北方區(qū)會議培訓地鐵能量回饋裝置

1、地鐵再生能量回饋裝置致力于電力電子技術(shù)及業(yè)務中國深圳目錄1243公司介紹城市軌道交通供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀地鐵再生能量回饋裝置的介紹地鐵再生能量回饋裝置行業(yè)政策5 地鐵能量回饋裝置經(jīng)濟效益分析1.公司介紹500+員工研發(fā)&產(chǎn)品工程師大于1/2，重點資源投入與研發(fā)與市場快速響應市場需求。14,500獨棟辦公大樓研發(fā)&制造&服務雙高 國家/深圳高新企業(yè)雙軟 軟件企業(yè)/軟件產(chǎn)品亞洲：中國、香港、臺灣、澳門、韓國、新加坡、馬來西亞、印度尼西亞、菲律賓、越南、緬甸、印度大洋洲：澳大利亞歐洲：意大利、德國北美洲：美國非洲：肯尼亞30項專利，其中13項發(fā)明專利國家創(chuàng)新基金深圳市科技研究開發(fā)計劃光伏逆變器獲中國(金太

2、陽)、德國(TUV)、意大利(ENEL)、澳大利亞(CSA)、美國(UL)、鑒衡認證公司及產(chǎn)品資質(zhì)30+項專利技術(shù)，其中13項發(fā)明專利、17項實用新型專利。并獲多種認證：中國電科院、信息產(chǎn)業(yè)部、中國質(zhì)量認證中心、鑒衡、IEEE國際電工委員會、ETL、TUV、CE、SAA2.城市軌道交通供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀三相平衡城市軌道交通供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀 當前，城市軌道交通正在蓬勃發(fā)展，作為一種大運量、高密度的交通工具， 具有站間運行距離短、運行速度較高、起動及制動頻繁等特點。 隨著城市軌道交通的快速發(fā)展帶來了對電能的大量需求，也引發(fā)了一系列電能質(zhì)量問題。我們總結(jié)主要有以下4個方面：1.諧波2.無功3.電壓波動4.

3、能量浪費 針對諧波及無功問題，我司現(xiàn)有的電能質(zhì)量產(chǎn)品已經(jīng)可以提供完美的解決方案，今天針對電壓波動和能量浪費，我們提出一個新的解決方案再生能量回饋裝置。三相平衡城市軌道交通能量分布分析第一位：牽引用電，占比54%57%，呈逐年遞增趨勢。第二位：動力用電，占比35%36%，整體趨勢基本持平，略有下降。第三位：照明負荷，占比5%6%，整體呈明顯下降趨勢。第四位：辦公類負荷，占比3%4%，整體呈明顯下降趨勢。201320142015三相平衡城市軌道交通牽引用電能量分布分析制動能量流程分析地鐵運行中電能轉(zhuǎn)換為熱能耗散在環(huán)境中的能量約為列車牽引能量的50%；隨著列車交流傳動系統(tǒng)再生制動控制技術(shù)水平的提高，

4、再生制動產(chǎn)生的回饋電能至少都能夠達到40%50%,。三相平衡城市軌道交通供電電壓要求牽引網(wǎng)電壓水平控制 根據(jù)城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)和車輛的相關(guān)規(guī)范“系統(tǒng)的標稱電壓為1500V；在任何運行方式下（含當一個牽引變電所在遠期高峰小時故障時，其相鄰牽引變電所采用越區(qū)供電方式），接觸網(wǎng)最低持續(xù)電壓不得低于1000V，最高持續(xù)電壓不得高于1800V，最長持續(xù)時間5min的最高非持續(xù)電壓為1950V。” 防止牽引網(wǎng)電壓過低，主要通過控制牽引所間距和牽引網(wǎng)的綜合阻抗保證。抑制牽引網(wǎng)電壓升高的根本措施在于有效吸收牽引網(wǎng)中多余電能。3.地鐵再生能量回饋裝置的介紹三相平衡城市軌道交通能量回收方案分類城市軌道交

5、通能量回收方案電阻消耗型主要由“制動控制柜”和“制動電阻柜”組成。制動控制柜安裝在牽引變電所內(nèi)，制動電阻柜安裝于地面通風處，利于散熱。 三相平衡城市軌道交通能量回收方案逆變回饋型原理：逆變回饋型裝置采用電力電子器件構(gòu)成大功率晶閘管三相逆變器技術(shù)，當車輛制動電能使直流電壓超過規(guī)定值時，逆變器啟動并從直流母線吸收電流，將再生直流電能逆變成工頻交流電回饋至交流電網(wǎng)，供其它負荷使用。制動列車牽引列車三相平衡城市軌道交通能量回收方案儲能型原理：超級電容儲能型再生制動能量吸收利用系統(tǒng)包括雙向直流變換器和超級電容器儲能系統(tǒng)兩部分，并接在地鐵列車的直流供電母線上。當?shù)罔F列車制動時，直流母線電壓上升，雙向直流變

6、換器向超級電容器陣列充電，超級電容器陣列吸收制動能量；當?shù)罔F列車啟動時，直流母線電壓下降，超級電容器陣列存儲的能量通過雙向直流變換器釋放能量。三相平衡城市軌道交通能量回收方案比較項 目電阻耗能型儲能型逆變回饋型能否滿足地鐵再生能量負荷特性基本能夠適應能夠適應能夠適應節(jié)能效果無較好有變壓器接入，形成空載損耗對系統(tǒng)影響無無會產(chǎn)生一定諧波影響，但是在可控的范圍內(nèi)，對系統(tǒng)運行沒有影響產(chǎn)品成熟度成熟國外成熟,國內(nèi)基本成熟國外成熟，國內(nèi)基本成熟國產(chǎn)化是正在研制是工程應用經(jīng)驗比較多國外已經(jīng)有成熟的工程應用，國內(nèi)較少0.4kV和35kV逆變裝置已經(jīng)在天津、北京、重慶等軌道交通中運行對車輛影響可以取消列車電阻可

7、以取消列車電阻可以取消列車制動電阻對環(huán)控影響置于地面，可減少環(huán)控的制冷容量可減少環(huán)控的制冷容量可減少環(huán)控的制冷容量設備投資低高高對電網(wǎng)的影響沒有影響沒有影響，可以削峰填谷，降低功率需求基本沒有影響，存在向電網(wǎng)反送有功功率。三相平衡再生能量回饋方案小結(jié)1.電阻耗能型制動能量直接消耗在吸收電阻。缺點：耗能，低速時制動效果差；熱量積聚， 使得隧道溫度上升，還需保證機車有足夠的通風量；電阻裝置易發(fā)生過溫跳閘2.逆變回饋型利用電力電子器件構(gòu)成逆變器，將直接電逆變成工頻交流電回饋到交流電網(wǎng)。缺點：（1）在傳輸線路上存在多級變壓器損耗，達不到節(jié)能的最大化。 （2）逆變回饋裝置的電路結(jié)構(gòu)復雜，維護費用較高。

8、（3）逆變回饋裝置中變壓器始終接于電網(wǎng)上,造成較大的空載損耗. （4）逆變回饋裝置瞬間回饋Mvar級電能到地鐵電網(wǎng)系統(tǒng)，容易抬升電網(wǎng)電壓，給其他用電設備造成損害3.電容儲能型是將列車的再生制動能量吸收到電容器組中，當供電區(qū)中有列車啟動時，儲存的電能釋放出去進行再利用。4 地鐵能量回饋裝置經(jīng)濟效益分析方案對比產(chǎn)品特性及接入方式防塵型APF地鐵能量回饋裝置經(jīng)濟效益分析例如深圳市地鐵五號線某站點，地鐵發(fā)車間隔約為3分鐘，以每天該站點工作時間6：30-23：00，工作16.5小時，共計發(fā)車次數(shù)為330次。據(jù)統(tǒng)計地鐵每次牽引供電耗電量平均約為20度左右，其中40%50%左右的電能為地鐵制動能量(計算取約

9、為9度).這部分制動能量回饋到直流電網(wǎng)后, 約30%50%(計算取約3.6度)被線路上同一供電區(qū)段相鄰車輛和本車輔助系統(tǒng)吸收，剩余的電能（約5.4度）則通過制動電阻消耗掉。通過采用3MW超級電容地鐵儲能裝置補償，地鐵單次制動啟動時可以節(jié)省電量為5.4度，以深圳電價0.9元計算，單次制動啟動可以節(jié)省電費=5.4x0.9=4.86元，那么全年可節(jié)省電費為4.86x330 x365=585387元?？偨Y(jié)： 通過采用超級電容儲能裝置的地鐵的單個站點計算，每年每站點節(jié)省的電費約為585387元。方案對比產(chǎn)品特性及接入方式防塵型APF地鐵能量回饋裝置經(jīng)濟效益分析方案對比產(chǎn)品特性及接入方式防塵型APF地鐵能

10、量回饋裝置經(jīng)濟效益分析 1.安裝超級電容儲能裝置以后，由于無需制動電阻消耗能量，因此制動電阻、散熱風機及其配套系統(tǒng)均可移除， 同時地可以減輕地鐵的質(zhì)量，減少維修量等。2.假設深圳地鐵五號線，全線站點均采用超級電容儲能裝置，且移除每列車上制動電阻與散熱風機等設備時，每年節(jié)省電費約為1798萬元。3.若是考慮地鐵運行發(fā)車頻次高和地鐵載客多的情況，節(jié)省的電費將會呈倍數(shù)增長。另外除了能節(jié)省費用，安裝地鐵超級電容儲能裝置后，還能夠穩(wěn)定牽引網(wǎng)電壓。所以，總的來說，安裝地鐵超級電容儲能裝置產(chǎn)生的效益巨大。有變壓器，開關(guān)消耗能量，效率低能量回收不靈活，對電網(wǎng)造成沖擊和諧波等影響Sinexcel 電容儲能型耗能

11、元件少，效率高自存自用，靈活方便，不對電網(wǎng)系統(tǒng)造成影響逆變回饋型和Sinexcel 電容儲能型的對比逆變回饋型結(jié)論：逆變型和儲能型兩類裝置都能夠滿足地鐵牽引供電系統(tǒng)的運行要求，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能運行；儲能型解決方案對牽引供電系統(tǒng)甚至整個地鐵供電系統(tǒng)而言更具優(yōu)勢，在技術(shù)層面是比較完美的解決方案。電容儲能型節(jié)能效果好，效率高，對電網(wǎng)沒有影響，是未來的發(fā)展趨勢。5 Sinexcel超級電容儲能系統(tǒng)（UESS）三相平衡Sinexcel電容儲能工作原理 右圖為我司基于超級電容器的軌道交通再生制動能量吸收利用系統(tǒng)示意圖，該再生制動能量吸收利用系統(tǒng)包括雙向直流變換器和超級電容器儲能系統(tǒng)兩部分，并接在地鐵列車的直流

12、供電母線上。（1）當?shù)罔F列車制動時，直流母線電壓上升，雙向直流變換器向超級電容器陣列充電，超級電容器陣列吸收制動能量；（2）當?shù)罔F列車啟動時，直流母線電壓下降，超級電容器陣列存儲的能量通過雙向直流變換器釋放能量。Sinexcel關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)額定電壓1200VDC-2000VDC 2400VDC(絕對最大值）額定容量1080KW（其他容量可定制）額定電流-720ADC+720ADC變流柜尺寸600mm*1000mm*2000mm拓撲結(jié)構(gòu)雙向BOOST防護等級IP20通信接口RS485,以太網(wǎng)接口通信協(xié)議Modbus協(xié)議，TCP/IP協(xié)議監(jiān)控自帶監(jiān)控Sinexcel關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)電壓暫S

13、inexcel電容儲能效益分析減小車載電阻的使用容量，進而降低機車重量，提高機車運載能力。降低隧道散熱能力需求，節(jié)省環(huán)控運行成本。降低機車閘瓦制動次數(shù)，改善閘瓦摩擦帶來的粉塵污染，降低閘瓦維護費用。將制動能量回收利用，節(jié)能效益巨大。1.2.3.4.方案對比防塵型APF電壓暫降事件危害Sinexcel電容儲能效益分析減少車輛投資及能耗：1，減少車輛在車載制動電阻方面的購置成本；2，整車減重；3，減少制動電阻輔助散熱風機能耗。減少通風空調(diào)系統(tǒng)運營成本：1，減少車載通風空調(diào)運營成本；2，減少車站通風空調(diào)運營成本。對牽引供電系統(tǒng)的好處：實現(xiàn)列車再生電能的二次利用取得直接節(jié)能效益。四 地鐵能量回饋裝置行業(yè)政策方案對比產(chǎn)品特性及接入方式防塵型APF電壓暫降事件危害地鐵能量回饋裝置行業(yè)政策行業(yè)標準：GB50157-2013 地鐵行業(yè)設計規(guī)范“采用再生電制動時，為保障牽引網(wǎng)壓處于網(wǎng)壓波動正常范圍，推薦采用節(jié)能環(huán)保的再生制動能量吸收方式”。設計單位：鐵一院、鐵二院、鐵三院、鐵四院、鐵五院、鐵六院、電化院、城建院、廣州院等設計單位均推薦采用再生制動能量吸收逆變裝置。 并在今后的地鐵初設方案中預留再生制動裝置安裝空間。行業(yè)