相邻变电所间再生制动能量转移利用技术研究与应用

为解决2个相邻变电所在同一时刻分别从电网获取电能和向电网反送电能问题,对相邻变电所间再生制动能量转移利用技术进行研究和工程验证。分析再生制动能量在相邻变电所间转移利用的工作原理,提出一种基于信息流和能量流协同控制的分布式系统设计方案。通过直接高效转移利用再生制动能量,实现铁路节能节支。制定计及牵引负荷需求、再生制动能量和系统额定功率等多约束条件的转移利用策略,建立一种由能量管理层和变流控制层组成的分层控制架构,研究功率转移控制算法,并在陇海铁路开展示范应用。现场运行结果证明,系统方案设计合理,控制策略正确可行,节能效果良好,日均节约电量达14.5 MW·h。     

电气化铁路供电系统再生制动能量利用方案探讨

为助力铁路供电系统节支降耗,针对适用于牵引与电力合建变电所的再生制动能量利用方案开展研究。阐述三端口再生制动能量利用装置构成及其工作原理,提出基于转移路径最优原则和以最大化利用为目标的多变流器协同控制策略,并依据京沪高速铁路某合建变电所配置及其相关参数进行仿真分析。结果表明,再生制动能量利用方案及其控制策略正确可行,能够将牵引供电系统可用的再生制动能量按需实时转移至电力供电系统,实现直接、高效利用,从而减少电费支出,降低铁路运营成本。     

交流电气化铁路相邻变电所间再生制动能量复合利用技术

为进一步提高再生制动能量利用率,助力铁路节能降耗和节支增效,研究能量转移与存储结合的相邻变电所间再生制动能量复合利用技术。阐述系统构成及其工作原理,基于各端口间的能量供需关系,以优先直接转移和最大化综合利用为目标,制定相应能量管理策略。在此基础上将系统运行工况划分为4种模式并分析典型工况的功率潮流,然后提出主从控制架构和分层控制策略。通过现场实测数据仿真分析,验证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够有效协同控制再生制动能量按需转移、存储和释放,实现高效复合利用。     

重载铁路再生制动能量利用方案研究与应用

为高效利用再生制动能量,助力“双碳”目标下的铁路节能节支技术进步和总体能效水平提升,对适用于重载铁路的再生制动能量利用方案进行研究和工程验证。基于现场实测数据,分析重载铁路牵引供电负荷情况和再生制动能量特性,并从技术应用难度、再生制动能量利用率、成本与收益、安全风险等维度对各种利用方案进行对比,论证变电所间调度利用方案和变电所间复合利用方案的优越性。根据仿真分析结果,分别测算2种方案的节能效果和全生命周期投资收益。示范应用结果表明,按照所选方案设计的再生制动能量利用装置与既有牵引供电系统匹配良好、运行稳定,日均节电量达17.75 MW·h,可为类似工程提供参考。     

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。     

基于变电所间能量调度的电气化铁路再生制动能量利用系统

加强再生制动能量利用技术研究及应用,有助于铁路节能、节支和绿色发展.为实现再生制动能量直接与高效利用,基于变电所间再生制动能量调度互用原理,设计了一种由能量管理装置和能量调度装置构成的电气化铁路再生制动能量利用系统,提出了基于牵引负荷需求、再生制动能量、系统额定功率和预设调度阈值等多约束条件的最优控制策略,并通过示范工...     

基于微电网的城轨再生制动能量回馈系统

为减小再生制动能量的冲击性和间歇性,提出一种基于微电网的再生制动能量回馈系统,利用城轨出入口电动汽车的闲置时间,发挥其储能特性和可调度特性,平抑制动能量的冲击性和间歇性,为车站提供稳定的绿色电力。为使所提微电网再生制动能量回馈系统的安全可靠工作,设计了再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制及电动汽车充放电控制,同时考虑到电动汽车充放电受荷电状态约束,提出了一种基于滞环比较器的协调控制方法,以实现再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制的同时避免电动汽车过充或过放。最后搭建Simulink仿真模型对所提微电网再生制动能量回馈系统进行验证,结果表明:所提运行控制和协调控制方法是有效可行的,对再生制动能量的利用具有应用和研究价值。     

兆瓦级地面超级电容储能型再生制动能量吸收装置及其稳压节能试验

安全有效利用列车制动再生能量,是城市轨道交通系统节能减排和保障运营安全的重要研究课题。随着电力电子变流装置和储能器件迅速发展,能馈吸收和储能2种方式的再生制动能量吸收装置成为研究重点。从轨道交通系统节能技术和工程实践来看,基于超级电容的地面储能系统是很有前景的技术发展方向。介绍兆瓦级地面超级电容储能型再生制动能量吸收装置的组成、工作原理及功能,并通过在北京地铁挂网试验,验证该类型装置的稳压、节能效果。     

考虑再生制动能量利用的高速列车节能最优控制仿真研究

高速列车采用电空复合制动,具有综合制动的特性。为求解高速列车准点运行的节能最优控制问题,将电力再生制动工况和空气制动工况从综合制动特性中分离,建立适用于描述高速列车节能控制的运动学模型;将列车牵引传动系统效率和电力再生制动能量利用率引入能耗函数,并应用庞特利亚金极大值原理分析实现高速列车节能最优控制的必要条件,得到完整的高速列车节能最优控制工况集,推导牵引恒速、电力再生制动恒速和综合制动恒速这3种恒速控制工况下最优保持速度与电力再生制动能量利用率、牵引传动系统效率之间的定量关系,从而提出能够满足高速列车准点运行的节能优化控制算法。通过案例仿真,验证了算法的正确性。     

储能型再生制动能量并网技术的研究

目前城市轨道交通再生制动能量大部分由电阻消耗,利用率较低.设计了储能型再生制动能量并网系统,研究了再生制动能量在并网系统与储能系统之间的分配关系.阐述了系统的组成及设计方法,给出储能优先和并网优先2种控制策略,并通过仿真进行对比分析.仿真结果验证了储能优先策略可行、有效,能够减小再生制动功率对交流电网的冲击,实现再生制动能量的循环利用.分别建立了逆变回馈系统和储能系统的试验模拟装置,通过试验结果验证了控制策略的可行、有效.     

地铁列车再生制动能量利用分析与时刻表优化方法研究

城市轨道交通站间距较短、列车启停多,能够频繁地利用再生制动能量,使得对再生制动能量利用方法的研究愈加迫切。既有研究存在能量利用率因素考虑不全和模型精确度较低的问题,基于大量仿真实验分析得出与再生能量利用相关的两项因素:前后车牵引制动重叠时间分布以及前后车距离,指出重叠时间与再生制动能量利用呈现非线性关系和前后车距离对再生制动能量利用的影响存在规律性。在此基础上,提出以多车协同运行总能耗最低为目标的列车时刻表优化模型,使用遗传算法求解。最后,以北京某地铁线为例验证了本文模型与算法的准确性和优化效果,发现使用该方法较现行时刻表,高峰小时与平峰小时能耗分别降低5.28%和5.42%,节能效果更佳。     

再生制动能量吸收逆变系统设计及应用

再生制动能量吸收逆变系统应用在城市轨道交通领域,其作用是将机车制动时产生的能量回馈到交流电网,以实现能源的综合利用,达到节能降耗的目的。介绍了再生制动能量吸收逆变系统的主电路设计、控制原理及保护功能等内容,并对现场应用时的节能效果和现场应用相关问题进行了阐述。该装置目前在重庆、北京等地铁运行稳定,节能效果明显,产生经济社会效益显著。     

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。     

城市轨道交通供电系统低碳节能技术发展综述

在“双碳”战略背景下,对城市轨道交通供电系统的低碳节能技术发展方向进行综合论述,给出未来城市轨道交通供电系统低碳节能技术发展方向的合理建议。首先对目前清洁能源和再生能量利用技术在轨道交通中的应用情况进行总结,根据已投运线路实测数据,分析光伏发电和再生制动能量利用对节能降碳的作用;针对不同牵引制式的特点,分别提出基于电力电子技术的新一代城市轨道交通绿色柔性供电系统架构,一方面充分消纳清洁能源,另一方面通过双向变流器、同相供电等技术提高能量利用率,改善供电质量,最终达到节能降碳的目的。     

轨道交通电力储存装置——双层电容器

列车运行时，需要一种电力储存设备，在列车再生制动时，吸收能量，在列车牵引时，释放能量，达到节能和稳定供电网电压的效果。     

电气化铁路“源-网-车-储”协同供能系统日前能量优化与调度策略

为充分发挥“源-网-车-储”协同供能系统的潮流灵活控制能力,提升电气化铁路再生制动能量与新能源消纳能力,研究一种基于列车负荷与新能源发电预测数据的牵引变电所级“源-网-车-储”协同供能系统日前能量优化与调度策略。首先,以最小化牵引变电所日运行成本为总目标,建立了计及系统电能质量指标的“源-网-车-储”协同供能系统日前能量优化与调度模型;其次,对模型中的非线性约束进行线性化处理,将其转化为混合整数线性规划问题,并通过CPLEX求解器进行求解;最后,以某高速铁路牵引变电所为例进行了案例分析。结果表明,相比于既有基于规则的铁路能量管理策略,所提策略能够有效发挥系统的灵活性,进一步降低牵引变电所的单日运行成本,提升系统的再生制动能量和新能源消纳能力。     

再生制动能量电容储能装置组网及协同控制系统

介绍了一种电容储能装置组网及协同控制系统。指出了组网设计原理及协同控制策略,可运用于城市轨道交通再生制动能量电容储能装置。其由电容储能装置控制系统、综合保护装置、环网交换机、站间光纤组成环网。试验证明：通过协同控制可提高整条线路的再生制动能量吸收效率,稳定牵引网压,确保列车制动安全。     

复杂艰险山区列车再生制动对牵引网电压影响及相关抑制措施研究

复杂艰险山区修建高标准铁路的需求日益紧迫。这些铁路技术标准高、长大坡道多、列车再生制动功率大。当再生制动能量反送回电网时将引起牵引网电压高,易引起列车车顶间隙放电、导致列车制动失效,严重时将影响铁路的正常运行。以国内某典型牵引变电所负荷数据为例,定量评估了长大坡区段的列车日再生制动能量特性,分析再生制动功率引起的牵引网电压抬升情况;然后建立相应的仿真模型,并利用实测数据进行验证;基于所建仿真模型,模拟分析客货列车在不同制动条件下进行再生制动时对牵引网电压抬升的影响;最后研究了抑制再生制动对牵引网电压抬升的工程措施。     

地铁车辆再生制动飞轮储能回收装置研究

针对地铁运行站间距短、启动加速和制动减速频繁等特点,尤其是再生制动所产生的巨大能量,可通过飞轮储能装置吸收贮存。基于飞轮储能的再生制动能量回收控制策略,通过飞轮储能充电吸收地铁车辆再生制动所产生的巨大能量,在地铁车辆启动时,经飞轮储能装置放电又回送储存的能量;分析了飞轮储能的充放电控制策略,给出了电流、电压以及速度调节器的参数整定公式,并通过仿真验证了飞轮储能装置能够满足运用所需,有效控制了地铁牵引供电系统中的电压波动。     

基于电力电子变流技术的风力能源变换系统

利用电力电子变流技术的风力发电系统是风力能源系统中一个发展迅速的分支,基于逆变技术和先进控制技术的系统可以使风机在不同的风速下运行在最大功率状态.文章综述了该领域电力电子变流技术的风力能源变换系统的组成、逆变器的PWM控制方法以及能量最大化的控制策略.以电力电子变流技术为基础的能源变换系统具有风能利用效率高,动态响应快等特点.