城市轨道交通能量回馈系统
城市轨道交通制动能量逆变回馈系统研究
Ｆｉ ｔ ｕ ｈ ｒ Ｓ ａ ｄ ｅｓ ＮＡＲＩ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔＣ ． ｒ － ｔｏ ’ ｄ ｒｓ ｓａ ｃ ｎ ｌｇ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ，
电能 ， 动车辆前进 。车辆 到站 电制动 时， 生大量 的再 生 驱 产 制动能量。 目前我 国城 市轨道 交通 车辆再 生制动 能量 只有 很少部分被利用 ， 大部 分通 过 电阻转变 成热 能而被消 耗掉。 研 究了一种新型城市轨道 交通 车辆再 生制 动能量逆 变 回馈 设备 ， 实现 车辆再 生制动能量的 回馈利用 ， 以降低 能耗 、 节约
Ｗａ ｇＪ ｎ，ｉｎ ｉｇ Ｙａ ｇ Ｈａｙｎ ｎ ｕ Ｊａ ｇ Ｐｎ ， ｎ ｉｉｇ
Ｉ ｆ ｒ ｔｖ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｒ ｉ ｆ ｕ ｂ ｎ ｍａ ｓ ｔａ ｓ ｔ ｒｓ ｎ ｏ ｍａ ｉｅ ａ ｓｒ ｃ ｅ ｔａｎ ｏ ｒ ａ ｓ ｒ ｎ ｉ ｓａ ｔ ｔ
内再 生制动 能量 吸收装置 主要包括 电 阻耗能 型、 电容
关键词
城市轨道交通 ，再生制动 ，能量 回馈 Ｖ２０３９ ６ ．５
中图分类号
Ｏｎ Ｂｒ ｋ － ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｅｎ ｒ ｙ Ｉ ｖ ｒｅ ｙ ｔｍ ｎ ＵＭ Ｔ ａ ｅｒ ｐ ｏ ｕ ｅ ｅ ｇ ｎ ｅ ｔ ｒＳ ｓｅ ｉ
ｎ ｅ ｅｅａ ｅ ａ ｄ ｄ ｃ ｌｒ ｔ ，ｔ ｅ ｅｅ ｔｉ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ｐ ｏ ｕ ｅ ａ ｌｒ ｅ ｓ ｈ ｌ ｒ ｂ ａ ｙ ｔ ｃ ｃ ｋ ｍ ｗｉ ｒ ｄ ｃ ａ ｇ ｌ
ａ ｕ ｔ ｆｅ ｅｇ ｅｙ ｓ ｏ ｔ ｔ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｅ ｅ ｇ ｍｏ ｎ ｎ ｒ ｙ ｉ ａ ｖ ｒ ｈ ｒ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｅｒｐｏ ｕ ｅ ｎ 备控制 相对 种
2024年轨道交通能量回馈装置市场规模分析
2024年轨道交通能量回馈装置市场规模分析背景介绍轨道交通能量回馈装置是一种能够通过利用列车制动产生的能量回馈到电网中的设备。
它可以有效地利用制动能量，减少能源浪费，提高轨道交通系统的能源利用效率。
随着对环境保护和可再生能源的重视，轨道交通能量回馈装置的市场需求逐渐增加。
市场规模分析1. 市场规模概述根据市场研究数据显示，近年来，全球轨道交通能量回馈装置市场规模呈现出稳步增长的趋势。
主要原因包括：•环境保护意识增强：由于气候变化和能源消耗的不可持续性，各国政府和企业开始关注环境保护和可持续发展。
轨道交通能量回馈装置可以减少能源浪费，降低污染排放，符合环保要求。
•能源安全需求：传统能源存在供应风险和价格波动等问题，因此，国家和地区对可再生能源的依赖度逐渐增加。
轨道交通能量回馈装置作为一种可再生能源利用技术，受到了广泛关注。
•政策支持：为了推动可持续交通发展，许多国家和地区出台了相关政策和激励措施，鼓励企业采用轨道交通能量回馈装置。
政策的支持为市场提供了良好的发展环境。
2. 市场细分及预测根据应用领域的不同，轨道交通能量回馈装置市场可以分为地铁、轻轨、高铁等几个细分市场。
•地铁市场：在城市轨道交通系统中，地铁是主要应用领域。
随着城市人口增加和交通拥堵问题的日益严重，地铁运输需求迅速增长，进一步推动了地铁能量回馈装置市场的规模扩大。
•轻轨市场：轻轨交通作为城市公共交通的重要组成部分，其能量回馈装置市场也在逐步扩大。
轻轨的特点是运营线路相对较短，因此能更好地利用能量回馈技术。
•高铁市场：高铁作为一种高速、高效、环保的交通方式，其能量回馈装置市场具有很大的潜力。
高速运行环境下的能量回收技术对于提高高铁系统的能源利用效率具有重要意义。
根据市场研究机构的预测，未来几年，全球轨道交通能量回馈装置市场规模有望进一步扩大。
特别是在快速城市化和可持续发展需求的背景下，市场需求将得到进一步释放。
3. 市场竞争态势目前，轨道交通能量回馈装置市场存在一些主要的竞争参与者，主要包括：•国际知名厂商：如ABB、西门子等国际知名厂商在技术研发和市场拓展方面具有一定优势，他们在全球范围内积极参与轨道交通能量回馈装置的销售和合作项目。
地铁能馈装置原理
地铁能馈装置原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊地铁能馈装置原理。
你说这地铁啊，就像个不知疲倦的大力士，每天在城市的地下跑来跑去，把咱们这些人安全快速地送到目的地。
那它为啥能这么厉害呢？这可就多亏了能馈装置啦！想象一下，地铁在轨道上飞驰，就像一辆超级赛车，那动力可猛啦！而能馈装置呢，就像是给这辆赛车加了个神奇的助力器。
它可以把地铁刹车时产生的能量收集起来，这就好比是把那些原本要浪费掉的能量都给抓住了，不让它们跑掉。
你看啊，咱们平时走路的时候，如果突然停下来，是不是会觉得有一股劲儿没处使啊？地铁也是一样啊，刹车的时候那么大的能量，如果不加以利用，那多可惜呀！能馈装置就是干这个的，它把这些能量储存起来，等地铁再启动的时候，就可以把这些能量再释放出来，让地铁跑得更带劲。
这就好像咱家里用水，把用过的废水收集起来，经过处理后又能用来冲厕所啥的，多环保多节约呀！能馈装置也是这个道理，让能量循环利用起来，既节能又环保。
地铁能馈装置原理其实并不复杂，就是通过一些高科技的设备和技术，把能量进行转换和储存。
就像一个聪明的管家，把家里的资源管理得井井有条。
它就像是一个默默工作的幕后英雄，咱们坐地铁的时候可能都不会注意到它，但它却一直在为我们的出行保驾护航。
没有它，地铁的运行可就没那么顺畅啦！大家想想，如果没有能馈装置，地铁刹车时的能量都浪费掉了，那得消耗多少额外的电能啊！而且对环境也不好呀，多不环保呀！所以说，能馈装置可真是太重要啦！咱再想想，要是以后所有的交通工具都能像地铁一样，有这么厉害的能馈装置，那咱们的地球得变得多美好呀！能源消耗少了，环境也变好了，那咱们的生活不就更加幸福啦？总之呢，地铁能馈装置原理虽然听起来有点高深，但其实就是为了让我们的出行更节能、更环保、更高效。
它让地铁这个大家伙变得更加智能、更加绿色。
让我们一起为这个神奇的装置点赞吧！希望以后能有更多这样的好技术出现，让我们的生活变得越来越好！。
2024年轨道交通能量回馈装置市场调研报告
2024年轨道交通能量回馈装置市场调研报告1. 引言轨道交通能量回馈装置是一种利用列车运行过程中产生的制动能量和重力能量来进行能量回馈的装置。
它可以将这些能量转化为电能，并回馈给城市电网或其他用电设备，以达到能量利用的效果。
随着全球对可持续发展的日益关注，轨道交通能量回馈装置市场逐渐兴起。
本报告将对轨道交通能量回馈装置市场进行调研，分析市场的规模、现状和发展趋势，并提出相应的建议。
2. 轨道交通能量回馈装置市场规模根据市场调研数据和统计分析，轨道交通能量回馈装置市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势。
预计到2025年，全球轨道交通能量回馈装置市场规模将超过100亿美元。
市场增长的主要驱动因素包括：城市轨道交通系统的规模扩大、能源资源的紧缺以及环境保护意识的提高等。
3. 轨道交通能量回馈装置市场现状目前，全球范围内已经存在一些轨道交通能量回馈装置的应用案例。
例如，某些城市的地铁系统已经引入了能量回馈装置，并取得了良好的效果。
此外，一些国家和地区的轨道交通能量回馈装置市场已经处于相对成熟的阶段，市场竞争较为激烈，技术水平较高。
但是，在一些发展中国家和地区，轨道交通能量回馈装置市场仍处于起步阶段，市场潜力巨大且有待挖掘。
4. 轨道交通能量回馈装置市场发展趋势在未来几年，轨道交通能量回馈装置市场将会出现以下几个主要发展趋势：4.1 绿色交通推动轨道交通能量回馈装置市场增长随着全球对环境问题的关注程度不断升高，绿色交通成为了发展的方向。
轨道交通作为一种低碳、高效的交通方式，具有良好的发展前景。
而能量回馈装置作为轨道交通的重要组成部分，将会得到更多关注，市场需求将会不断增长。
4.2 技术创新推动轨道交通能量回馈装置市场发展技术创新是推动轨道交通能量回馈装置市场发展的重要驱动力。
随着科技的进步，新型的能量回馈装置将不断涌现。
例如，目前已经出现了逆变技术和能量存储技术等新技术，能够进一步提高能量回馈的效率，并减少能量的浪费。
能量回收技术在城市轨道交通系统中的应用
能量回收技术在城市轨道交通系统中的应用近年来，城市轨道交通出行方式的普及令很多城市的交通更加便利。
然而，随着交通规模的扩大，轨道交通系统所消耗的能源也越来越大，这对城市的生态环境产生了不小的负面影响，同时也对能源的消耗造成了严重浪费。
因此，如何将能量回收技术应用到城市轨道交通系统中就成为了当前城市可持续发展研究的热点问题之一。
一、能量回收技术的发展历程能量回收技术的出现最早可以追溯到19世纪初期的蓄水池发电厂。
它利用了即将流失的流水中的动能，转化为电能，并储存在电网中。
而在城市轨道交通中，类似的原理也得以应用。
列车刹车时产生的惯性能被回收并储能，以供列车在启动时再次使用。
目前，许多城市轨道交通系统中都已经开始采用能量回收技术。
日本的京都市轻轨电车就是一例。
它每天在运行过程中可以回收15%左右的能量，以减少列车系统所消耗能量的总量。
此外，上海轨道交通11号线、北京地铁15号线等也在其设计方案中采用了能量回收技术。
二、城市轨道交通系统能量回收技术的应用现状在目前中国的城市轨道交通系统中，能量回收技术的应用仍然相对较少。
虽然有部分轨道交通系统采用了能量回收系统，但它们的回收效率往往不足10%，而实际上可以达到20% ~ 30% 以上。
这一问题的产生有许多原因，其中最重要的原因在于当前中国的建设标准尚未完善，而缺乏有效的设计和施工，从而导致了能量回收系统的效益不尽如人意。
此外，由于线路长、站点繁多等原因，地铁系统的控制和调度也变得越来越复杂。
在此背景下，能量回收系统的技术实现难度极大。
例如，考虑到列车与轨道间的接触面积有限，以及传导效率等因素，能量回收系统的技术方案应具备较高的可靠性和稳定性。
但目前市场上的普通技术方案往往并不能达到这方面的要求。
然而，城市轨道交通应用能量回收技术的挑战并不仅仅是技术上的问题。
由于这一技术依然处于不成熟阶段，建设和实施的成本依然相对较高，这使得很多运营商对采用能量回收技术的应用存在一定的疑虑。
山大华天地铁再生制动能量回馈系统节能计算
5、再生制动能量回馈装置的经济效益分析地铁机车制动时产生的能量非常可观，并且制动初速度越大所产生的制动能量也越大，同时制动距离和制动时间也越大，这一规律完全与能量守恒定律符合。
可以按照动能公式（1）计算汽车制动能量的大小。
我们现在根据我国地铁常规数据进行再生制动能量的的合理计算，以确定再生制动能量回馈利用的经济效益。
22212121MV MV E -= （1） M 为地铁列车质量1V 为地铁列车制动初速度2V 为地铁列车制动末速度（1）列车时速。
按照我国地铁列车常规平均时速在36~40km/h ，最高时速为80km/h ；快线地铁平均时速在55~60km/h ，最高时速在100~120km/h 。
我们按照制动初速度1V 为70km/h ，制动末速度2V 为8km/h 。
（2）列车质量。
我国现行最多的A 型地铁列车。
轻载质量为253吨，满载质量为290吨，重载质量为328吨。
我们按照地铁质量为290吨计算。
根据上述设定计算出地铁列车制动一次产生的制动能量为6102.54⨯焦耳，折合电量为15.1kWh 。
根据我国城市轨道交通车辆的统计数据，一条地铁线车辆平均约每2分钟制动一次，每天运行时间为16小时，则每年制动次数为175 200次。
因为制动包括再生制动和电阻制动，正常每隔2分钟制动一次的情况下，电阻制动占电制动总能量40%左右。
根据以上数据我们可以计算出，一条地铁线每年电阻制动电量约为175 200×15.1×40%=1 058 208kWh 。
按照工业用电平均电价每千瓦时0.75元计算，如果将所有电阻制动电量全部利用回馈到电网，一条地铁线每年可节省运营成本79.4万元左右。
如果按照我国火力发电厂数据，1吨标准煤可发电3000kWh ，产生二氧化碳2.62吨。
则可以节省标准煤352.7吨，减少二氧化碳排放量924吨。
另外，由于没有了制动电阻发热，地铁通道及站台可节省空调、风机等通风扇热设备购置费及维护运营费用约40万元；同时由于轨道交通再生制动能量回馈装置可以兼有无功补偿的功能，可以减少SVG 等无功补偿设备购置费60万元（1.5WVar ）。
地铁再生制动能量回馈装置设计
一
巨
口
曰 日
口
图 ４ 能量 回馈 系统在直流 牵引网中运行 仿真模型 某一桥臂 出现短路故 障使得直流侧 电流直接流入 交流系统 ， 影 响交流侧正常 的工作 ，起到电气 隔离的作用 。整流 变压器
是采 用牵引整流 变压器 ，作用就 是最终将低压侧 的电压 、电 流变换到 中压交流 网侧从而完成能量 回馈的整个过程 。
作 为回馈装 置的核心 部分要满足功 率要求 ，同时还必须 满足
回馈 到交流 中压 网侧 的谐波含量要 求 。因此 ，作 为大功率 器 件 的二极 管钳 位式 （ Ｎ Ｐ Ｃ） 三电平逆变器可以满足上述要求 ， 相 比于两电平逆 变回馈其 更适合在 高压大容量 场合应用 。其 优点有耐压等级 更高 、输出效率更高 、谐波含量更少等 。
０
可实现度 可替代度
真实度
伴 随着世界范 围内的城 市化进程 ，行 车难 、乘车难 ，不 仅 成为市 民工作和生活 的一个突 出问题 ，而且 制约着城市 的
平 的再生能量 回馈系统模型 ，分析其工作原 理 ，建立数学模 型 ，设计控制策略 。 能馈 式逆变 回馈 装置是在直流 牵引网上列车 制动时产生 的制动能 量回馈到交 流中压网侧 ，既能 够实现能量 的循环利
安全稳 定运行 。伴 随着地铁 的发展 ，直流 牵引供电 系统在其
由ｌ ＧＢ Ｔ和 二极管组成 的二极管钳位式 三电平变流器 本 身的特点可知 其既可 以实 现逆变回馈能 量 ，也可 以实现整 流 向直流 网馈 入能量 ，实现 能量的双 向流 动 。因此 ，按照工 作
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。
城市轨道交通列车再生制动能量利用系统方案对比分析
技术装备城市轨道交通列车再生制动能量利用系统方案对比分析姜 君（中铁检验认证中心，北京 100081）摘 要：城市轨道交通列车再生制动能量利用系统包括再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统和混合型再生制动能量利用系统。
回馈型系统可实现交流电网与直流母线的能量双向流动；储能型系统是将列车多余制动能量存储到储能单元中，起动时再将能量释放出来供列车使用，储能元件有超级电容、蓄电池及飞轮；混合型系统是回馈型和储能型的组合，其功能及性能兼具 2 种系统的特点。
3 种系统方案各有特点，均可实现列车制动能量回馈利用，减少电网能耗，不仅在节能环保方面有重要意义，对于整个城市轨道交通行业降低运营成本将具有重大影响。
关键词：城轨列车；再生制动；能量回馈；能量储存中图分类号：U260.35+9基金项目：中铁检验认证中心科研项目（BJ2017S08）作者简介：姜君（1988—），男，工程师0 引言发展城市轨道交通已成为解决城市交通重要而有效的途径之一，进而推动了城市轨道交通车辆变流器等电力电子设备的快速发展。
地铁车站的站间距短，列车起动、制动频繁，较高频次的制动会产生大量的能量，电阻消耗型装置散发的热量会引起列车及隧道温度的升高，还需要设备消耗额外的电能来降温，造成了大量电能的浪费，与节能减排的环保要求相悖。
再生制动能量吸收技术符合我国的节能减排、环境保护战略，有利于降低地铁车站内部温度，减少电网能耗以及减小供电系统设备容量，所以，再生制动能量利用装置在国内存在巨大的市场空间，也是城市轨道交通重要的发展方向[1]。
城市轨道交通列车再生制动能量利用系统包括再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统和混合型再生制动能量利用系统。
再生制动能量回馈系统能将列车制动时注入直流牵引网中的制动能量回馈到交流电网中[2-4]；再生制动能量储存系统能将列车制动时注入直流牵引网中的制动能量存储到储能单元中，需要时再将能量释放出来供列车使用，储能方式主要有超级电容储能型、蓄电池储能型及飞轮储能型[5]；混合型再生制动能量利用系统是再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统的组合，其功能及性能兼具 2 种系统的特点。
城市轨道交通的能源利用效率
城市轨道交通的能源利用效率城市轨道交通作为现代城市交通的重要组成部分，其能源利用效率直接关系到城市的可持续发展和环境保护。
随着城市化进程的加快，城市轨道交通的能源消耗问题日益凸显，提高其能源利用效率成为亟待解决的问题。
一、城市轨道交通能源利用现状城市轨道交通系统主要包括地铁、轻轨、有轨电车等，它们在缓解城市交通拥堵、减少环境污染方面发挥着重要作用。
然而，随着轨道交通线路的不断扩展和运营里程的增加，能源消耗量也随之上升。
据统计，城市轨道交通系统的能耗主要来源于车辆牵引、空调系统、照明系统、车站设备等方面。
1.1 车辆牵引能耗车辆牵引能耗是城市轨道交通系统能耗的主要部分，约占总能耗的50%以上。
牵引能耗与车辆的运行速度、载客量、线路条件等因素密切相关。
随着列车运行速度的提高和载客量的增加，牵引能耗也会相应增加。
1.2 空调系统能耗空调系统是城市轨道交通系统中能耗较高的部分之一。
由于地下车站和隧道环境相对封闭，需要通过空调系统来调节温度和湿度，保证乘客的舒适度。
空调系统的能耗与车站规模、乘客流量、室内外温差等因素有关。
1.3 照明系统能耗照明系统是城市轨道交通系统中不可或缺的一部分，它为乘客提供了必要的照明条件。
随着LED等节能照明技术的广泛应用，照明系统的能耗有所降低，但仍占有一定比例。
1.4 车站设备能耗车站设备包括自动售票机、自动检票机、电梯、扶梯等，这些设备的运行也需要消耗一定的能源。
随着智能化技术的发展，车站设备的能耗有望进一步降低。
二、提高城市轨道交通能源利用效率的措施为了提高城市轨道交通的能源利用效率，需要从多个方面入手，采取综合性的措施。
2.1 优化车辆设计优化车辆设计是提高能源利用效率的重要途径。
通过采用轻量化材料、优化车辆结构、提高牵引系统效率等措施，可以有效降低车辆的能耗。
例如，采用碳纤维等轻质材料可以减轻车辆自重，降低牵引能耗；优化车辆结构可以减少空气阻力，提高运行效率。
2.2 推广节能技术推广节能技术是提高能源利用效率的关键。
城轨列车再生制动能量回馈控制系统研究
城轨列车再生制动能量回馈控制系统研究轨道交通的发展是城市现代化进程的重要标志,也是解决交通拥堵的有效途径之一,由于其运量大、方便快捷等特点,近年来得到了迅速发展。
如何有效利用机车制动时产生的能量,提高能源利用率、降低地铁运营成本,成为城市轨道交通发展中需要解决的关键性问题。
目前机车制动时所产生能量的处理方式主要有:电阻消耗式、储能式以及逆变回馈式。
其中电阻消耗式由于其结构简单,成熟稳定的特点已经在国内外得到了广泛的应用;储能式具有降低制动初期对网侧冲击、有效利用制动能量的特点,同时在紧急情况下可作为应急电源;逆变回馈式是将制动能量回馈到0.4kV或
10/35kV电网,供站内其他用电设备使用或回馈到中压电网中,达到能量再利用
的目的。
本文主要研究由低压回馈式与电池储能式组成的混合吸收装置,通过两者有效的协调控制,达到回收制动能量、优化容量配置以及能量调度的功能。
论文首先介绍了牵引变电站24脉波不控整流模型、牵引网模型、以及基于三相异步电机的列车模型,并搭建仿真;其次给出电池储能式与逆变回馈式相结合的混合式能量吸收装置的拓扑结构以及控制策略,采用并联的方式将储能式装置与逆变回馈式装置连接在直流牵引网上,逆变侧为大功率电压源型逆变器,储能侧为三重化DC/DC变换器;然后给出两者协调控制策略,实现能量调度的功能,达到减轻再生制动能量对电网的冲击、维持牵引网网压稳定、提高系统容量利用率等目的。
最后搭建含吸收装置的轨道交通牵引供电系统仿真模型,验证各部分功能的实现以及协调控制的有效性,在基于APPSIM软件的半实物实时仿真平台进一步验证本文提出的控制策略的可靠性、结构的可行性以及算法的正确性,为下一步
的现场实验提供一定的参考和理论指导。
2024年轨道交通能量回馈装置市场发展现状
2024年轨道交通能量回馈装置市场发展现状摘要本文对轨道交通能量回馈装置市场的发展现状进行了深入研究和分析。
首先，介绍了轨道交通能量回馈装置的概念和原理，阐述了其在轨道交通系统中的重要作用。
然后，分析了轨道交通能量回馈装置市场的发展趋势和市场规模。
接着，分析了轨道交通能量回馈装置市场的主要竞争对手和市场份额。
最后，提出了轨道交通能量回馈装置市场的发展前景和挑战，为相关企业和投资者提供了有益的参考。
1. 引言轨道交通能量回馈装置是指利用轨道交通运行过程中产生的能量，并将其回馈到电网中供其他列车或城市用电的装置。
它通过能量回馈的方式，实现了能源的有效利用和环境的保护，具有很大的应用潜力。
2. 轨道交通能量回馈装置的原理轨道交通能量回馈装置利用列车制动时产生的能量，通过牵引逆变器将能量转化为电能，并将电能回馈到电网中。
这种方式不仅能够降低能源消耗，减少环境污染，还能够提高轨道交通系统的运行效率。
3. 轨道交通能量回馈装置市场的发展趋势随着环保意识的日益增强和能源紧张的问题，轨道交通能量回馈装置市场呈现出快速发展的趋势。
目前市场上存在着较多的轨道交通能量回馈装置供应商，国内外都有不少企业涉足该领域。
4. 轨道交通能量回馈装置市场规模根据市场调研数据显示，轨道交通能量回馈装置市场规模呈逐年增长的趋势。
预计未来几年，该市场规模还将进一步扩大，给相关企业和投资者带来更多的机遇。
5. 轨道交通能量回馈装置市场的竞争对手和市场份额目前，轨道交通能量回馈装置市场存在着一些主要的竞争对手，包括国内的企业和国际的大型企业。
这些竞争对手通过技术创新和产品质量的提升，积极争夺市场份额。
6. 轨道交通能量回馈装置市场的发展前景和挑战轨道交通能量回馈装置市场的发展前景广阔，但也面临着一些挑战。
首先，技术创新是关键，需要不断提高产品的性能和效率。
其次，市场竞争激烈，要保持竞争优势需要加大研发投入和市场推广力度。
最后，政策支持和标准规范的制定对市场发展至关重要。
城市轨道交通再生电能回收技术的创新与实践
城市轨道交通再生电能回收技术的创新与实践相信大家都有这样的体验，坐地铁的时候，车厢里的空调总是不停地运作，而每当列车进站停车时，那些空调、电灯等设备似乎并没有因为停止使用而立刻关闭。
这就是因为，城市轨道交通的用电量极大，而其中的部分电能并没有得到充分利用，造成了能源的浪费。
那么，有没有什么好方法可以解决这一问题呢？答案就是：再生电能回收技术。
我们来了解一下什么是再生电能回收技术。
简单来说，再生电能回收技术就是利用轨道交通车辆在运行过程中产生的电能，通过一定的技术手段进行回收和利用，从而达到节约能源、减少能源浪费的目的。
这项技术的关键在于，如何在列车减速、制动或者进站停车时，将电能从车辆的电动机中分离出来，并进行回收。
这需要依靠一种叫做“再生电阻制动”的技术。
这种技术的工作原理是，当列车减速或者制动时，电动机的工作状态会发生变化，从驱动状态变为发电状态。
这时，电动机会将原本用于驱动列车前进的电能，转化为电能输出，通过电缆传输到轨道上，供其他列车使用。
值得一提的是，这项技术在我国的轨道交通领域已经得到了广泛的应用。
比如，我国京张高铁、沪昆高铁等多条高速铁路线路，都采用了这种再生电能回收技术。
据相关数据显示，这种技术的应用，使得我国轨道交通的能耗大大降低，每年可节约用电量达到数亿度。
然而，这项技术的实践过程并非一帆风顺。
在实际应用中，我们也遇到了一些问题。
比如，如何确保回收的电能质量，使其满足轨道交通设备的用电需求；如何提高回收系统的效率，减少能源损耗等。
为了解决这些问题，我国的科研人员进行了大量的技术研究和创新。
比如，我们研发出了一种新型的再生电能回收系统，该系统采用了一种叫做“能量回馈”的技术。
这种技术的工作原理是，将回收的电能通过一个专门的变频器，反馈到轨道交通的供电系统中，从而实现电能的高效利用。
我们还研发出了一种具有自适应调节功能的电动机控制器，可以根据列车的实际运行情况，自动调整电动机的输出功率，从而提高回收系统的效率。
城轨交通新型供电制式车辆车载复合储能系统能量管理
城轨交通新型供电制式车辆车载复合储能系统能量管理城轨交通新型供电制式车辆车载复合储能系统能量管理随着城市轨道交通的快速发展，环境和能源问题日益凸显。
传统的城轨交通供电制式通常采用以电网为主的供电模式，存在能源浪费、排放高、运营成本高等问题。
为了解决这些问题，新型供电制式车辆车载复合储能系统应运而生。
车辆车载复合储能系统是指在城轨车辆中同时采用多种能源进行供电的系统，包括电能、储能电池和超级电容器等。
这样的系统使得城轨交通在供电方式上更加多样化，能够更好地满足不同运行情况下的能源需求。
新型供电制式车辆车载复合储能系统具有以下优点：首先，减少能源浪费。
传统的城轨交通供电制式存在能源浪费的问题，因为车辆在制动过程中能量无法得到有效回收利用。
而车辆车载复合储能系统可以将制动能量转化为电能并储存起来，待需要时释放出来供车辆使用。
这样一方面减少了能源浪费，另一方面也提高了能源利用效率。
其次，降低环境污染。
传统的城轨交通供电制式主要依赖于电网供电，而电网产生的电能大多来自化石燃料发电厂，其排放物对环境造成的污染不容忽视。
而车辆车载复合储能系统中的储能电池和超级电容器等可再生能源设备能有效降低环境污染，减少对化石燃料的依赖。
再次，降低运营成本。
新型供电制式车辆车载复合储能系统具有更好的能源管理能力，能够根据车辆运行情况灵活调配能源，从而大幅降低运营成本。
特别是对于高峰时段和低峰时段的运营，能够更加高效地利用能源，提高运输效率，从而降低运营成本。
然而，新型供电制式车辆车载复合储能系统也面临一些挑战。
首先是技术问题。
新型供电制式车辆车载复合储能系统需要涉及多种能源的调配和管理，技术难度较高。
需要设计出能够自动切换、协调和优化各种能源的能量管理系统，以保证车辆的正常运行。
其次是成本问题。
新型供电制式车辆车载复合储能系统所需的设备和技术相对复杂，成本较高。
虽然这些成本可以通过节约能源和降低运营成本来弥补，但前期投资仍然是一个不容忽视的问题。
地铁制动能量回收超级电容储能系统 实例设计
在目前倡导环保节能生产、低碳绿色生活的时代下，上述的能源与资源消耗是不合时宜 的。为了降低能耗、节约能源、降低运营成本，轨道交通再生制动能量的回馈吸收利用成为 近年来研究的热点。其目的在于设法将列车制动能量吸收并存储起来，当需要的时候再将吸 收存储的能量释放出来，提高供电电能的利用率并减少能量的浪费。目前，比较成熟并且有 商业应用的轨道交通再生制动能量回馈吸收利用技术主要包括飞轮储能技术和超级电容器 储能技术。而飞轮技术系统复杂庞大，配置不灵活，控制难度高，成本高，推广难度较大。 还有，曾有人提出的并网式逆变馈能系统，在地铁这样的系统中，因制动持续时间短、瞬时 功率大（一般为牵引功率的 1~3 倍），成本太昂贵、可靠性不够高，收益不成比，难以商业 运营。
2024年轨道交通能量回馈装置市场分析现状
2024年轨道交通能量回馈装置市场分析现状市场概述随着城市化的发展和人口增长，轨道交通系统作为城市重要的交通方式，其能源消耗问题逐渐引起人们的关注。
为了解决能源浪费和环境污染等问题，轨道交通能量回馈装置被广泛研究和应用。
本文将对轨道交通能量回馈装置市场的现状进行分析。
市场规模在全球范围内，轨道交通能量回馈装置市场规模持续增长。
根据市场研究数据，2019年全球轨道交通能量回馈装置市场规模达到XX亿美元，并预计到2025年将达到XX亿美元。
亚太地区是全球轨道交通能量回馈装置市场的主要驱动力，占据了市场份额的xx%，而欧洲和北美地区紧随其后。
市场驱动因素1.能源节约和环境保护意识的增强。
随着全球能源危机和环境问题的日益严重，轨道交通系统通过使用能量回馈装置来减少对传统能源的依赖，已成为城市发展的重要目标。
2.政府鼓励政策的推动。
为了鼓励轨道交通系统的可持续发展，许多国家和地区采取了一系列政策措施，包括经济激励措施和减税政策等，来促进能量回馈装置的市场应用。
3.轨道交通系统的快速发展。
随着高速铁路、地铁和轻轨等轨道交通系统的建设，对能量回馈装置的需求也逐渐增加。
尤其是在人口密集的城市中，能量回馈装置被广泛应用以减少能源浪费。
4.技术进步和创新。
随着科技的进步，轨道交通能量回馈装置的性能得到了显著提升，如能量回收效率的提高和设备体积的缩小，促使了市场的进一步扩大。
市场挑战和机遇1.高成本和长回收周期。
轨道交通能量回馈装置的研发和安装成本较高，且回收周期较长，这一因素限制了市场的扩大。
未来的机遇在于技术成本的进一步降低和回收效率的提高。
2.技术标准和规范的统一。
目前，不同地区和国家在轨道交通能量回馈装置的技术标准和规范上存在一定的差异，这给产品的研发和市场推广带来了一定的阻碍。
未来的机遇在于建立统一的技术标准和规范体系，促进全球市场的合作和发展。
市场前景作为一种节能环保的重要设备，轨道交通能量回馈装置市场具有较大的发展潜力。
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三、现行技术方案简介------方案的试验检测 现行技术方案简介 方案的试验检测
开关柜 开关柜
牵引整流变 牵引整流变
整流器
模拟负载 模拟负载
Page 34
能量回馈装置
整流器
能量回馈装置
三、现行技术方案简介------方案的试验检测 现行技术方案简介 方案的试验检测
按750V/1500V城轨供电系统全功率考核能量回馈装置； 模拟6/12/24脉波供电系统，考察回馈系统在负载变化时的稳定性与可 靠性。 实现对回馈装置与牵引整流器的兼容性及最佳输出特性的试验研究，保 证回馈装置的兼容性及可靠性； 实现对单台装置或单重模块的功能性试验。考察系统工作逻辑及流程， 研究系统控制算法，获得最优控制策略。（缩短现场调试时间,
车载能量吸收装置
地面再生能量吸收装置
二、技术路线初探------能量储存型技术路线 技术路线初探 能量储存型技术路线
飞轮储能
缺点：
系统复杂，空间需求大 处于技术研究和实验室验证阶段。
二、技术路线初探------能量储存型技术路线 技术路线初探 能量储存型技术路线 超级电容器储能
超级电容器
大容量：30000~80000F 储能密度高：大于20KJ/Kg 供应商较多：MAXWELL、VINA、和众汇能
Page 30
三、现行技术方案简介------方案扩展性分析 现行技术方案简介 方案扩展性分析
系统容量扩展：基本单元1.5MVA;可并联为3、4.5、
6、7.5、9MVA等多种容量等级
供电功能扩展：可作为牵引供电单元，实现过载及跨
区供电冗余功能
电能治理扩展：可兼做能量回馈装置和无功补偿SVG
电能质量治理装置
牵引加速车辆 再生制动车辆
Page 5
一 再生制动能量分析
能源浪费 背离低碳、环保理念 热量聚集
加热隧道、洞室
加大通风 消耗额外能量耗散这些热量。
电制动能量的约30%被列车利用，其余的制动能量都被电阻消耗掉。 因此可以利用的能量为22%*70%=15.4%
Page 6
一 再生制动能量分析
Driver
Page 29
三、现行技术方案简介------方案兼容性分析 现行技术方案简介 方案兼容性分析
可与6脉波、12脉波、24脉波等多种规格的整流器相匹配 可与城轨地铁供电系统、磁悬浮供电系统匹配 可与DC750V系统、DC1500V系统匹配 与SCADA系统完全兼容，可提供RS485/Profibus等多种接口
二、技术路线初探--全PWM方案2 技术路线初探--全PWM方案2 -方案
主要优点：
无需额外二极管整流回路，能量双向流动； 直流电压可控，根据需要可设定为恒压或变压； 在实现整流功能的同时实现无功补偿（STATCOM)； 扩大输电能力，增大站间距离；
主要缺点：
变流器过载能力差，需按300%过载进行容量计算，成本显著增加。
低压回馈：400V
中压回馈：1180V
高压回馈：10KV,35KV（33KV)
二、技术路线初探------低压回馈 电阻消耗型方案 低压回馈+电阻消耗型方案 技术路线初探 低压回馈 电阻消耗型方案1
主要优点：
实现制动电能的再利用
主要缺点：
回馈电能容量受限于400V系统容量，制动电阻不能取消 回馈电能交流侧电压低，电流大，设备损耗和体积大
1700V
1700V
பைடு நூலகம்
1668V
0 (In) 能量回馈区间 (100%) 牵引供电区间 (200%) (300%) 直流输出电流
Page 23
三、现行技术方案简介 能量回馈装置外观
回馈装置：1200（w）X1200（d）X 2200（h）
Page 24
变压器：2500（w）X1500（d）X 2600（h）
回馈装置交流侧电流波形 单重支路回馈电流：650A 效率：0.98 均流系数：0.98
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三、现行技术方案简介------实际工程应用 现行技术方案简介 实际工程应用 广州地铁四号线庆盛区间牵引变电所： 制动电能回馈 南车株洲电力机车有限公司磁浮试验线： 制动电能回馈兼STATCOM
Page 31
三、现行技术方案简介------方案的经济性分析 现行技术方案简介 方案的经济性分析
节能减排
减少车辆购置费
减少车辆重量， 减少车辆重量，提高车辆载荷能力
改善车辆设备布局， 改善车辆设备布局，减轻维护工作量
三、现行技术方案简介------方案的经济性分析 现行技术方案简介 方案的经济性分析
Page 2
可靠的、创造的、世界的、超越的、绿色的
再生制动能量分析 一
二
技术思路初探
三
现行技术方案简介
Page 3
一 再生制动能量分析
常规牵引供电系统 主要优点： 结构简单、可靠、经济 主要缺点： 谐波特性不佳；直流电压不可控；制动能量不能利用
Page 4
一 再生制动能量分析
整流器
可靠性设计
关键信号多传感器：直流电压 关键电路多回路并联：充电回路、变流器 关键故障保护与监控：脉冲封锁、断路器隔离，在线检修 系列化设计：1.5MVA/单元
三、现行技术方案简介------方案接口分析 现行技术方案简介 方案接口分析 人机界面
Page 28
三、现行技术方案简介------方案接口分析 现行技术方案简介 方案接口分析 二次开发软件------CSR
headway>10min 15%-25%/day
Page 7
Headway<10min 5%-15%/day
二 技术路线初探
发热
整流器
R
吸收电阻 整流器 回馈 逆变器
再生 回生
再生 回生
超级电容 整流器
再生 回生
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二、技术路线初探------能量消耗型技术路线 技术路线初探 能量消耗型技术路线
株洲南车时代电气股份有限公司 张志学
城市轨道交通能量回馈系统背景
自工业革命以来，人类向大气中排放的CO2等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温 室效应也随之增加，已引起全球气候变暖等一系列严重问题。
《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》以及《哥本哈根协议》等公约的签订表 明了全世界各国在保护环境、减少排放等领域的广泛共识。
成熟的控制平台技术
采用在机车、城轨车辆、石 油钻井平台、轧钢机等工业领域 成熟应用的控制平台及控制算法
控 制 系 统
Page 26
三、现行技术方案简介---方案可靠性分析 现行技术方案简介 方案可靠性分析 PWM变流器技术的成熟度 变流器技术的成熟度
干线机车、柔性直流输电、风力发电、光伏发电系统 业界使用案例：东京筑波快捷线、香港地铁
超级电容器储能方式
车载超级电容器 地面超级电容器
二、技术路线初探------超级电容储能基本电路拓扑 技术路线初探 超级电容储能基本电路拓扑
二、技术路线初探------能量回馈型技术路线 技术路线初探 能量回馈型技术路线
能量回馈到电力系统当中，必然要求将直流电能转 换为交流电能，按逆变器的交流侧电压进行分类， 相对的可以分为三个等级：
主要缺点：
高压侧开关柜相对昂贵，需增加变压器
PWM整流 超级电容器方案5 整流+ 二、技术路线初探------ PWM整流+超级电容器方案5 技术路线初探
主要优点：
具备全控PWM整流器方案的所有优点 具备300%过载能力 对高压电网的冲击很小
主要缺点：
超级电容器的串并联应用可靠性有待提升 超级电容器的功率密度和性价比有待提升
回馈系统动作电压： 1600~1800VDC；（手动或自动可调） 人机界面： 本地/远程控制： 65k色 ，5.7''触摸屏 RS485接口/Profibus接口
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三、现行技术方案简介------主要技术参数 现行技术方案简介 主要技术参数
能量回馈装置外特性
1800V
直流电压
1500V
中压回馈方案3 二、技术路线初探------ PWM中压回馈方案 技术路线初探 中压回馈方案
主要优点：
节省隔离变压器，占地面积少。 回馈电能完全利用。
主要缺点：
二极管整流器与回馈装置之间存在固有环流；
高压回馈方案4 二、技术路线初探------高压回馈方案 技术路线初探 高压回馈方案
主要优点：
对电网冲击较小 制动电能重新分配再利用
降低试运行风险）
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三、现行技术方案简介------方案的试验检测 现行技术方案简介 方案的试验检测
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三、现行技术方案简介------方案的试验检测 现行技术方案简介 方案的试验检测
网侧电流谐波 及效率测试
10kV侧测量点 侧测量点
阀侧测量点
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三、现行技术方案简介------方案的试验检测 现行技术方案简介 方案的试验检测
温家宝总理在哥本哈根气候会议上曾承诺：“我国到2020年单位国内生产总值二氧化碳 排放量比2005年下降40%~45%。”
城市轨道交通是所有公共交通方式中最绿色环保的，但其能耗和碳排放总量仍十分巨大， 如何利用低碳技术降低能耗，减少碳排放是城市轨道交通行业的重要课题。
城市轨道交通系统目前正采用或研究的低碳技术包括车辆轻型化技术、提升车载系统部 件的效率、提升再生制动能力、空调通风系统智能化控制技术、节能型LED光源技术等 等，其中供电系统回馈能量的再利用技术也是重要节能减排技术之一。
三、现行技术方案简介------主要技术特点 现行技术方案简介 主要技术特点
可靠性高
接口丰富
技术 特点