城市轨道交通制动能量回收技术..

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器件储能型类型
蓄电池储能 这种技术在电动汽 车与混合动力车体 上应用较为成熟, 在 城市轨道交通制动 能量回收方面尚缺 乏综合应用。 但实现成本较高, 控 制复杂 和使用寿命 有限, 该技术目前在 日本有小规模应用。 飞轮储能 储能密度和效率都较 高, 安装地点也十分灵 活,已在DC 750V 网 络中有应用实例, 并有 一定的市场占有率。 但其寿命容易受到机 械部件磨损的影响而 大幅度降低。另外, 飞 轮储能的投资与维护 费用均较高。 电容储能 体积更小、容量 更大、寿命更长 以及充放电速度 更快等 特点, 最具市场应 用竞争力。

城市轨道交通

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城市轨道交通具有运输量大、行车速度快、舒适性好等 优点, 加之城市轨道交通车辆采用电能驱动, 直接污染排 放小, 因此成为大都市优先选择的城市交通工具。中国 目前已在北京、上海、天津、广州、深圳、大连、南京 等城市进行商业化运行, 并且有越来越多的城市拟采用 城市轨道交通作为提升城市运输能力的有效措施。
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飞轮储能
飞轮储能装置中有一个内置电机 ，它既是电动机也是发电机。 在充电时，它作为电动机给飞轮 加速； 当放电时，它又作为发电机给外 设供电，此时飞轮的转速不断下 降； 而当飞轮空闲运转时，整个装置 则以最小损耗运行。 飞轮储能器中没有任何化学活性 物质，也没有任何化学反应发生 。旋转时的飞轮是纯粹的机械运 动。
触网电压过压、欠压或一定 距离内无其他车辆，牵引控制单 元(TCU)切断向接触网反馈的电能 , 再生制动不能实现, 此时列车会 自动切断反馈电，实施电阻制动
列车停止
再生制动和电阻制动能量计算

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根据中国目前一些城市轨道交通车辆的统计数据, 车辆 平均约每2 min 制动一次, 如果车辆每天的运行时间平 均为16 h , 则每天制动次数为480 次, 全年运行天数按照 340 天计算, 每年制动次数为163 200 次。 占电制动约40 %, 若
再生制动能量回收技术 ——器件储能型

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器件储能型：器件储能型在使用电阻耗能型装置作为备 用系统的同时, 主要采用双向DC/DC 变换器将车辆的 再生制动能量吸收到储能器件中, 当供电区间出现用电 需求时,再将储存的能量释放出去。
蓄电池储能 飞轮储能 电容储能

整流变压器是整流设备的电源变压器。整流设 备的特点是原方输入电流，而副方通过整流原 件后输出直流。
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再生制动能量回收技术 ——逆变供能型
流向和用途 分为： 逆变回馈型 逆变负载型
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逆变供能型类型
逆变回馈型 逆变负载型 当车辆再生制动使直流电压超过规定 将吸收的直流电能转换 值时, 交流电网将从直流母线吸收直 为AC 380 V直接供站内和 流电能并通过逆变器、变压器将其转 车载用电设备使用。 换为工频交流电回馈至电网。
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列车制动
列车停止从接触网受电, 电 动机改为发电机工况, 将列 车运行的动能转换为电能, 产生制动力, 使列车减速
再生制动 电阻制动
接触网电压在1 ～1.2 U ，再生电能必须要由一 定距离内的其他列车吸 收，实施再生制动
机械制动
当列车速度小于8km/h 时, 利用压缩空气作为 动力源，实施机械制动

但是，轨道交通是一种大运量、高密度的交通工具，其 车辆依靠电力牵引运行，耗能巨大。据国外统计数据显 示，虽然列车启动会消耗大量电能，但反生制动却会回 馈46%电能。如对这部分能量进行回收再利用，既可减 少大量能耗，又可减轻电网负担，具有重大意义。
列车制动过程
以上海轨道交通2 号线为例, 接触网 额定电压为1 500 V , 车辆最大运行速 度为80 km/h , 实际运行过程中制动 初速度约为70 km/h
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这种方式主要局限于集中供电方式的 这种方式实现较为简单。 城市轨道交通线路。该技术目前在欧 洲及日本均已作为成熟技术推广应用。 对于存在分布式发电系统的线路,由 于电网和分布式系统间电流双向流动, 倒送回电网的电能会造成电网电压波 动并增大电网的短路电流, 具有安全 隐患。在信号的频域分析中会产生较 多的谐波, 需要采取相应的滤波装置 治理谐波。 但由于列车制动是间断式 的, 负载用电的稳定性是一 大难题。该技术目前仅在 日本有少量应用实例。

表1 ，2，3为车辆轻载(AW1)、满载(AW2)和超载的80 %回收, 按工业 用电每度为1.2 元 (AW3)3 种工况下电制动能量的计算结果。
再生制动和电阻制动能量计算

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如果按照目前现代化燃煤电厂的供电效率40 %计算, 1 kg 标准煤完全燃烧可产生2.93 ×107 J(即7 000 kCal) 热量, 一年可节约的标准煤量和相应减少CO2 的排放量 见表3
馈电线路：电源端向负载设备供电的输电线路 。通常，通过判断馈电是否异常（abnormal feed），来实行对该电路的安全监控。 输入滤波器是“变频器输入端专用型滤波器” 的简称。输入滤波器主要用于对电磁环境要求 较高的场合，防止变频器工作时，变频器输入 端对电网和其它设备产生的干扰。
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IGBT具有电压驱动、驱动功率小、开关速度快、 饱和压降低、且便于实现高电压、大电流、安全 工作区宽等优点, 是近年来发展最快、应用范围最 广的全控型器件。用IGBT构成斩波调速器,与晶闸 管斩波器相比，避免了晶闸管斩波器存在的因换 流电路失效而引发的机车失控, 提高了可靠性; 消 除了换流损耗；斩波频率提高数十倍,大大减小了 滤波电容的体积;斩波频率的提高也有利于减轻高 次谐波对通迅的干扰和减轻电机电流的脉动,改善 电动机的换向。
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城市轨道交通车辆 制动能量回收技术
环境工程
王亚晨
201522151976
主要内容

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城市轨道交通
制动过程
再生制动和电阻制动能量计算 再生制动能量回收技术 电阻制动 小结
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城市轨道 交通
城市轨道交通

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在网路上《城市轨道交通词典》中城市轨道交通的释义为 ：城市公共交通的重要组成部分。泛指城市中再不同形式 轨道上运行的大、中运量城市公共交通工具，是当代城市 中地铁、轻轨、单轨铁路、自动导向、短途磁悬浮等轨道 交通的总称。 在中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中，将城 市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方 式的快速大运量公共交通的总称。”