆分成若干用电分项进行对比和统计，见下图： 图  STYLEREF 1 \s 3. SEQ 图 \* ARABIC \s 1 1青岛胶州湾海底隧道2012年能耗拆分 青岛胶州湾海底隧道，2012年以上个用电分项全年用电总计为687.5万kWh。 如图可知，青岛胶州湾海底隧道2012年能耗排在前三位的分别是：照明系统48%，排水系统17%，变压器损耗9%。 根据国外已有的海底隧道运营经验数据，海底隧道年运行和维护费用为隧道初投资的1%~1.5%左右，其中25%为电费［2］。 青岛胶州湾海底隧道初投资33亿，按照初投资的1%~1.5%计算，隧道一年运营费用在3300万元~4800万元左右，其中电费为825万元~1200万元之间。 按照上面所述，青岛胶州湾海底隧道年运营耗电量为687.5万kWh，能源单价在1元左右，核算年电费为687.5万元左右，低于国际海底隧道年能耗水平，说明了青岛胶州湾海底隧道目前的运营水平较好。 3.1照明系统： 下图为隧道照明系统不同用电分项的能耗拆分图： 图  STYLEREF 1 \s 3