基于超级电容原理的车载储能装置的应用分析

图 １ 庞 巴 迪 ＭＩ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ储 能 器
ＭＩ ＴＲ ＡＣ储 能器 工 作 原 理 ： ＭＩ ＴＲ ＡＣ储 能器 安 装
在车顶 上 （ 图２ ） ， 与牵 引逆变 器直 流侧 连接 （ 图３ ） ， 控 制
能量 流 的 双 向 Ｉ ＧＢ Ｔ斩 波 器 安 装在 变 流 器 上 。降或 升
斩 波器 负责 给 电容 器 充放 电。储 能 器 在 制 动过 程 中吸
收能量 ， 在运行 和 加 速 阶段 再 输 出能量 ； 在 起 动和 加 速
时， 将 有轨 电车所 需 的 巨大 电流 降 低 ４ ０ ， 从 而 降低 整 个供 电网络 的负 担 ， 同时在 电车 站 恢 复 电 能 ， 减 少 电热
关键 词 有 轨 电 车 ； 超级电容 ； 储能系统 ； 车 载 储 能 装 置
中图分类号 ： Ｕ２ ６ ４ ． ９ １ ６ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ２ １
的损耗 ］ 。 ＭＩ Ｔ ＲＡ Ｃ储能 器最先 安装 在 曼海 姆 公 共交 通 运 营
车 载储能装 置 通 过 在不 影 响停 靠 时 间 的 情况 下 在 停靠 站 点充 电 ， 确 保 有 轨 电车 可 以无 接触 网运 行 ， 具 有 节能 、 环保 、 成本 低 等特点 ， 同时带 给人们 美 好 的视 觉 冲 击 。 目前 ， 国际市场 上技 术 比较 成熟 的车载 储 能装 置 主
负荷、 大 电流 、 维 护 要 求低 、 温 度运 行 范 围大 、 使 用 寿 命
长且成 分 中不含 有毒 和重 金属物 等 特点 ， 对 保护 环境 和 有 轨 电车 的发展 ， 将发 挥越 来越 大 的作 用 。 １ 国外 车载储 能装 置动 态 从 国外 实 际应用 的情 况看 ， 都是 基 于超 级 电容原 理 的储 能 装置 有两 种形式 ， 一 种是安 装 在有 轨 电车 外部 的
基 于超 级 电容 原 理 的车 载储 能 装置 的应 用 分析
朱青华 ，冯宪瑞
（ 唐 山轨 道客 车有 限责任 公 司 科技 管理 部 ，河北唐 山 ０ ６ ３ ０ ３ ５ ）
摘 要 对 国 外应 用在 有轨 电 车 上 的 、 基 于 超 级 电 容 原 理 的 车 载 储 能 技 术 的 发 展 情 况 进 行 了重 点 的 分 析 和 探 讨 期 望 能 为 国 内有 轨 电车 的研 制 与 开 发 提 供 必 要 的信 息 和 技 术 数 据 。
米 内可无 接触 网运行 ， 不需要 接触 网供 电； （ ３ ） 通过 车 载
１ ． １ 庞 巴迪 ＭＩ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ储能器 （ ＭＩ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ） ＭＩ ＴＲ ＡＣ储能 器是 庞 巴迪 公 司研制 的一款 应用 在
在２ ０世纪 初 期 ， 有 轨 电 车 已经 成 为 人 们 日常生 活
中重 要 的 交 通 工 具 。当 时 的 主 要 动 力 系统 是 接 触 网 。
有轨 电车 上 、 可 确 保 有 轨 电 车 无 接 触 网运 行 的动 力 系 统， 由高性 能 电双 层 电容 器 组 成 ， 模 块 化 设计 。这 种储
第３ ３卷 第 ３期 ２ ０ １ ３ 年 ６ 月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ Ｌ ＯＣ０Ｍ ＯＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ １ ． ３３ Ｎｏ ．３
Ｊ ｕ ｎ ．
２ Ｏ ｌ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ —０ ０ ９ ０ —０ ５
解 决方 案 ， 一种 是 第 ３轨供 电 ， 如 庞 巴迪 （ Ｂ ｏ ｍｂ ａ ｒ ｄ ｉ ｅ ｒ ） 的Ｐ ｒ ｉ ｍｏ ｖ ｅ系统 和 安 萨 尔 多 百 瑞 达 （ Ａｎ ｓ ａ ｌ ｄ ｏ ｂ ｒ ｅ ｄ ａ ） 的 Ｔｒ ａ ｍｗａ ｖ ｅ系统 ， 另 一种 就是 储 能 系统 这 项新 技 术 产 生 和运用 的 问世 ， 取 得 了很 好 的经济 效果 。 目前市场 上 能够应 用wenku.baidu.com的储能 系统 技术 有 电池 、 飞 轮 和超级 电容 。而 基于超 级 电容原 理 的储 能装 置 ， 因其 高
能装 置不 仅可 以应用 在有轨 电车上 ， 还可 以用于 地铁 和
但是 供 电的架 空线 网在 一些 特定 的环 境下 ， 对 景观 会 带 来很 大 的影 响 ， 因此 在规 划线 路时 常常 会受 到 很大 的制
内燃 动 车组 。
约 。为 了克服 这个 难题 ， 世界 市场 上先 后 又 出现 了两 种
商Ｒ ＮＶ 的一列 模型 轻 轨车 的一 个 动 力转 向架 上 ， 从 而
比较不 同转 向架 的能 量 消耗 情 况 。从 ２ ０ ０ ３年 起 ， 一 直
表现 良好 。而且 通 过测 试 得 出 这种 储 能 装 置 能 够节 能 大约 ３ Ｏ 。在有轨 电 车上 安装 这 种储 能 设 备还 具 有 以 下优 点 ： （ １ ） 对最 大 功 率 的要 求 将 显 著减 小 ； （ ２ ） 在 几百
储 能装 置 ， 如西 门 子 （ Ｓ ｉ ｅ ｍｅ ｎ ｓ ） 的 Ｓ Ｉ ＴＲ ＡＳ Ｓ Ｅ Ｓ安 装 在 变 电所 内 ， 作用 是 降 低 变 电所 一 次 能 源 消耗 ， 节 约运 营 成本 。这 种 储 能 装 置 已经 应 用 在 北 京 地 铁 ５号 线 上 。 另一 种就 是下 文介 绍 的车载储 能装 置 。
要有 庞 巴 迪 的 ＭＩ Ｔ ＲＡＣ储 能 器 、 Ｃ ＡＦ（ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｃ ｉ ｏ ｎ ｅ ｓ ｙ Ａｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｄ ｅ Ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｌ ｅ ｓ ） 的 ＡＣ Ｒ系统 以及 阿尔 斯通
（ Ａｌ ｓ ｔ ｏ ｍ） 的Ｓ ＴＥ Ｅ Ｍ 系统 （ 试 验运行 中） 。