超级电容储能装置容量配置影响因素分析

在城轨交通系统中加入超级电容储能装置,可有效抑制列车的再生制动失效问题。为模拟加入储能装置后城轨供电网络的能量流动情况,从全局、动态的角度搭建地面式超级电容储能系统仿真平台,针对国内某地铁线路进行仿真分析,探讨发车间隔、上下行发车时间差以及超级电容控制特性对容量配置结果的影响,并最终确定一套较为合理的容量配置方案。     

超级电容在地铁制动能量回收中的应用研究

针对机车启动、制动对直流母线电压的影响,提出一种基于超级电容的储能装置,该装置通过双向DC-DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动过程的暂态能量,分析了超级电容储能系统充放电控制策略,搭建了一个750V直流电气化铁路仿真平台,仿真结果验证了超级电容储能系统能够维持直流母线电压稳定,有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和避免再生制动能量的浪费。     

考虑电流约束的轨道车辆车载超级电容优化配置

超级电容能量存储装置只依据容量和功率约束进行配置设计,在不考虑超级电容最大电流的约束情况下,将严重影响超级电容存储装置的使用寿命,为此开展满足城市轨道交通车辆制动能量回收的车载超级电容理论及优化配置研究。在考虑功率和容量的同时,兼顾超级电容最优的最大电流约束,通过超级电容能量存储配置方法的理论分析得出电容装置配置的最优电容数、最优的放电深度dopt和最优的最大电流Isc,max。通过Matlab仿真,确定了以南京地铁1号线车辆为例的超级电容能量存储装置的电容装置最优配置,以及控制过程中所需的最优的最大电流Ic,max,为车载电容储能系统的设计提供了依据和示范。     

考虑功率-容量约束的城市轨道交通车载超级电容阵列配置方法

基于容量约束配置方法配置的超级电容阵列吸收功率远小于城市轨道交通车辆电制动功率,造成制动能量的浪费.由于超级电容阵列的充电初始电压值对其合理配置影响很大,存在理论上的最优值,因此在分析车辆再生制动电气特性基础上,建立超级电容阵列功率和容量需求数学模型,提出满足制动能量回收电气参数的功率-容量约束配置方法,然后从最低工作电压的角度对该方法中的充电初始电压进行优化,并给出超级电容阵列的优化配置流程.算例分析和仿真验证表明:基于功率-容量约束配置方法配置的超级电容阵列能够满足城轨车辆制动能量回收的需求,节能效果优于容量约束配置方法,且具有较高的节能/质量比.     

城市轨道交通车载超级电容的优化配置方法

从功率、容量及最优的放电深度等方面研究了满足车辆制动能量回收的城市轨道交通车载超级电容理论及优化配置。通过超级电容能量存储配置方法的理论分析,得出电容装置最小的电容总数及电容最优的放电深度的算法。在满足能量存储的条件下应使电容总数最小。算例分析表明,超级电容储能装置的电容设备不仅要考虑功率和容量的要求,还要考虑电容的配置和放电深度。     

基于超级电容的地铁列车再生制动能量利用分析

为吸收地铁列车再生制动能量,对比了多种能量回收技术。研究一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能装置,分析了其工作原理和结构特点。在列车制动时,储能装置吸收制动能量,列车加速时释放能量,减少了能源浪费。根据地铁运行工况,分析了储能装置容量配置及能量管理控制策略。通过仿真验证了方案的可行性。     

城市轨道交通车辆制动车载储能系统研究

通过分析建立轨道交通车辆制动车载储能系统的必要性,提出使用超级电容型储能系统的合理性。建立了城市轨道交通车辆制动车载储能系统模型,介绍了制动车载储能系统的工作原理,分析了主要器件参数的选取依据,其中包括超级电容电压范围的选取、超级电容器容量、超级电容器数量和电感量的确定。通过仿真计算再生制动能量的大小,从基于功率—容量约束确定最优初始充电电压,完成了超级电容阵列优化配置,为后期储能系统的整体结构设计以及电感和电容的选取提供了理论依据。     

新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究

城市轨道交通具有站间距离短、车辆运行密度高等特点,列车在频繁的起动与制动过程中会产生数量可观的制动能量。目前再生制动能量回收较多采用电阻吸收或逆变回馈加电阻的形式,能量回收率和利用率都较低。根据逆变回馈和电容储能的特点,组成逆变+储能的新型再生制动能量吸收装置:直流母线制动电能通过逆变器接入400 V车站低压配电系统,超级电容通过DC/DC双向变换器并联在直流母线上,较平稳的制动功率直接经逆变器给车站负荷供电,较大的尖峰功率由超级电容吸收,再供负荷或车辆起动加速用。根据列车的制动特性,以某地铁线路实际数据为例,计算了列车实际的制动功率和能量,给出了逆变器和储能的功率及容量配置方案。所提方案能够完全吸收利用再生制动能量,且所需储能容量较小。     

城市轨道交通新能源技术应用研究

为了支撑轨道交通系统绿色环保的可持续发展需求,在光伏发电及储能方面展开研究。设计城轨交通系 统用分布式光伏-储能供电系统方案,研究多系统、高可靠度的供电模式和源储荷多能源耦合下的能量管理策略。 面向光伏储能接入单个牵引变电所,提出一种基于深度强化学习的能量管理与优化方法。该方法使用深度 Q 网络 对列车负荷、光伏单元和储能单元功率输出等状态信息进行训练学习,通过训练好的代理对直流牵引网进行能量 管理,解决光伏发电系统难以适应城轨列车启停频繁、工况多变,以及多能源系统引入后带来的供电稳定性、容 量配置和能量管理等问题,有效提升城市轨道交通系统的绿色能源利用率,降低变电所输出能耗。     

混合动力有轨电车列车控制和管理系统软件测试平台设计

针对燃料电池和超级电容混合动力有轨电车的列车控制和管理系统(TCMS)软件测试需求,运用Control Build仿真软件搭建了适用于燃料电池和超级电容混合动力列车的TCMS软件测试平台。该平台在具有列车电路和常用子系统仿真功能上,采用拟合方法搭建了燃料电池模型、超级电容模型、动力电池模型和列车能量流动模型,为TCMS软件进行混合动力能量管理和整车能量管理提供测试环境,提高了燃料电池超级电容有轨电车TCMS软件测试的范围和效率。     

城市轨道交通超级电容储能装置控制策略

以城市轨道交通地面式超级电容储能装置为背景,针对空载电压波动下的储能装置阈值选择问题进行探讨,首先分析城轨供电系统中空载电压波动对再生能量回收的影响:1)更改储能装置放电电压指令,可以改变储能装置和整流机组能量输出的功率比例;2)传统恒定阈值放电策略将放电指令与放电阈值固定,因此储能装置放电时不能做到对放电功率的控制;3)采用固定阈值放电策略时,空载电压值的变化会影响储能装置放电输出能量的大小。然后提出充放电阈值动态调整控制策略,实验结果表明,对于不同的空载电压,改进后的控制策略可以根据空载电压放电指令进行动态调整,使储能装置与整流机组的能量输出比例恒定,从而维持放电时放出的能量不随空载电压的波动而变化。     

基于列车制动的超级电容型储能系统的参数设计与控制

为了吸收城市轨道列车再生制动产生的能量和维持供电网络电压的稳定,提出了一种基于非隔离双向DC-DC变换器的大功率超级电容型储能装置。分析了该储能装置的工作状态,并通过计算北京地铁5号线单列车再生制动反馈到电网的参数确定了该储能装置的主要参数。根据储能装置的数学模型和设计参数进行了储能装置双闭环控制器的分析,最后通过仿真验证了控制器的有效性和合理性。     

城市轨道交通飞轮储能系统控制策略研究

为了解决城轨列车频繁牵引、制动造成的网压波动和能量浪费问题,针对应用于城市轨道交通的飞轮储能系统,提出一种基于牵引网直流侧电压的充放电控制策略,采用均速控制方法调节飞轮阵列因工艺与环境不同造成的转速差异,并在现有控制策略的基础上提出空载网压辨识算法,确保飞轮在中压环网电压波动时仍能正确动作。最后以北京地铁房山线为例,对含飞轮储能系统的牵引供电系统进行建模和仿真分析,并在牵引变电所接入飞轮储能装置进行现场实验。研究结果表明：接入飞轮后,牵引网压峰谷差值降低了33.2%,牵引变电所输出能量减少了23%,验证了控制策略的可行性和飞轮储能系统的稳压节能效果,为飞轮储能系统在城市轨道交通领域的进一步应用提供参考和借鉴。     

超级电容储能装置在城市轨道交通中的应用

利用超级电容特性并结合城市轨道交通特点,设计一种用于城市轨道交通的储能装置,以维持在车辆启动和再生制动时的电压稳定,减少隧道内因电阻发热而产生的温升.通过吸收再生制动能量,在列车启动时释放能量,使其循环利用,实现节约环保.     

城市轨道交通制动能量分步式协同吸收方法

城市轨道交通制动能量吸收利用是业内较为关注的一个重要问题,利用超级电容、飞轮等储能方式进行能量吸收是一种高效的方式,对外部环境影响较小。为了使各变电所的储能装置能够更好地回收制动能量,本文提出将牵引变电所等效为电压源和虚拟阻抗,通过配置虚拟阻抗实现列车制动工况下制动电流在各邻近牵引变电所制动能量吸收装置之间均衡分配的方案。在电压和电阻均不确定的情况下,多变量的在线求解很难通过传统方法实现,通过对电路拓扑的等效和化简并引入遗传算法,实现了电压和电阻的同时求解,并基于4种不同情况对其进行分析和验证。     

有轨电车储能式系统配置方案及供电系统研究

超级电容能量密度低,以超级电容为储能元件的储能式有轨电车储能能量较少,有可能出现由于能量不足而故障停车。为解决该类问题,基于对有轨电车超级电容系统和供电系统的分析,提出车载储能系统配置改进方案。通过对改进方案的仿真分析及经济性分析,认为基于锂离子电池的储能系统方案在满足有轨电车原有牵引特性不变的前提下,具有更好的经济性。在有轨电车全寿命周期(30年)内,该方案供电系统的建设成本、储能系统一次性采购及更换成本,以及运营成本都大幅下降,全寿命周期成本降低了51.14%,具有良好的工程应用前景。     

地铁再生能量回馈系统优化配置方案研究

以徐州地铁1号线为例介绍了一种包含中压型能量回馈装置的城轨牵引供电系统仿真方法,对全线直流牵引网进行了潮流计算分析,对直流牵引网的实际影响和再生能量回馈在全线中的容量、位置、数量等进行分析研究,给出再生能量回馈系统的最优配置方案。     

基于超级电容的再生制动能量吸收装置分析

为解决地铁接触网压因再生制动而升高的问题,以北京地铁13号线为例,利用制动特性曲线进行分析,仿真并计算出列车再生制动能量大小,以此为基础,设计储能系统的电容量等参数和储能阵列的串并联方式。利用Simulink仿真平台,模拟网压变化,对超级电容储能系统进行仿真分析,验证了系统功能的有效性,为实际工程提供了理论指导和依据。     

再生能量吸收装置在轨道交通中的应用与配置优化

确定再生能量吸收装置的容量以得到最佳的节能稳压效果,是目前再生能量吸收装置应用的一项重要研究内容。本文分析了不同类型再生能量吸收技术及在国内外城市轨道交通中的应用情况,重点论述了再生能量吸收装置的容量优化配置方法,提出了一套适用于各类城市轨道交通再生能量吸收装置的容量优化配置方案。     

沈阳浑南现代有轨电车超级电容器储能装置的设计及验证

介绍了基于超级电容器技术的用于沈阳浑南现代有轨电车的储能装置,并根据车辆应用要求,对储能装置所需能量进行了计算。通过对计算结果的分析及主要部件参数的计算,设计了一套用于车载的超级电容储能装置;并对储能装置所用超级电容器在所需工况下的电压、电流等输出及输入参数进行了仿真验证,证明了计算结果正确、计算方法满足现代有轨电车储能装置的设计要求