高速铁路动车组再生制动能量回收系统优化设计

本文主要对现有的高速铁路动车组,在实现再生制动过程中的能量回收系统进行了优化设计。通过对现有再生制动能量回收系统进行深入分析,得出其能量回收效率不高、系统稳定性及可靠性有待提高等结论。基于此,本文提出了一种新型的再生制动能量回收系统的设计方案。该方案通过调整能量存储元件、优化能量管理策略以及系统控制算法等方法,提高了再生制动能量回收系统的能量回收效率,同时增强了其稳定性和可靠性。

高速铁路再生制动能量储存与利用技术研究

随着我国高速铁路的快速发展,牵引供电系统能耗高、再生制动能量利用率低等问题日益突出。为实现高速铁路的节能降耗,该文结合实测数据分析枢纽牵引变电所、长大坡道/重载线路以及铁路10k V配电所的负荷特性。针对不同牵引变电所负荷特性的差异,提出储能型和储能(10)能量回馈型2种再生制动能量利用方案,并制定相应的能量管理策略及控制方法。对所提方案进行节能效果和经济性分析,分析结果表明提出的方案能有效提高再生制动能量利用率,且具有明显的节能效果和经济性。最后,通过实验验证所提方案能量管理策略及控制方法的正确性和可行性。

电气化铁路分区所再生制动能量利用系统及其控制策略

电气化铁路发展迅速,其牵引能耗高、再生制动能量利用率低等问题日益突出。为有效提高电气化铁路再生制动能量利用效率,实现电气化铁路节能减排,该文研究一种分区所再生制动能量利用系统及其控制策略。首先,基于典型重载和高速铁路实测负荷数据分析,提出基于功率融通和储能的分区所再生制动能量利用系统,并分析其运行原理。为保证再生制动能量利用系统在电气化铁路复杂负荷工况下实现再生制动能量的高效利用,提出一种含能量管理层与变流器控制层的双层控制策略。其中,能量管理层接收来自相邻变电所的实时测量信息,基于变电所工况及系统模式管理,执行能量管理策略计算得到系统运行参考功率。变流器控制层跟踪能量管理层给出的参考功率协调控制变流器,实现电气化铁路的潮流管理。最后,通过仿真验证所提分区所再生制动能量利用系统及其控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提出的分区所再生制动能量利用系统及控制策略能够有效实现电气化铁路再生制动能量的转移利用与储能利用,提高再生制动能量利用率,有助于电气化铁路节能高效运行。

高速铁路列车再生制动储能设备电参数计算

分析了高速列车再生能量的简要计算方法,并进而研究了再生制动能量储能设备电参数的计算步骤,可供高速铁路相关方面设计参考.

计及实时最大功率约束的高速磁浮列车再生制动能量存储利用

针对高速磁浮列车牵引供电系统结构及运行规则特殊性导致再生制动能量无法主动利用、能量回馈方式对局域网电压影响大的问题,在对高速磁浮列车牵引供电系统结构和能量流动机理进行分析的基础上,给出基于地面式超级电容储能的高速磁浮列车再生制动能量回收利用系统拓扑结构;考虑高速磁浮列车再生制动能量回收系统容量配置小、超级电容工作电压变化明显的特性,以高效回收再生制动能量为目标,将储能系统实时的可运行最大功率作为约束功率,制定相应的能量管理策略,实现系统不同工况下的能量管理,并通过分层控制策略实现整个再生制动能量利用系统的高效运行。通过仿真验证所提再生制动能量回收利用系统及控制策略的有效性,结果表明:所提方案可使高速磁浮列车牵引能耗降低21.83%;与储能系统采用固定功率约束的功率分配方式相比,再生制动能量利用率提高了11.9%。

高速铁路再生制动能量利用研究

根据高速列车再生制动原理与工作特性，探讨了几种再生制动能量吸收装置的安装方案，并对其在各种工况下的工作特性进行了计算与分析。结合MATLAB／SIMLINK软件根据某高速铁路建立了仿真计算模型，模拟了不同列车不同工况下再生制动能量利用情况，并在分析的基础上提出了合理的高速列车再生制动能量吸收装置安装方案。

高速铁路再生制动能量存储利用方案研究

为降低高速铁路牵引供电系统能耗,实现节支增效和低碳发展,对再生制动能量存储利用方案进行研究。分析高速铁路再生制动能量的特性,阐述存储利用装置构成以及优选钛酸锂电池作为储能介质的依据,制定能量管理策略和多变流器协同控制策略,结合现场实测数据仿真验证能量管理与控制策略的正确性及有效性,并在此基础上测算节能效果和全生命周期投资收益。研究结果表明,本文所述再生制动能量存储利用方案能够高效消纳再生制动能量,减少牵引用电量,经济效益良好。

高速铁路制动能量回收系统在变电所的应用

交流电气化铁路牵引供电系统具有可再生、分布广、能耗高、规律强、波动大等特点,每年消耗大量的电能。近年来能源互联网在电力系统领域的研究不断升温,高速铁路牵引供电系统能耗问题受到广泛关注。目前高速铁路列车制动均采用再生制动的方式,将制动能量通过单相四象限变流器反馈到牵引网,反馈到牵引网上的制动能量部分被相邻列车使用,大部分能量以反向电流的形式返回到牵引网上级电网中,而不能被利用,造成能量的浪费。为有效回收电气化铁路电动车组产生的大量再生制动电能,同时兼顾改善牵引供电系统电能质量的目的,设计了一种高速铁路制动能量回收系统。在列车制动时将过多的再生制动能量吸收到超级电容中,并在列车牵引时将超级电容中储存的电能回馈到牵引网供给列车牵引所需。

铁路再生制动能量利用控制策略研究

随着电气化铁路的不断发展,节能降耗关乎铁路运营效益。本文以铁路机车再生制动能量为研究对象,通过对大秦铁路再生能量现状及变电所负荷特性进行分析,研究由能量融通装置和混合储能装置组成的再生制动能量利用系统方案;对系统结构、工作原理、分部控制策略以及对既有供电设备的保护方案进行阐述,并提出基于SOC反馈的模糊控制策略,对储能系统功率进行二次修正,使其充分利用混合储能系统的物理特性。通过结合实测数据的仿真,验证所提策略的有效性和可行性。

储能技术在地面式再生制动能量吸收和利用装置中的应用

随着超级电容、锂离子电池、飞轮等储能元件技术的飞速发展,储能技术在城市轨道交通中得到日益广泛的应用。针对地面存储式再生制动能量利用装置,首先总结了储能装置可实现的功能,然后介绍储能技术在地面式再生制动能量吸收和利用装置中的应用现状,最后从储能装置的系统设计与评价方法、充放电控制策略、储能装置设计的角度分析了需要进一步深入研发的课题。

再生制动能量的储能方式分析

再生制动是汽车节能的一项重要举措。目前汽车上常采用的4种再生制动能量储能方式是蓄电池储能、超级电容储能、超高速飞轮储能和液压储能。文章在介绍以上4种储能方式特点的基础上,对比分析了它们的技术参数,总结了当前储能方式的各种方案,并对未来发展趋势进行了预测。

高速铁路储能系统容量配置与能量管理技术综述与展望

随着我国高速铁路网络规模的持续扩大,高速铁路牵引能耗高,机车再生制动能量利用率低等问题日益凸显。在碳中和的背景下,为降低牵引能耗,对铁路储能领域可用的储能介质进行比较分析,结合各介质特点全面说明地面固定式、车载移动式、地面-车载混合式三类储能方案拓扑结构,并从优化模型的角度阐述了不同拓扑结构下的容量配置方法。在此基础上,综述以基于阈值及分配比例为代表的能量管理方案,并简述基于铁路储能系统的“源-网-储-车”云感知能量管理系统,强调源、网、储、车的协调配合。系统论述了当前高速铁路储能系统容量配置和能量管理的研究现状,并对关键技术问题进行总结,展望高速铁路储能系统的未来发展方向,为高速铁路储能系统工程化提供相应参考。

重载铁路再生制动能量利用方案研究

重载铁路运输作为铁路的重要发展方向之一,具有效率高、成本低且运能大的特点。近年来,我国重载铁路运能不断提高的同时,也使得能源消耗问题日益凸显。针对如何实现重载铁路的节能降耗,提出了一种基于混合储能的再生制动能量利用方案,通过利用蓄电池和超级电容器在性能上的互补性,实现混合储能系统对重载铁路再生制动能量的高效利用。结合神朔铁路的实测数据,对该条线路的负荷情况进行了分析,并针对混合储能系统设计了有效的能量管理策略,最后在实测数据的基础上对系统的经济性进行了评估。分析结果验证了提出能量管理策略的有效性,以及再生制动能量利用方案具有很好的经济性。

轨道交通车辆再生制动能量及利用率的仿真研究

介绍了锂离子电池储能系统在轨道交通再生制动能量回馈利用中的应用。为了确定电池储能系统的容量和功率等级,建立了再生制动能量的计算模型。通过该模型可以对单辆车的再生制动能量进行仿真计算。在此基础上研究了车辆再生制动时直流牵引网络的能量传递模型,分析了其它车辆运行状况对再生制动能量利用率的影响。并且以广州地铁4号线为例进行仿真研究,验证了轨道交通再生制动能量仿真模型的正确性,为电池储能系统的应用奠定了基础。

高速铁路混合储能系统容量优化研究

随着我国高铁里程和班次的增多,高铁机车刹车时回馈送到电网的制动功率和能量越来越大。为了充分利用这部分能量,该文提出一种基于超级电容器和锂离子电池的混合储能系统及优化配置方法,旨在获得最大的经济效益。首先,建立混合储能系统的数学模型;然后,建立高速铁路牵引供电系统日运行成本的经济优化模型,以成本最低为优化目标,采用混合整数线性规划方法对储能配置方案优化;最后,以国内某高铁站实际负荷为例进行计算,结果显示采用混合储能系统部分吸收再生制动能量时经济收益最高,日总成本节省了3%。

考虑再生制动能量的牵引网不平衡补偿

高速列车在再生制动运行时,会产生大量的再生制动能量,这部分能量无法简单地忽略。首先考虑高速列车在各种运行工况下能量回馈对系统不平衡的影响,提出了一种高速铁路系统协同不平衡补偿方法(collaborative unbalance compensation method, CUCM)来降低电力电子补偿装置的容量与成本;然后分析了两种补偿原理,即RPC原理和Steinmetz原理,以保证CUCM能运行良好;最后基于高速列车的实际运行情况,对CUCM的容量进行了分析。分析和仿真结果表明:两种补偿方式虽然具有不同的实现方法和补偿电流表达式,但其补偿本质是相同的,应采用协同补偿策略;在牵引工况和能量反馈工况下,所提出的CUCM能够在完全补偿高速铁路电力系统的不平衡电流的前提下,有效降低装置成本。

地铁用飞轮储能型再生制动能量回收装置应用效果分析

为了研究地铁用飞轮储能型再生制动能量回收装置应用效果,介绍飞轮储能型再生制动能量回收装置组成和工作原理,并在北京地铁挂网试验。试验结果表明:飞轮储能型再生制动能量回收装置能回收、再利用地铁列车再生制动过程中转化的电能,实现节能效果,同时能稳定牵引网电压。

飞轮储能装置在城市轨道交通再生制动能量回收及利用中的应用优势

目前城市轨道交通的再生制动能量回收及利用设备主要分为化学储能和物理储能两种,在物理储能形式中,飞轮储能型特点较为突出。下面,文章就飞轮储能装置在城市轨道交通再生制动能量中的应用优势展开论述。

城轨交通混合型再生制动能量利用系统及其控制策略

针对城轨交通再生制动能量利用问题,结合城轨交通供电系统负荷特性,提出一种含能馈系统与储能系统的混合型再生制动能量利用系统及其控制策略。结合城轨交通供电系统架构与负荷特性,提出混合型再生制动能量利用系统拓扑结构并分析其运行原理。以充分利用再生制动能量为目标制定系统能量管理策略,实现在多种运行模式和运行工况下的功率潮流管理。提出计及牵引网母线电压控制和系统动态功率分配的分层控制策略。通过仿真分析验证所提系统及其控制策略的正确性和有效性,并借助相关技术指标和经济性指标对不同再生制动能量利用方案进行对比。结果表明,所提分层控制策略能协调控制系统按需回馈、存储/释放再生制动能量,实现城轨交通再生制动能量高效利用,并有效抑制牵引网母线电压波动;同时,所提混合型再生制动能量利用方案能较好地兼顾技术效果和经济性,相比储能方案和能馈方案有一定优势,可作为城轨交通再生制动能量利用方案的选择之一。

枢纽型牵引变电所再生制动能量利用系统能量管理及控制策略

针对电气化铁路枢纽型牵引变电所再生制动频繁、再生能量大且利用率低等问题,结合枢纽型牵引变电所的负荷特性,研究能量回馈与储能结合的再生制动能量利用系统能量管理及控制策略。首先,研究枢纽型牵引变电所再生制动能量利用系统的拓扑结构,分析其运行原理,并基于系统各部分间的能量供需关系,以最大化利用再生制动能量为目标,制定再生制动能量的管理策略。在此基础上,将系统运行工况划分为四种运行模式,并分析典型工况的能量流动情况。然后,提出考虑动态功率分配的分层控制策略。最后,通过仿真分析证明了该文所提再生制动能量利用系统能量管理及控制策略的正确性和有效性。结果表明,提出的能量管理及控制策略能有效协调控制再生制动能量按需转移、回馈、存储和释放,可实现枢纽型牵引变电所再生制动能量的高效利用。