1500V城轨系统再生制动能量的储存利用
城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用
城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用摘要：城市轨道交通车辆的制动能量相当可观。
研究如何回收利用，将牵引网电压波动控制在允许范围内，不仅直接关系到经济，也是我国建设节能低碳社会的重要组成部分，对缓解国内外能源紧张的现状具有重要的现实意义。
关键词：城市轨道交通；车辆制动能量；回收利用；叙述了城市轨道交通车辆再生制动能量回收利用方式中的消耗型、储能型和逆变回馈型三种系统方案，并比较分析了三种系统方案的经济技术性。
重点分析了逆变回馈型车辆再生制动能量回收利用方案。
采用逆变回馈型车辆制动能量回收装置，在技术成熟度、国产化水平、经济效益等方面均适合我国城市轨道交通工程建设运营的发展需要，是工程应用的方向。
在确定车辆制动能量回收装置设置方案时，应进行经济技术比较，以确定合理的设置方案，保证社会效益与经济效益均优。
一、车辆再生制动能量回收利用现状1．消耗型吸收装置。
电阻消耗型制动能量吸收装置主要分为车载制动电阻和地面制动电阻两种基本类型。
车载制动电阻由车辆厂配套提供，已经广泛应用于国内外的轨道交通车辆中。
地面电阻耗能型再生制动能量吸收装置主要采用多相IGBT(绝缘栅双极晶体管)斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，其工作原理是：根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的导通比，从而改变吸收功率，将直流电压恒定在某一设定值的范围内，并将制动能量消耗在吸收电阻上。
该吸收装置的电气系统主要由三部分组成：隔离控制、滤波和IGBT斩波器、吸收电阻。
电阻耗能装置的电气原理简单、设备可靠性高、维护工作量小，在车辆和地面上均已经有大量的成熟运行经验。
但电阻消耗装置将制动电能转化为热能传导至空气中，未能充分利用电能，造成了浪费。
2.储能型吸收装置。
（1）超级电容储能型。
该装置的储能介质为大功率电容，利用电容的充放电原理实现车辆再生电能的吸收和利用。
当供电区间内有列车需要取流时，该装置就将所储存的电能释放出去供列车利用。
该吸收装置的电气系统主要由储能电容器组、IGBT斩波器、直流快速断路器、电动隔离开关、传感器和微机控制单元等组成，具有储能和稳压两种工作模式。
1500V城轨系统再生制动能量的储存利用
作者简介 ： 黄舰 ， ， 男 副总工程师 ， 高级 工程 师 ， 从事城市轨道 交通建 设的规划与管理，ｊ８ ５ ＠１ ６ ｃ ｍ ｈ １８ ２ ．ｏ ７
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ｌ 研究 背景
在城市轨道交通工程 中 ， 交 变压变频 的传动方 直一
式 已经普遍采用 ， 车制动逐 渐采 用再 生制 动。列车 列 在运行过程 中， 由于站 间距较短 ， 列车启 动、 制动频繁 ，
制动能量是相 当可观 的。根据 经验 ， 列车再 生制 动产 生 的反馈能量一般 为牵引能量 的 ３ ％甚至更多 。这些 ０ 再生能量除了按 一定 比例 （ 一般 为 ２ ％ ～８ ％ ， 据 ０ ０ 根
都市快轨交通 ・第２ 卷 第 ３期 ２ １ ３ ０ ０年 ６月
1500V城市轨道交通锂电池储能系统的应用
1500V城市轨道交通锂电池储能系统的应用胡婧娴;宋文吉;林仕立;冯自平【摘要】针对现阶段城市轨道交通车辆采用电阻消耗再生制动电能带来的隧道温升、车体质量增加、能量浪费等问题,对城市轨道交通用再生制动锂电池储能系统进行研究,分析其工作原理、结构及功能,并提出锂电池储能系统充放电控制策略.以广州地铁4号线为例进行了仿真,仿真结果表明,锂电池储能系统可以有效抑制牵引供电网的电压波动.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2015(018)001【总页数】5页(P35-38,71)【关键词】城市轨道交通;车辆;再生制动;锂电池储能系统;仿真【作者】胡婧娴;宋文吉;林仕立;冯自平【作者单位】中国科学院广州能源研究所,510640,广州;中国科学院大学,100049,北京;中国科学院广州能源研究所,510640,广州;中国科学院广州能源研究所,510640,广州;中国科学院广州能源研究所,510640,广州【正文语种】中文【中图分类】U260.35+9城市轨道交通车辆无论采用旋转电机或直线电机，其制动模式大多采用电气制动（再生制动／电阻制动）＋空气制动（盘形制动／轮对踏面制动）互补的形式［1］。
再生制动时，牵引电动机处于发电机工况，再生电能通过VVVF逆变器反馈至直流牵引网。
牵引网获得的再生电能除小部分被车辆电气设备利用外，其余被供电网上其他车辆或电气设备吸收利用。
轨道交通供电系统整流设备具有不可逆性，当线路上没有足够的负载吸收再生电能时，过剩的再生电能会抬升供电网电压，当其超过安全电压后，会引起再生制动失效。
对这部分再生电能，国内大部分轨道交通系统使用车载设置的电阻器以热耗散形式消耗，以保证牵引网安全供电。
由于制动电阻体积大，且其热耗散会引起隧道温升，采用该方法需要专门的电阻器设置场所及通风散热设备，增加运行费用的同时造成了能量的浪费，降低了能量利用率。
根据经验，列车再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的30%甚至更多［2］，仅有30%～50%的制动能量能够得到利用［3］。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市人口的不断增长和城市化进程的加速，城市交通问题变得日益突出。
尤其是城市轨道交通系统，作为城市交通血脉的重要组成部分，其运行安全和环保问题备受关注。
为了提高城市轨道交通的能源利用效率，近年来，针对城市轨道交通再生制动能量的利用研究日益受到重视。
城市轨道交通系统包括地铁、轻轨、有轨电车等多种类型，它们在运行过程中通过制动产生的能量被称为再生制动能量。
再生制动能量是指列车在制动过程中产生的动能转化为电能的能量，一般通过牵引逆变器将其反向送回供电系统中，以供给其他列车使用或者回馈到市电网络中。
再生制动能量的利用，对于减少能源浪费、降低运营成本，具有重要的意义。
再生制动能量的利用可以显著减少城市轨道交通的能源消耗，提高运营效率。
传统城市轨道交通系统中，制动过程中产生的能量大部分会以热能的形式散失掉，造成严重的能源浪费。
而通过再生制动能量的利用，可以将原本散失的能量转化为电能存储或者回馈，从而大幅度减少能源浪费，提高交通系统的能源利用率。
再生制动能量的利用能够提高城市轨道交通系统的环保性能，降低对环境的影响。
城市轨道交通系统通常处于密集的城市区域中，对环境的影响和压力较大。
再生制动能量的利用可以减少对外部环境的能量消耗，并且降低了污染物的排放。
这对于改善城市空气质量、减少环境噪音等方面都具有积极的意义。
再生制动能量的利用对于降低城市轨道交通的运营成本也具有积极影响。
能源是城市轨道交通运营成本的重要组成部分，通过再生制动能量的利用，可以显著降低能源消耗，从而减少能源采购成本。
再生制动能量的利用还可以降低设备的损耗，延长设备的使用寿命，从而降低了维护成本。
要实现再生制动能量的有效利用并不容易，需要克服一系列技术难题。
首先是再生制动能量的回馈技术问题。
再生制动能量回馈技术是城市轨道交通再生制动能量利用的关键技术之一，也是实现能量回馈的基础。
现有的再生制动能量回馈技术还存在着效率不高、回馈系统复杂、成本较高等问题，需要进一步研究和改进。
科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术
科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术适用范围交通行业城市轨道交通运输行业现状目前我国地铁和轻轨列车刹车制动时，车载电动机转为发电机运行，由此产生的再生制动能量将首先通过直流电网被相邻列车吸收，但当列车运行密度较低或相邻车辆也处于制动工况时，这些电能被吸收利用的几率会大大减小。
为了保证牵引供电网电压的稳定和列车安全运营，无法吸收的多余能量将由列车自身携带的制动电阻或地面制动电阻通过发热的形式消耗掉，这部分能量占列车运行牵引能耗的30%左右，造成大量的电能浪费。
成果简介1、技术原理采用该技术，在城轨列车制动时，可将原本消耗到车载或地面制动电阻上的列车制动能量回馈到35kV/33kV/10kV等交流公用电网，供给交流公用电网中的其他用电设备使用，实现能量回收再利用。
同时，再生能量回馈装置能够在交流电网功率因数较低时，作为静态无功补偿（SVG）装置运行，向交流电网补偿无功功率，提高功率因数，减少无功能量损耗，降低系统运营成本。
2、关键技术（1）高可靠性和高可用性的再生能量回馈系统技术在牵引供电系统中设置单独的再生能量回馈支路，该支路与二极管牵引整流机组在电路结构和系统保护方面具备良好的兼容性，具有多级交/直流过压保护、多级过流保护、温度保护、框架保护等系统保护功能，且回馈支路和二极管牵引整流机组支路互相独立工作，保证了整个系统的高可靠性和高可用性。
（2）城市轨道交通供电系统应用的底层控制技术底层控制技术包括基于空间矢量的两电平双模式过调制技术、高效锁相及电网故障判别技术和基于多绕组变压器的载波移相技术，能更好满足供电系统的应用要求。
（3）轴向多分裂高漏抗高解耦率变压器技术通过多绕组分裂式结构，解决变压器各绕组间相互耦合的难题，便于降低回馈系统工作时注入电网的谐波，保证回馈到公用电网的能量具备很好的清洁度，同时便于实现多支路并联，以适应不同情况下功率扩展的需求。
（4）再生能量回馈装置产品技术及模块化结构技术建立稳定的产品控制平台，模块化的结构设计实现了系统容量的灵活扩展，可维护性能好。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市轨道交通运营越来越成熟，越来越多的人选择乘坐地铁、轻轨等城市轨道交通方式出行。
然而，轨道交通车辆在行驶过程中，通过制动会产生大量的能量，如果不能有效地利用这些能量，不仅浪费了宝贵的能源资源，还会给城市环境带来负面的影响。
因此，对城市轨道交通再生制动能量的利用进行研究，不仅可以减少能源的浪费，还可以提高城市轨道交通的运营效率。
城市轨道交通再生制动能量的来源主要是车辆制动时产生的动能，通过电气化制动系统进行回收，将制动能量转化为电能，储存在地铁、轻轨等车站的储能装置中。
这些储能装置通常采用超级电容器、锂离子电池等，能够实现高效能量的存储和释放，可以有效地利用再生能源，提高城市轨道交通的能源利用效率，同时减少对环境的污染。
城市轨道交通再生制动能量的利用有多种方式，其中一种是回馈到供电网中，通过回馈能够减少电网对外的需求，达到节能减排的效果。
此外，还可以利用再生能量为城市轨道交通车站的照明、通风等用电设备供电，进一步提高能源的利用效率。
同时，储能装置还可以在自然灾害等突发事件发生时，为城市轨道交通的应急照明、通信、电源等设备提供保障，确保市民的生命财产安全。
除了以上几点之外，城市轨道交通再生制动能量的利用还可以带来更多的经济效益。
例如，在电力不足或价格过高的情况下，通过回馈城市轨道交通再生能量可以有效地提高供电可靠性，降低电费支出。
此外，还可以将储存的再生能量出售给附近的企业和住户，创造更高的经济效益。
然而，要实现城市轨道交通再生制动能量的有效利用，还需要解决一些技术难题。
首先，是储能装置的设计与选择，需要考虑储存能量的容量、充放电的效率、寿命等因素。
其次，需要考虑如何合理地分配再生能量的利用方式，包括回馈到供电网、供应车站设备用电、出售附近的企业和住户等多种利用方式。
此外，还需要完善监测与管理系统，对再生能量的储存、使用等过程进行监测与管理，确保安全可靠。
综合来看，城市轨道交通再生制动能量的利用具有很高的社会、环境、经济价值。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究随着城市发展和人口增长，交通拥堵和能源消耗已成为全球城市面临的重要问题之一。
城市轨道交通系统作为城市重要的交通方式，其能源利用效率和环保性已受到广泛关注。
再生制动能量利用作为城市轨道交通系统能源节约和环保的重要手段，已成为当前研究的热点之一。
本文旨在探讨城市轨道交通再生制动能量利用的相关研究现状和发展方向，分析再生制动能量利用对城市轨道交通系统的重要意义，以及可能面临的挑战和解决方案。
一、再生制动能量利用的研究现状再生制动是指通过电动车辆的制动装置将动能转换为电能，再将其送回架空线路或第三轨供电系统，以实现再生利用。
再生制动能量利用是指将制动能量存储起来，再利用于车辆行驶过程中，以最大限度地减少能源消耗和环境污染。
近年来，城市轨道交通系统再生制动能量利用的研究取得了一些进展，主要表现在以下几个方面：1. 技术研究：研究人员通过对再生制动系统的设计和优化，提高了能量的再生效率。
包括改进制动系统、提高回馈电能转换效率、优化再生制动模式等一系列技术手段，有效提高了再生利用的效率。
2. 实际应用：一些城市轨道交通系统已经开始在实际运营中应用再生制动能量利用技术。
国内某些城市地铁系统已经开始尝试再生利用，通过改进和完善设备和技术，逐步提高再生利用效率。
3. 现有问题：由于再生制动能量利用技术在城市轨道交通系统中的应用较为初级，现有的一些问题依然存在，如制动能量转换效率不高、能量储存设备成本高昂、再生利用技术受限等。
再生制动能量利用对城市轨道交通系统具有重要的意义，主要表现在以下几个方面：1. 节能减排：再生制动能量利用可以将制动过程中产生的大量能量储存起来，再利用于车辆行驶，有效减少了能源消耗，降低了碳排放，实现了节能减排的目标。
2. 降低成本：利用再生制动能量可以降低城市轨道交通系统的运营成本。
再生制动能量利用不仅可以降低车辆的能源消耗，还可以减少能量的浪费，降低了城市轨道交通系统的运营成本。
刍议轨道交通机车再生制动能量的回收利用
刍议轨道交通机车再生制动能量的回收利用摘要：轨道交通是我国交通系统中不可缺少的重要内容，对整个经济技术的应用和发展起着至关重要的作用。
正因如此，本文就轨道交通机车再生制动能量的回收利用加以分析，通过合理的手段来进行不同能量回收方式的对比，以此来确保后续工作能够得到有效开展。
关键词：轨道交通机车；再生制动能量；回收利用当前，我国国民经济发展正迎来全新阶段，随着城市现代化建设的不断推广，人口流动率也随之提升，在这一过程中，城市交通系统所要承担的压力也会发生大幅度地改变，比如说出现交通运输能力不足、能源损耗过于严重、对周边环境造成污染等情况，从而导致整个城市的经济建设与发展无法得到有效保障。
正因如此，相关部门在进行交通机车的管理过程中，应当对其进行再生制动能力的回收与利用，以此来确保城市的运行质量能够得到有效保障与提升。
一、轨道交通机车再生制动能量的回收利用现状通常情况下，与轨道交通集成再生智能能量有关的回收模式，往往可以分为四种，分别为逆变回馈模式、电容和电池储能模式、电阻消耗模式以及飞轮储能模式，它们的存在都能够满足当前我国轨道交通车辆的能量收回需求，以此来确保最终的制动能量能够达到预期标准。
就目前来看，我国最常用的方法便是电阻消耗模式，与其他技术相比，这种技术更为成熟，同时也更简单，在可靠性方面也能够得到有效保障，其工作原理就是利用制动电阻的存在来完成相应的能量吸收工作。
当然，这种能量也存在一定程度的问题，比如说回收工作存在不合理性，很容易会出现电能浪费的情况，无法得到有效应用与推广[1]。
二、机车制动能量回收方式对比分析（一）电阻消耗型电阻消耗型回收方式可以说是当前我国在开展车辆管理过程中，较为常见的一种方法，该方法本身的应用范围相对广泛，能够满足正常状态下的车辆运营管理需求，以此来确保能量损耗处于可接受范围内。
在进行电阻消耗能量回收的过程中，往往会将相关装置进行母线的安装，将其安装在用来完成牵引变动的母线结构上，这样当车辆在运行过程中，所产生的能量比例能够得到有效地应用，并对整个车辆设备开展全方位的吸收工作。
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机电工程
1500 V 城轨系统 再生制动能量的储存利用
黄 舰1 李廷勇2 徐长勤2
( 1. 青岛地下铁道公司 山东青岛 266022; 2. 青岛易特优电子有限公司 山东青岛 266061 )
因此, 有效地利用再生制动能量并达到节能环保的 目的, 是地铁建设需要面对的重要问题之一。笔者针对 1500 V 直流供电的地铁系统, 提出了行之有效的解决方 案: 采用城市轨道交通再 生制动能量储 存利 用装 置, 利 用超级电容 (或超 性能电 池组 ) 储能 技术, 在 地铁 列车 制动过程中, 把再生制动能 量储存起来, 在用电高 峰时 释放出来再利用。该方案的 最大节电效 果可达到 地铁 总电量需求的 30% 左右, 极大地节约了能源、降 低了运 行成本, 且改善了电网供电品质、优化了运行环境。
本装置在启动的初始阶段需 要将超级电 容器恒 流 充电到一定深度, 母线 电压 在正 常波 动范 围内 时装 置 处于备用待机状态, 此时通 过 DC-DC 变换器的 低通 状 态对超级电容充放电来进行 微调。当车辆减 速或制 动 导致母线电压上升至电 压波 动上限时, 根 据 母 线 电 压
变化对超级电容进行电流控制, 以最大 600 A 电流对其 充电; 当电容电压接近额定 最高电压范 围内时, 则 自动
国际上电容储能方 案的 基本 原理 大体 一致, 区别 在于
其核心器件 ) ) ) 储能器件的选择上。
4. 1 超级电容模块
超级电容具有高功率密度、充放电 时间短、使 用寿
命长、控制简单、绿 色环 保等 优异 特性, 但其 单体 耐压
低, 不足以满足城市 轨道 交通 的电 压和 能量 等级 的要
求, 必须串、并联使用。设整个 充放电过 程超级电 容器
1 研究背景
在城市轨道交通工程中, 直 交 变压变频 的传动 方 式已经普遍 采用, 列车 制动逐 渐采 用再 生制 动。列 车 在运行过程中, 由于站间距较 短, 列车启 动、制动频 繁, 制动能量是 相当 可观的。 根据 经验, 列车 再生 制动 产 生的反馈能量一般为牵引能量的 30% 甚至更多。这 些 再生能量除了按 一定 比例 ( 一 般为 20% ~ 80% , 根 据 列车运行密度 和区间 距离 的不同 而有差 异 )被 其他 相 邻列车吸收利用 外, 剩 余部 分主 要被 列车 或线 路上 的 吸收电阻 (装置 )以发热的方式消耗吸收掉。据广州 地 铁 1号线运行记录, 其 1500 V 直流供电 电压在 列车 进 站制动时可达到 1800 V 以 上, 这是由 于列车 再生制 动 能量在直 流 电网 上 不能 被 相邻 列 车完 全 吸收 所 造 成 的。当列车发车 密度较 低时, 再 生能 量被 其他 车辆 吸 收的 概 率 将 大大降低。有资 料 表 明, 当列车发车的间
图 3 超性能锂离子电池单体 充放电曲线
4. 4 逆变模块 逆变模块的 主 要 作 用就 是 在 满足 一 定 工况 条 件
下, 利用能量管理技术, 把蓄 电池吸收的 制动电能 转变 成标准工频交流电能, 供给 站内部分负 载使用, 如 站内 风机、空调、照明、电热等。目前, 国内不 允许制动 能量 逆变回馈到交流电 网上, 因此 与交 流电 网的 并网 暂不 考虑, 所以也不存在污染电网的可能。
5 控制策略
5. 1 双向变换器控制策略 图 4展示的是双向变换器的控制策略图, 主要 有 4
个模式。 1) 初始充电模式。在初始 阶段电 容值为零 时, 需
要对超级电容进行 预充 电至 一定 的电 压深 度, 采 用恒 流充电。
2) 充电模式。直流母线电 压升高 至一定值 时, 超 级电容动作, 从直流母线 吸收能量。在 该模式下, 利用 电压 电 流 双 闭 环 控 制 IGBT1 动 作, 直 流 母 线 通 过 IGBT 1、IGBT 2的 反 并 联二 极 管 和 电 感 构 成的 降 压 电 路, 对超级电容充电。
还可以通 过逆 变 模块转变 成负 载 所需的各 种形 式 的交 流 电, 以 提 高电能 的利 用 率。图 3为超 性 能锂离子 电池 单 体 充 放 电 曲 线, 可看出超 性能 锂 离子电池 能够 以 600 A 电 流 充 电 120 s、放 电 280 s 以上, 满 足 系 统 运行要求。
组的电压变化范围为 U1 ~ U2, 根据电容的特性, 超级电 容器组 C 吸收 /释放的总能量 E 可以表示为
E=
1 2
C
(
U
2 2
-
U
2 1
)
图 1 再生制动能量储存装置原理
99
都市快轨交通 # 第 23卷 第 3期 2010年 6月
根据线路的 不同 工况, 本装 置采 用表 2所示 的 几 种容量模式。
减小充电电流, 以保 证对 超级 电容 的过 充抑 制和 有效
储存能量的提高。当超级电 容模块故障 或满充状 态下
母线电压继续升高时, 超级 电容模块退 出运行, 进 入放
电准备状态, 此时立即投入 吸收电阻模 块, 补充电 容储
能模块对母 线降 压的 不足。 相反, 当车 辆加 速或 启动
导致母线电压下降 至电 压波 动下 限时, 根据 母线 电压
3 基本原理
当地铁车辆 处于 再生 制动 工况 时, 产 生的 再生 制 动能量不能完 全被其 他车 辆和 本车 的用 电设 备吸 收, 会导致母线 电压 升高。此 时, 线 路上 设置 的超 级电 容 再生制动能量储存装置能立 即投入工 作, 吸 收 多 余 的 再生能量, 通过对超级电容充电, 把电能转变 成电容 的 电场能量储存起来, 降低 母线 电压, 以便最大限 度地发 挥电制动性能。当供电 区间有车 辆启动或 加速需 要取 流时, 通过电容的升压斩波放电, 把电场能转化为电能, 把电容储存的能 量释放出 来, 回馈给 直流母线, 满 足供 电需求。
图 2 超级电容单体充放电曲线
4. 2 电阻吸收模块 电阻吸收模块的主要作用是 补充电容储 存模块 对
母线降压的不足, 当电 容器 组故 障或 电容 器组 的能 量 被充满时, 电阻吸收模块立即投 入, 稳定直流 母线电 压 不再上升, 确保车辆充分有效地利用电制动。 4. 3 蓄电池模块
在 直流母 线 电 压 升 高 、超 级 电 容 器 充 电 的 过 程 中 , 当 电容 电压 高 于蓄 电池 电压 时, 电容 就 向蓄 电池 充 电, 这样 直流 母 线电 压升 高时 , 超 级电 容 和蓄 电池 一 起吸 收 能量, 就 相当 于增 大了 超 级电 容的 容 量; 在 直 流母 线 电压 降低 、超 级电 容放 电 的时 候, 由超 级电 容 向直流母 线输送 能量, 当 电容电 压低于蓄 电池 电压 时 , IGBT ( 绝缘栅 双极 晶 体管 ) 3 斩 波 器动 作, 蓄 电池 就 向电容充 电, 相 当于电容 蓄电池 一起给电 网回 馈能 量 , 也相当于 增大了 电容的 容量。蓄 电池 模块 选用 充 放电性能更好、时间更短的锂 离子电池。 另外, 蓄电 池
是: 充分利用了能 量管 理技 术、储 能模 块优 化技术, 在
使吸收的制动能量 得到 充分 利用 的同 时, 优 化了 地铁
车辆电制动的效果, 降低了母线电压的波动。
4 实现方案
电容是良好的 储能 介质, 充放 电效 率 较高。当 直
流母线电压升高时, 将制动 能量储存到 电容中; 当 直流
母线电压降 低 时, 将 电 容中 的 电 能释 放 回 直 流母 线。
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1500 V城轨系统再生制动能量的储存利用
多应用于 600、750 V 供电系统, 如德国 科隆 的地铁 线、 北京地铁 5号线等。
表 1 西日本旅客铁道株式会社制 1500 V 系统的参数
主回路方式
控制方式 冷却方式 PWM 频率 标准电压 线 电压变动范围 路 最大输入电流 最大输出电流 额定电压 电 电压变动范围 池 最大充电电流 最大放电电流
收稿日期: 2009-11-21 修回日期: 2009-12-29 作者简介: 黄舰, 男, 副总工程师, 高级 工程师, 从事城市 轨道交通 建
设的规划与管理, h j78 158@ 1 26. com
隔大于 6 m in 时, 再 生制 动能 量 被吸 收 的概 率 几乎 为 零, 这样, 绝大 部 分制 动 能量 将 被 车辆 吸 收 电阻 所 吸 收, 变成热能并向 四外 散发。 由于 列车 的制 动主 要发 生在运行过程中, 如果再生 能量被车辆 吸收电阻 吸收, 必将带来隧道和站 台内 的温 升问 题, 同 时也 会增 加站 内环境控制装置的负担, 造 成大量的能 源浪费, 并 使地 铁的建设 (冷却通风 )费用和运行费用增加。
摘 要 论述节能减排、绿色环保的重要作用, 说明制 动能量的处理方式已成为轨道交通行业面临的重大课 题。对 1500V 直流供电的城市轨道交通系统再生制动 能量的储存利用提出一种新型设计方案, 分别介绍国 外轨道交通制动能量储存装置的基本原理和应用现状, 提出应用于 1500V 直流供电系统的多模块化制动能量 处理方案, 设计出硬件电路、系统方案和软件流程。 关键词 再生制动 储存利用 超级电容 高性能蓄 电池 1500 V 直流供电系统 中图分类号 U 224 U231+ . 8 文献标志码 A 文章编号 1672-6073( 2010) 03-098-04
2 工程应用
城市轨道交通再生制动能量储存利 用技术在 欧洲 和日本、韩国等国家已普遍使用, 但对于 1500 V 直流供 电系统欧洲还没有 较成 熟的 实施 经验, 日本 多采 用高 性能锂离子电池 作为储 能媒 介。 2006 年, 西 日本 旅客 铁道株式 会社在湖 西线# 北陆本 线上的 新疋田变 电所 使用了 1500 V 系统 锂 离 子电 池 储 能 装置 ( 参数 见 表 1), 线路全长 30 km, 使 用了 2 套 360 kW @ 3 的储 能装 置, 节省电费 950万日元 /年 (约 146 万元人 民币 /年 ), 减少 CO2 排出量 350 t /年; 其缺点是锂离子电池充放电 反应速度比超级 电容 慢、体 积较 大, 且 目前 造价 太高。 对于 1500 V 供电系统, 超 级电容储 能式再 生能量 储存 装置目前还没有非 常成 功的 使用 案例, 包括 欧洲 和日 本。欧洲方面, 超级 电容 储能 式再 生能 量储 存装 置大