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轨道交通节能降耗之——飞轮储能
日期:2020-06-30   [复制链接]
责任编辑:zhangchi_zrm 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
作为“耗电大户”的地铁,如何实现节能降耗是行业内一直关注的部分。随着时代发展与技术的日益成熟,车辆刹车时会变成“发电机”,产生再生制动能量,无论是地铁车辆还是汽车,均已普遍适用。面对再生制动能量这个意外的能量来源,车辆一般会有四个利用方案:直接变成电阻热耗散掉、给其他的车辆加速用、把能量送回去和把能量储存起来。相较于前几种再生能量的利用方式,储能的技术方案更具有一般性和在各个行业领域的推广价值,储能的思想也很早便应用在轨道交通领域,例如通过把站台部位修高,使得车辆进站时的动能转化为一部分重力势能实现储能,出站时再转回为动能,就对列车系统的节能具有显著效果。

以成都地铁为例,大多车站都采用了进站上坡、出站下坡的设计,但是坡度为千分之36,一般乘客是难以感受到的。

事实上,目前使用的储能技术方案,比起单纯地把站台修高则要复杂和有效得多,为地铁系统节能降耗提供了更多的调度和使用的灵活性,其能量流转过程如下图所示,储能的代表技术主要有蓄电池储能、电容储能、飞轮储能3种。



就支出和寿命周期的运营成本而言,基于电池的系统是最贵的,此外,现在的锂电池技术还不能重复产生满足地铁2分钟及以下典型工作循环的充放电时间,因此,对于应用而言,基于电池的系统通常过于庞大,而且电池也需要更多的空间,必须定期替换和控制环境。

超级电容器(双电层电容器)可以进行更快的重复充放电循环,而且比电池便宜,且不需要过大尺寸即可满足铁路再生能量应用需要,但其也有局限性。

超级电容器寿命较短,而且效率随时间衰减,因此每隔几年就得更换一次。目前国内技术刚刚起步,依旧处于实验阶段,并没有实现国产化,而且电容器组成本较高,国内仅有少量应用,如北京5号线地铁就安装有超级电容储能设备。

而第三种——飞轮储能属于一种物理储能方式,它利用的是旋转体高速旋转时所具备的动能来存储能量,通过实时监测直流牵引网上的电压与母线电压,判断飞轮是进行加速储能或者减速反馈能量。

当对装置发出储能指令时,飞轮加速转动,进行储能工作,随着制动过程减弱,制动产生的能量在逐渐下降,飞轮系统停止储能,当传感器发现直流网网压降低时,发出指令,飞轮减速,向直流牵引网回馈能量。

用飞轮储能,除了可以吸收过剩的再生能量,还能减小牵引网电压的波动。基于飞轮的能量存储技术是经过验证的成熟技术,提供了一种低风险、低成本的解决方案。飞轮具有高可靠性、高耐久性和高可用性,可以以2分钟的间隔时间持续工作而不危害产品寿命。

              国产兆瓦级飞轮储能装置,一台一年省电50万元

2019年7月9日,中国能源技术革命创新行动计划中的兆瓦级飞轮储能技术研究实现突破,国产GTR飞轮储能装置于8日在北京地铁房山线广阳城站正式实现商用,填补了国内应用飞轮储能装置解决城市轨道交通再生制动能量回收方式的空白。

这样的兆瓦级设备,每天可以实现节省电能约1500千瓦时,一年下来可以节省用电成本50万元。

飞轮储能型装置结构较为复杂,并且对装置的转动轴的技术要求很高。




 原标题:轨道交通节能降耗之——飞轮储能
 
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来源:轨道科技网
 
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