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。     

国外资讯

瑞士日内瓦试验评估有轨电车超级再生储能电容 瑞士日内瓦有轨电车TPG正在进行超级电容诣能装置原型试验，该装置可使制动能量回收并使电车在没有外部电源供应下短距离运行。1t重的超级电容器被安装住由Stadler公司制造的Tallglo有轨电车车顶，它可以使有轨电车以55km／h速度运行，并能有效地吸收和释放制动电流。再生制动电能在列车开始启动时被使用，     

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。     

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。     

创新驱动 绿色未来

<正>城市轨道交通车辆因启动加速和刹车减速频繁,故能量消耗很大,特别是地面运行的轻轨和有轨电车系统,车辆能耗总占总能耗的90%以上。在车辆频繁的电能一动能一电能转换过程中,如何提升能量循环利用率和转化效率,一直是轨道交通装备工程界长期以来孜孜不倦追求的绿色发展目标。将物理型动力超级电容储能器运用于轻轨及有轨电车的大胆想法,     

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     

有轨电车不同制式储能系统对比分析

为提升储能式有轨电车项目的运用管理水平,优化后续新建项目设计,降低项目全寿命周期成本,以广 州海珠试验段、广州黄埔 1 号线及三亚有轨电车项目的车辆储能系统为研究对象,结合各自线路供电系统的设计 特点,对 3 种不同系统所采用的关键技术原理、能量存储及消耗参数、运营维护重难点、使用寿命及成本等方面 进行对比分析。其中,在设备运用可靠性方面,超级电容和电池电容储能系统具有一定的优势;在可维护性方面, 3 种系统制式均存在维护难点;电池电容储能系统的衰减程度较大。综合来看,在提升单一制式储能系统的续航 能力和混合供电系统运用可靠性的基础上,适当简化供电系统,开展集约型的设计,将是今后储能式有轨电车工 程的发展方向。     

车载储能低地板有轨电车牵引传动系统设计与应用

为实现低地板有轨电车在路口无接触网运行,设计开发了一种列车车载储能牵引传动系统.对车辆技术要求、列车牵引特性计算和设计、牵引传动系统主电路设计、牵引传功系统设计、列车车载储能装置能量管理策略等进行了介绍,并采用装车试验进行了验证.试验表明,该牵引传动系统可有效对列车车载储能装置进行能量管理,以及对列车车载储能装置的充放电电压及电流进行限制,可高效地利用整车在制动过程中的再生制动能量,提高了能量的利用率.     

基于粒子群的有轨电车混合储能参数匹配研究

目前，混合储能式有轨电车作为一种高性价比的交通工具已得到广泛应用。混合储能系统承担着有轨电车供能任务，合理配置储能元件对于保障有轨电车正常运行具有重要的现实意义。以混合储能式有轨电车作为研究对象，在多目标、多约束条件下，利用粒子群优化算法，求解混合储能系统最优参数匹配方案；以广州海珠有轨电车THZ1线作为实例进行仿真验证，结果表明:最优配置混合储能系统在降低储能系统的体积、重量及成本、发挥储能元件充放电能力方面具有明显的优越性。     

储能式现代有轨电车供电仿真软件研究

在深入分析储能式现代有轨电车供电系统结构的基础上,建立了储能式现代有轨电车的供电仿真模型。利用VC++软件开发了储能式现代有轨电车供电仿真系统,该系统可以模拟计算列车在充电过程中中压环网交流侧电压、功率等变化情况。最后结合广州仑头段新型有轨电车工程,计算验证了该仿真系统的合理性。该系统对储能式现代有轨电车供电系统的设计提供了参考依据。     

混合动力有轨电车运行能耗研究

混合动力有轨电车在紧密城市轨道交通网络的过程中发挥着重要的作用,对其运行能耗进行分析有助于优化轨道交通建设、缩减运输成本以及制定相关节能措施等。基于能量守恒定律,建立有轨电车能耗计算数学模型,分析、研究有轨电车在不同工况运行时的速度、坡度、曲线半径、车重、车载辅助设备功率等因素对运行能耗的影响,并以国内研发的某储能式有轨电车为原型车对运行能耗进行实证计算。     

基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略

以锂离子电池、超级电容为混合动力的有轨电车，其能量管理策略难以适应不同类型司机的驾驶风格。为进一步提高有轨电车的系统能量效率，提出了基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略，并构建了混合动力有轨电车功率损耗模型。将司机的驾驶风格分为激进型、标准型和迟钝型三类，利用模糊逻辑算法对三类司机驾驶风格进行识别，引入基于司机驾驶风格的牵引/制动补偿因子，以对有轨电车的牵引/制动功率进行补偿，得到最优的功率分配。最后对基于司机驾驶风格的能量管理策略进行仿真分析，评估其节能效果。仿真结果表明：相较于常规的逻辑门限控制能量管理策略，基于司机驾驶风格的能量管理策略可使系统能量损耗降低4.81%。     

混合动力有轨电车电制动功率控制方法研究

介绍了一种混合动力有轨电车电制动功率控制方法,解决了储能系统无法完全吸收电制动功率的问题,在保证列车电制动减速度的前提下,通过与制动电阻串联的IGBT斩波电路,实时调节消耗在制动电阻上的功率,将电制动功率最大程度地回馈给车载储能系统,同时又不超过储能系统的功率限值,保护储能系统,提高了能量利用效率,增加了车辆续航里程,同时解决了氢燃料电池系统、内燃机发电系统等单向供电系统和车载储能装置混合供电时输出功率响应速度无法满足牵引系统对功率响应速度的需求问题。该方案在氢能源有轨电车项目上得到验证,取得了良好的控制效果。     

储能式有轨电车受电方式研究应用

根据储能式有轨电车的受电技术需求,设计了一种储能式有轨电车的受电弓方案并对该受电弓进行了试验,经试验验证及装车运用,该受电弓满足储能式有轨电车间歇充电的特殊需求。     

基于速度优化与粒子群优化算法的插电式燃料电池有轨电车能量管理策略

以燃料电池有轨电车为研究对象,采用分层控制的方法,以能耗经济性最优为总体目标,开展基于速度优化的能量管理策略研究。该策略中的上层基于车与交通设施之间的通信(V2I),以驱动能耗最小为目标,考虑交通信号灯的影响,设计基于伪谱法的速度优化策略;其下层基于上层得到的最优速度,以及基于粒子群优化(PSO)算法对燃料电池有轨电车能量进行优化分配。仿真结果表明,基于速度优化的有轨电车能量管理策略能够避免列车的急变速和红灯怠速行为;基于速度优化与PSO算法的插电式燃料电池有轨电车能量管理策略能对动力电池和燃料电池的功率进行优化分配,相比基于速度优化与规则的有轨电车能量管理策略下的燃油经济性提高了3.72%。     

广州海珠线储能式现代有轨电车维保工艺探讨

文章阐述广州海珠线储能式现代有轨电车的特点及运用概况,重点探讨储能式现代有轨电车的维保工艺,对储能式现代有轨电车维保修程、车辆段检修工艺布局、维保人员配置等进行分析探讨,介绍了维保工艺实施结果。     

储能式有轨电车的电液联合制动控制方案

储能式有轨电车在调试试验及正常运行中,会因储能系统电压逐渐降低而出现电制动异常等突发情况。为降低制动盘磨损、综合优化改善车辆的行驶安全,针对某型号储能式有轨电车,提出了一种适用于储能式有轨电车的电液联合制动控制方案,并进行了一系列试验。试验结果表明,该电液联合制动控制方案能有效减少电制动异常的情况,同时具有可行性和安全性。     

城市轨道交通地面储能系统的能量管理策略综述

地面式储能系统是城市轨道交通中回收和利用再生制动能量的有效方式之一,可实现节能、稳压、削峰和紧急牵引等功能,储能系统的能量管理策略是实现这些控制目标的基石.首先简要介绍地面储能系统的组成与控制构架;然后,基于设计思路和问题目标归纳总结地面式储能系统能量管理策略的研究现状,并分析不同类型能量管理策略的特点.在此基础上,对地面式储能系统能量管理策略未来的研究方向和发展趋势进行展望.通过对现在和未来能量管理策略进行探讨,为地面式储能系统的发展提供借鉴和参考.     

现代城市储能式有轨电车运行建模与仿真研究

研究基于"接触网+超级电容"为动力源的储能式有轨电车运行仿真系统。通过对超级电容储能式有轨电车进行建模、计算及运行分析,给出了仿真系统软件架构及各功能模块,并利用Qt软件开发该储能式有轨电车运行仿真系统,通过现场实验数据对仿真结果的有效性进行验证。     

世界首列超级电容100%低地板有轨电车下线

<正>即将应用于广州新型有轨电车海珠示范段的世界首列完全超级电容储能100%低地板有轨电车,近日在中国南车株洲电力机车有限公司亮相。海珠区有轨电车是广州市首条有轨电车线路,结合了超级电容储能和100%低地板车辆2项最新技术,只需在车站利用乘客上下车的时间进行充电,即可运行至下一站,每个站之间完全没有接触网。2013年6月底,广州有轨电车公司与中国南车株机公司正式签订车