城市軌道交通能量回饋系統(tǒng)

1、1會計學(xué)城市軌道交通能量回饋系統(tǒng)城市軌道交通能量回饋系統(tǒng)Page 2城市軌道交通能量回饋系統(tǒng)背景城市軌道交通能量回饋系統(tǒng)背景u 自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放的CO2等吸熱性強(qiáng)的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增加，已引起全球氣候變暖等一系列嚴(yán)重問題。u 聯(lián)合國氣候變化框架公約、京都議定書以及哥本哈根協(xié)議等公約的簽訂表明了全世界各國在保護(hù)環(huán)境、減少排放等領(lǐng)域的廣泛共識。u 溫家寶總理在哥本哈根氣候會議上曾承諾：“我國到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年下降40%45%?！眜 城市軌道交通是所有公共交通方式中最綠色環(huán)保的，但其能耗和碳排放總量仍十分巨大，如何利用低碳技術(shù)

2、降低能耗，減少碳排放是城市軌道交通行業(yè)的重要課題。u 城市軌道交通系統(tǒng)目前正采用或研究的低碳技術(shù)包括車輛輕型化技術(shù)、提升車載系統(tǒng)部件的效率、提升再生制動能力、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)智能化控制技術(shù)、節(jié)能型LED光源技術(shù)等等，其中供電系統(tǒng)回饋能量的再利用技術(shù)也是重要節(jié)能減排技術(shù)之一。 Page 3二二技術(shù)思路初探技術(shù)思路初探三三現(xiàn)行技術(shù)方案簡介現(xiàn)行技術(shù)方案簡介一一再生制動能量分析再生制動能量分析可靠的、創(chuàng)造的、世界的、超越的、綠色的Page 4常規(guī)牽引供電系統(tǒng)常規(guī)牽引供電系統(tǒng)主要優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)主要缺點： 諧波特性不佳；直流電壓不可控；制動能量不能利用Page 5整流器整流器再生制動車輛再生制動

3、車輛牽引加速車輛牽引加速車輛Page 6電制動能量的約30%被列車?yán)?，其余的制動能量都被電阻消耗掉。因此可以利用的能量?2%*70%=15.4% 能源浪費背離低碳、環(huán)保理念 熱量聚集加熱隧道、洞室 加大通風(fēng) 消耗額外能量耗散這些熱量。Page 7Headway10min 5%-15%/dayPage 8回生再生再生吸收電阻吸收電阻整流器整流器R R發(fā)熱發(fā)熱回生再生再生回饋回饋逆變器逆變器整流器整流器回生再生再生超級電容超級電容整流器整流器飛輪儲能飛輪儲能缺點：系統(tǒng)復(fù)雜，空間需求大處于技術(shù)研究和實驗室驗證階段。二、技術(shù)路線初探二、技術(shù)路線初探-能量儲存型技術(shù)路線能量儲存型技術(shù)路線二、技術(shù)路線

4、初探二、技術(shù)路線初探-能量儲存型技術(shù)路線能量儲存型技術(shù)路線超級電容器儲能超級電容器l大容量：3000080000Fl儲能密度高：大于20KJ/Kgl供應(yīng)商較多：MAXWELL、VINA、和眾匯能超級電容器儲能方式l車載超級電容器l地面超級電容器二、技術(shù)路線初探二、技術(shù)路線初探-超級電容儲能基本電路拓?fù)涑夒娙輧δ芑倦娐吠負(fù)涠?、技術(shù)路線初探二、技術(shù)路線初探-低壓回饋低壓回饋+電阻消耗型方案電阻消耗型方案1主要優(yōu)點：F 實現(xiàn)制動電能的再利用主要缺點：F 回饋電能容量受限于400V系統(tǒng)容量，制動電阻不能取消F 回饋電能交流側(cè)電壓低，電流大，設(shè)備損耗和體積大二、技術(shù)路線初探二、技術(shù)路線初探-全全PW

5、MPWM方案方案2 2主要優(yōu)點：F 無需額外二極管整流回路，能量雙向流動；F 直流電壓可控，根據(jù)需要可設(shè)定為恒壓或變壓；F 在實現(xiàn)整流功能的同時實現(xiàn)無功補(bǔ)償（STATCOM)；F 擴(kuò)大輸電能力，增大站間距離；主要缺點：F 變流器過載能力差，需按300%過載進(jìn)行容量計算，成本顯著增加。主要優(yōu)點：F 節(jié)省隔離變壓器，占地面積少。F 回饋電能完全利用。主要缺點：F 二極管整流器與回饋裝置之間存在固有環(huán)流；主要優(yōu)點：F 對電網(wǎng)沖擊較小F 制動電能重新分配再利用主要缺點：F 高壓側(cè)開關(guān)柜相對昂貴，需增加變壓器主要優(yōu)點：F 具備全控PWM整流器方案的所有優(yōu)點F 具備300%過載能力F 對高壓電網(wǎng)的沖擊很小

6、主要缺點：F 超級電容器的串并聯(lián)應(yīng)用可靠性有待提升F 超級電容器的功率密度和性價比有待提升二、技術(shù)路線初探二、技術(shù)路線初探- PWMPWM整流整流+ +超級電容器方案超級電容器方案5 5Page 19整流器整流器能量回饋裝置能量回饋裝置再生制動車輛再生制動車輛牽引加速車輛牽引加速車輛牽引加速車輛牽引加速車輛車站動力系統(tǒng)車站動力系統(tǒng)Page 20Page 21jXIV sV invIXjXIVsV invIPage 22Page 23 能量回饋區(qū)間 牽引供電區(qū)間 1668V 1500V 直流輸出電流 直流電壓 0 (100%) (200%) (300%) (In) 1700V 1700V 180

7、0V 能量回饋裝置外特性能量回饋裝置外特性Page 24 能量回饋裝置外觀回饋裝置：1200（w）X1200（d）X 2200（h） 變壓器：2500（w）X1500（d）X 2600（h） Page 25技術(shù)特點可靠性高接口豐富擴(kuò)展方便兼容性強(qiáng)Page 26 成熟的功率模塊技術(shù) 采用在城軌車輛、干線車輛、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域成熟的功率模塊 成熟的控制平臺技術(shù) 采用在機(jī)車、城軌車輛、石油鉆井平臺、軋鋼機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域成熟應(yīng)用的控制平臺及控制算法 功功率率模模塊塊 控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)Page 28人機(jī)界面Page 29 二次開發(fā)軟件-CSR DriverCSR DriverPage 30 可與6脈波、12脈

8、波、24脈波等多種規(guī)格的整流器相匹配可與城軌地鐵供電系統(tǒng)、磁懸浮供電系統(tǒng)匹配可與DC750V系統(tǒng)、DC1500V系統(tǒng)匹配與SCADA系統(tǒng)完全兼容，可提供RS485/Profibus等多種接口Page 31系統(tǒng)容量擴(kuò)展：基本單元1.5MVA;可并聯(lián)為3、4.5、 6、7.5、9MVA等多種容量等級供電功能擴(kuò)展：可作為牽引供電單元，實現(xiàn)過載及跨 區(qū)供電冗余功能電能治理擴(kuò)展：可兼做能量回饋裝置和無功補(bǔ)償SVG 電能質(zhì)量治理裝置Page 34整流器整流器整流器整流器開關(guān)柜開關(guān)柜牽引整流變牽引整流變能量回饋裝置能量回饋裝置能量回饋裝置能量回饋裝置模擬負(fù)載模擬負(fù)載模擬負(fù)載模擬負(fù)載牽引整流變牽引整流變開關(guān)柜

9、開關(guān)柜Page 35Page 36Page 37閥側(cè)測量點閥側(cè)測量點10kV側(cè)測量點側(cè)測量點三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介-方案的試驗檢測方案的試驗檢測網(wǎng)側(cè)電流諧波網(wǎng)側(cè)電流諧波及效率測試及效率測試Page 38直流母線電壓：1700V 回饋電流：650A/重三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介-方案的試驗檢測方案的試驗檢測Page 3910kV網(wǎng)側(cè)電流波形及諧波頻譜網(wǎng)側(cè)電流波形及諧波頻譜高壓側(cè)電流THD：4.5% 功率因數(shù)：0.99三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介-方案的試驗檢測方案的試驗檢測Page 40單重支路回饋電流：650A 效率：0.98 均流系數(shù)：0.98三、

10、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介-方案的試驗檢測方案的試驗檢測回饋裝置交流側(cè)電流波形Page 41三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介三、現(xiàn)行技術(shù)方案簡介-實際工程應(yīng)用實際工程應(yīng)用廣州地鐵四號線慶盛區(qū)間牽引變電所：制動電能回饋南車株洲電力機(jī)車有限公司磁浮試驗線：制動電能回饋兼STATCOM謝謝光臨指導(dǎo)！謝謝光臨指導(dǎo)！Page 43常規(guī)牽引供電系統(tǒng)常規(guī)牽引供電系統(tǒng)主要優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)主要缺點： 諧波特性不佳；直流電壓不可控；制動能量不能利用Page 44Headway10min 5%-15%/dayPage 46 能量回饋區(qū)間 牽引供電區(qū)間 1668V 1500V 直流輸出電流 直流電壓 0 (100%) (200%) (300%) (In) 1700V 1700V 1800V 能量回饋裝置外特性能量回饋裝置外特性Page 47技術(shù)特點可靠性高接口