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。     

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。     

地铁钛酸锂电池车载储能系统研究

以轨道交通车辆车载储能系统为对象,对当前应用于轨道交通车辆中的超级电容、高能电容和锂离子电池等车载储能元件的性能进行对比分析,得出钛酸锂电池具有高功率密度、高能量密度、高可靠性的技术特点。结合钛酸锂电池的性能特点和控制策略的研究,通过项目应用实例和现场试验对比,阐述了钛酸锂电池在地铁车辆储能系统中大规模应用的技术优势和广阔前景。     

超级电容有轨电车的牵引供电系统仿真计算软件开发与应用

以列车动力学模型为基础,通过对超级电容有轨电车供电关键技术、超级电容充放电特性以及车辆牵引特性的研究,设计开发了适用于超级电容有轨电车的牵引供电仿真计算软件。根据用户需求,可得到车辆在各类型运营条件下的牵引计算数据,包括各区间的走行距离、走行时间、平均速度、牵引能耗等信息。利用线路各区间能耗数据,在满足工程裕度的情况下,可对车载超级电容容量进行配置,也可通过已配置好的超级电容参数,计算出列车在工程线路上的续航能力。以江苏淮安超级电容有轨电车项目为例进行全线仿真计算,测试结果显示系统计算精度较高,具有较好的工程应用价值。     

城轨列车车载超级电容寿命预测研究

城轨列车运行过程中,会对储能系统进行充放电,储能系统的超级电容组承受着周期性循环的结温波动,结温频繁变化会损伤超级电容,是列车储能系统中最易发生故障的器件之一。为了在线计算超级电容的结温状况,首先建立等效热网络模型;然后将热模型获得的结温曲线通过实时雨流计数法提取结温特征,结合所提寿命预测模型实现超级电容组的寿命预测。另外,以三维图的形式展示各平均温度和温度波动条件下超级电容组的循环寿命,为预测更多工况条件下超级电容组的寿命提供参考,以便进一步提高储能系统的可靠性和安全性。     

城市轨道交通车辆储能技术研究

介绍了目前已在国内外城市轨道交通车辆上使用的电池组、飞轮和超级电容等储能技术。从性能和经济性方面对三种储能设备进行了比较,指出超级电容是最为理想的储能方式。通过比较超级电容的车载和地面模式,提出超级电容车载模式是最为经济的储能模式。     

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     

一种有轨电车车载复合储能系统及其充放电策略

随着储能式有轨电车在越来越多城市应用,各方对车载储能的要求也越来越高,仅采用超级电容的车载储能系统难以满足发展需求.文章围绕提高车载储能系统性能问题,对基于超级电容和钛酸锂电池的车载复合储能系统进行研究,提出了一种配套的充放电策略,并结合黄埔有轨电车1号线的线路情况进行仿真分析验证.     

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。     

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。     

城市轨道交通车载混合储能装置新型控制方案及策略研究

锂电池与超级电容相组合的混合储能系统作为地铁、轻轨列车、现代有轨电车等电力牵引列车的车载储能系统,不仅能满足列车对于高能量和高功率的需求,而且具有整体尺寸小、使用周期长、成本低、可回收大部分列车制动能量等优点。本文对混合储能系统的控制方案、控制策略进行分析研究,在建立混合储能系统控制模型的基础上,提出一种灵活有效的新型主从控制方案,并基于此控制方案通过设计不同控制策略实现混合储能系统的多种控制目标。     

超级电容用于地铁应急牵引的研究

结合地铁车辆的电气系统以及应急牵引的技术要求,文章介绍了当地铁车辆出现紧急情况失去高压时,由车载超级电容给牵引系统提供电源的情况。重点从超级电容的主要技术参数、整体结构以及通风散热等方面,阐述了该超级电容的技术优势和特点。     

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。     

基于遗传算法的城轨交通超级电容储能装置能量管理和容量配置优化研究

在城轨交通供电系统中应用超级电容储能装置可以有效回收列车制动能量,抑制直流网压波动。首先建立了包含列车和超级电容储能装置的城轨交通供电系统仿真平台,且综合考虑节能电量、投资成本和电价等因素,计算超级电容储能装置的经济效率,并将其作为储能装置能量管理和容量配置优化的目标函数。提出了一种结合城市轨道交通供电系统仿真模拟平台和遗传算法的优化方法,实现储能装置能量管理控制参数和容量配置方案的同时优化。最后以某条地铁线路为例,通过仿真对比验证论文提出优化方法的有效性,使应用于城轨交通供电系统的超级电容储能装置得到最大的经济效率。     

现代有轨电车储能电源方案研究

文章通过对现代有轨电车车载储能器件的对比分析,提出基于双电层超级电容的复合电源方案,并以国内某规划线路为例,对不同储能电源方案进行建模分析,结果表明,基于双电层超级电容的复合电源能够在确保车辆各项性能稳定的同时,更好地提升车辆的续航能力及故障应急能力。     

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。     

城市轨道交通车辆车载储能器件选型研究

随着城镇化的不断发展和人们的环境保护意识日益提升,有轨电车作为轨道交通的主要交通运输工具所体现出的节能环保和缓解交通压力等方面的优势,越来越成为城市规划者和交通装备制造商关注的重点。特别是随着材料技术和电力电子技术的不断进步,出现了以超级电容作为车辆牵引动力电源的储能式现代有轨电车,解决了城市景观和能量循环高效利用这两大问题,更好地实现了轨道交通与环境保护的和谐发展。文章围绕车载储能器件选型这一关键问题,对多种车载储能器件进行对比分析,论证双电层型超级电容作为车载储能设备的优势,并结合海珠线运营案例进行说明。     

储能式现代有轨电车牵引系统设计

以武汉东湖储能式现代有轨电车为例,对该车辆牵引系统中的关键子系统如牵引变流系统、超级电容系统及辅助电源系统进行了方案设计。实际运营经验表明,该车辆动力性能良好,运营稳定,实现了较高的社会价值和经济效益。     

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.     

基于车载超级电容的铁路车辆储能系统

文章介绍的基于超级电容的铁路车辆车载储能系统是一种节能潜力巨大的可靠技术解决方案。庞巴迪运输部已经在该领域取得了大量经验,例如其已经在原型LRV（轻轨车辆）转向架上安装了MITRAC节能系统,该轻轨车辆由运营商RNV在曼海姆开展公交运输运营。其显著特点是日常客运服务中储能单元的日常运行能力,尤其是从2003年9月以来,已运行超过4年时间。通过4年的运营,已经可以证明该项新技术是可靠的。其成功的应用业绩已经成为新增配备MITRAC节能系统LRV订单的基础,也是用户RNV公司对于其业绩的最佳确认方式。实测牵引节能约30%,符合前期计算。原型LRV目前已停止运营,以便专注于新订单。电车使用车载节能装置能带来以下好处：·显著降低峰值功率需量,从而给基础设施带来极大好处。文章介绍的实例项目中,采用LRV车载MITRAC节能系统,使得变电站从原先的8个减少为6个。·在不使用接触网供电的情况下,可使用＂无接触网运行＂模式运行数百米。·通过采用车载储能和充电站实现中心城区无接触网化。在地铁系统中采用储能装置的优点类似于LRV。储能装置在柴油-电力动车组（DEMUs）上的应用前景也是很光明的。此类车辆缺少再利用列车制动能量的方法。DEMU上使用车载储能系统可以大量节省燃油,同时降低排放。