在城市軌道交通中應用研究分析
與道路、航空等交通方式相比,軌道交通運輸具有運量大、定時、安全、環保、節能等顯著優點。在全球倡導保護環境、防止地球溫暖化的今天,軌道交通的環保、節能的優點已越來越受到人們的重視,今后應大力發展軌道公共交通已成為世界各國的共識。
從20 世紀80 年代開始,隨著電力電子技術的飛速發展,交流牽引傳動技術開始在軌道交通車輛上得到應用,并迅速得到普及。軌道交通車輛采用交流傳動技術后,再生制動成為列車常用制動時的主要制動方式,由于再生制動能量可供相同供電區間內的其他力行狀態的列車利用,這就進一步降低了列車的運行能耗,使軌道交通在節能運行方面的優勢越發突出。然而,再生制動的前提是線路上必須有足夠的負載來吸收再生能量,否則就容易造成再生制動的列車受電弓電壓升高超過允許值,引發主電路斷開,導致再生制動失效的現象發生。近年,隨著2 次電池、飛輪、超級電容( EDLC)、超導等儲能技術的發展,如何利用儲能技術來解決列車制動失效、改善列車受電弓電壓、節約列車運行能量等問題得到世界軌道交通界的廣泛關注。
目前國內外常采用在地面牽引變電所內設置再生制動能量吸收裝置解決該問題,其中電阻耗能型吸收裝置應用較為普遍,該裝置僅將制動能量消耗,未將能量加以利用,且只解決了網壓升高問題卻沒有考慮網壓下降的問題。若采用儲能裝置將制動能量儲存起來,并在列車起動取流時將所儲存能量釋放至電網,減少直流電網電流,則網壓波動問題將迎刃而解。
儲能裝置的儲能方式有多種,如飛輪儲能、蓄電池儲能及超級電容器儲能等。通過各種儲能方式的比較,提出車載超級電容儲能裝置來解決以上問題。考慮到列車制動能量較大,而超級電容組的吸收能力有限,因此為保證網壓穩定,采用以電容吸收為主,電阻消耗為輔的吸收方案。該儲能裝置若能成功應用到城市軌道交通中,在合理解決網壓波動問題的基礎上,必能創造出巨大的經濟效益,因此對城市軌道交通儲能裝置的研究具有十分重要的現實意義。智能分布式電網系統超級電容器必不可少。