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城市交通的可持续能源存储应用的无轨电车线M.E. Falvo ，R. Lamedica，A. Ruvio罗马萨皮恩扎，DIAEE大学，通过Eudossiana 18，罗马（意大利）摘要 该文件的重点是指出于无轨电车线路，在中等规模城市作为城市轨道交通解决方案。在以下方面比较经济和环境的特点，在无轨电车系统其他流动性，潜在的升级行动，这将提高其节能性能，得到突出显示。特别是深深分析了在能量储存应用供电系统和船上的车辆。以确定该两种溶液在涉及最高节能，一项研究已经完成对一个无轨电车线路的情况下提出了科森扎的城市。关键词：能源存储应用，无轨电车线，电力系统的能源效率，运输系统，城市交通，环境可持续发展的能力。引言 以城市交通的可持续发展为目的，促进公共交通的质量。需要保证使其在能量方面有效的高质量和效率和对环境的影响。对于一个中等规模的城市，城市公共的选择集体运输系统是用于许多功能。首先，为公众移动每个传输解决方案都有其利用自己的特殊领域，作为潜在的功能运输需求和当地的条件 I - 6 。世界公认的运输能力值（测量为每程乘客/小时数）有，每种类型的移动系统：公共汽车和无轨电车： 2.0004.000 ;电车无专用路径： 2.0006.000 ;电车专用路径： 6.000 15.000 ;轻铁： 6.000 15.000 ;自动轻轨： 10.00025.000 ;传统的地铁交通：20.00045.000 。 很显然，公共汽车和无轨电车线可以有同样的运输能力，这反而会增加选择有轨电车，轻轨和地铁交通系统。所以，对于一个中等规模的城市，运输能力是保证是普遍满意巴士或电车巴士线或与电车线的一些情况。因此，本选择的输送系统，然后密切相关其它方面，如：- 一体化运输系统的的水平其他城市的基础设施;- 经济问题;- 能源效率方面的问题;- 环境方面。 在本论文中，比较运输的经济和土地的可持续发展，不同类型的中型城市大规模移动系统不同。那么宽的分析电气化集体运输系统，以实现意大利中等规模的城市，指出的选择无轨电车线路是最广泛的。参考这个传输解决方案，其主要的优点，在以下方面提高能源效率，特别是在案件集成电力系统的能量存储器。量化的改进，这种解决方案可能的话，应用程序特定的无轨电车线，在意大利城市科森扎的实施。本文可分为如下五个部分。第1节总结该经济和环境的不同类型的大众运输系统的性能中型城市。第二节说明该就业这种类型的交通工具，在意大利报告一个无轨电车系统的主要数字，指出其好处和潜在的改进，可实现与使用存储系统。第四节报告案例研究科森扎城市，包括交通的结果和电模拟在一个具体的计划。第五节包含的结论。1 移动系统中型城市：经济和领地即使在城市移动系统的选择严格链接到服务提供的（数每程乘客/小时）的交通规划系统也非常受成本影响评估并与香港可持续发展方面 7 。A.经济features在一个经济比较，其中的三种可能对于一个中等规模的城市（公共汽车，电车移动解决方案公共汽车和电车线路），具有主要的成本项目为考虑是：涉及到具体施工的固定成本，专用基础设施（土建工程），无视支出为庇护所，接入点等涉及到单一的车辆，并在固定成本车队;相关的能量消耗运行成本;相关的条线管理运营成本（含司机工资，保险费用，车停车场） ;涉及到维护运营成本。作为一个例子，要获得的定性比较，表1显示了一辆公交车，无轨电车成本项目的某些值和电车线路与定义的能力 8 。表一 成本不同城市集体运输系统（ * ）数据从Amencan汽车协会2009 ; Translmk2008B ; TTC 2007 ; Translink公司2003 ;国家过境;数据库1998 - 2007年运输和波特兰有轨电车公司的波特兰局2008 ;布坎南2008 每次旅行的总成本是使用平均计算每次旅行和总成本距离每乘客公里。这是标志着无轨电车线有一个总成本不亚于一个半个总线线，对于同一车辆的能力，即使虽然对土建工程和车辆的定额费用高。这可能要归功于较低的工作为线管理和降低成本的具体能源需求。 换句话说，无轨电车是一个很好的妥协之间的电车的选择和公共汽车。显然，一个无轨电车线不能代替现代有轨电车线，具有高得多的承载能力，但它可能是最适合有运输需求线是不是高到足以justity电车的选择。B.领地可持续性正如报道中 8 ，在无轨电车线路已降低就传统的公交车对环境的影响线。对环境影响的另一个方面，具有至被认为，是的领土可持续性交通系统，在其与城市的互动功能基础设施。显然，这方面是强烈相关对必要的基础设施的车道类型（公路或铁路），以及用于所述车辆供给（内部内燃机或由供给的电力驱动牵引线）。从这个角度来看，与巴士运输服务可能完全独立于其他运输方式，不需要任何固定系统的安装，并特别灵活的改变路径。在无轨电车是车辆情况和框架，来自巴士，但他们需要一个电的基础设施（联络线）为他们的供应。考虑到当前集合的类型的基础上，车辆被引导，但是免费的，约3.5米位移接触线的轴线。而且该双峰为一些无轨电车，配备有两个驱动器（内燃机或电驱动） ，它最初被认为是解决方案对于紧急情况下，今天正在演变走向系统，消除了架空线的依赖（在临界点，例如交叉点等），使这系统更多集成同该其他城市基础设施。A.意大利的艺术在意大利，无轨电车是一种非常普遍的交通工具系统采用中型城市。无轨电车线路存在于在表TIT城市，包括即使那些线是目前停止服务。 表III 意大利城市，无轨电车线（ SIZE ） 汽车在意大利的总数约为500单位，拥有11年的平均年龄。 关于车型，目前， VAN HOOL A300T ，IRISBUS Cristalis Ganz Solaris和Avancity + sf科幻模型代表最新的技术标准。对于所有的模型中，车辆是双峰的，因为配备有两个驱动器：一个内燃机和一个电气传动。电气牵引电动机是一个三三相四极转子异步电动机。接触线的标称电压是在通过几乎所有线路的600 V ，除外：- 热那亚（新开）和卡利亚里，美联储在750 V;- 摩德纳，最近转换为750伏;- 那不勒斯，目前正在转换。 750 V该值响应的换位近期欧盟指令适用于无轨电车和有轨电车线路。B.潜在的改进 在最近多年来，那里有一直相当大的改善无轨电车车辆设计，即得到更好的表现从传输和能量的观点鼓励他们就业作为流动性系统在中等规模城市。 首先，在双峰的无轨电车消除从架空线的依赖。对于长线路或在几个方向蔓延的线条，其就业会限制架空导线的安装，只部分掉落在市中心，这里交通更紧张和对环境的影响减少了它的重量。在同一时间的双峰使得可能的一个自动驾驶其中较低的流量或境内约束不固定的开支电气化系统的建设。 实施其他最近升级为：- 自动降低小车的棒，在脱离从行或根据事件命令的驱动程序。- 增强的悬挂系统允许车辆以行驶超过80公里/小时，而且不会产生任何问题，馈电线路的稳定性。- 利用交流电动机和控制已经推出了许多优点系统：高可靠性，维修少，效益大，精确控制加速度。 在无轨电车上最新的技术升级是实现上的储能板系统通过超级电容器，允许利用制动车辆的能量进行充电本身允许所存储的能量在起始的重用阶段。 与此同时，对于系列的所有类型（地铁，电车和无轨电车）将配备的车辆变阻器再生驱动器，它表明，制动功率节能的在线恢复的不能完全可能的。静止就业存储在ESS的剩余能量的回收提高了节能在整个系统中 10 -13。此解决方案还可以实现在一个带轮公交车线路。 TV.储能申请能源COSENZA市情况：无轨电车成本节约 在过去的几年，市区在内的全市科森扎，仁德和大学城卡拉布里亚已经得到很大的扩张，这两个方面与商业和住宅楼宇数目人口。考虑到的发展城市，加强公共交通流动性的成为必然，也包含了增加私人交通。目前全市流动性计划仅包括公交线路。 TN为了促进低发射质量传输，以提高生活质量人口，电气化运输系统，可考虑，特别是一个无轨电车的8。 在这一段，无轨电车的简要说明模型及其供电系统的，一致，并总结和能源评估的指出潜在的改进，能量的积分在电力系统中存储应用程序可以保证是报道。A.线路和车辆数字 考虑小车的施工车道总线是9.5公里长的两种方式，以不同的路径（从1路3,3公里，从路2上7,6公里），与斜率高达6在某些地区， 80 专用路由和38站（距离300400米） 14 。 该行采用的无轨电车是Avancity + SF模型，它表示的最新技术在意大利的标准，配备有两个驱动器：一个内部内燃机和电力驱动。本车辆的数字总结在表IV中。表IV 一间VANClTY + SF无轨电车主要人物因素值重量（满载）30.000千克大小17,83米（长）34,46米（高）25,25米（宽）最大总容量147 passeugers 考虑到其中一个最大总容量车辆和说，在一周内每天的下班高峰期，乘客预见的行的数目可以是估计为：- 2.300 2.600 ，2014年- 2.600 2.900 ，2020年4-5分钟的频率已规划。 电气牵引电动机是三相四极转子异步电动机，其主要特点是总结于表。 表V电力驱动主要人物该解为该内部燃烧单位（辅助动力装置，辅助动力装置）是一种柴油发动机（柴油，欧盟第5级） ，具有额定功率在213千瓦2300转，加上一个永磁（PM ）同步发电机的额定功率在175二千三百分之一千七百转千瓦，在D.C 750伏供. 该驱动器还配备了超级电容器搭载了专用的转换器。该转换器提供了一个连续和有效电荷（在制动阶段）出院（下加速） ，并且还提供了该适应的该输入电压。该主超上限特性列于表六： 表六 超上限的主要人物超级电容器是能够吸收在制动阶段提供能量和支持永磁发电机，柴油机，允许以减少它们的大小和重量，从而保证了节能。最后，变频器配备使用变阻器，在正常工作条件下，为了消散在多余的制动能量时，超级电容满载。制动的主要特点阻力为：- 最大制动电压： 950伏直流电;- 额定功率： 80千瓦;- 在200的电阻： 1.3 （ -5 / 7 ） ;- 体重：75千克;- 防护等级：IP20 。B.电源供应系统值 考虑到通常的设计约束条件，国际标准和良好的实施实践15 - 16中， FMAL设计为供给电源系统包括三个ESS置于0 ，4,5和9,5在路径上千米。 每个ESS配备了1个转换组， 1作为储备，其数据列于表七：表 VII. ESS转换本集团数额定功率1MVA空载电压0,9千伏内阻0,08 欧姆服务类V（过载50 2小时和100 ，因为1分）牵引电路的选择包括：- 120 平方毫米1根正极导体，- 120 平方毫米1根负导体。假设接触的金属丝的10消耗，减少从120到108平方毫米的总截面具有被考虑用于电气计算。 参照该结构，不同的模拟的输送系统，已经作出过流和电气模拟 13 - 11 。 目的是评价潜在的改进实现的在以下方面的用途的存储系统能源节约。该可能存储应用考虑是：- 在船上的单一车辆超上限- 在单个回收制动能量的车辆（存储系统1）;- 电池在ESS为残留的存储能量，制动能量的回收后部分列车由他人（存储系统2 ） 。C.模拟和结果的情况下存储系统1 由无轨电车性能模拟器的意思是，这是未能取得所有电影的参数和每辆车上每一路电源的需求价值。速度和功率分布，既需要到在牵引相位，并具有潜在的电力线在制动过程中给定的背面，对于两种方式，是报道于图1和2中。图.1无轨电车速度/功率曲线图 2 无轨电车的速度/功率曲线 在每个方法，在50公里，最大线速度电力需求大约为330千瓦。 考虑到第一能量存储应用是使用的车辆超级电容器，为的恢复制动能量在船上。为60秒的周期两站之间：- 平均功率需求是0,07兆瓦，总的1.311瓦时的能量消耗;- 平均制动功率是0.03兆瓦， 25为总能量的回收210秒谁 对于整个路径的平均值的最大值回收的功率是0，I 00兆瓦， 20秒，总能源555 Wh。 这些值是具有最大可比可存储的能量在车辆上的电路板超上限。事实上，它们有能力的假设下在制动过程中吸收的可用能量的75的相同的车辆在满载55公里每小时的速度，人可回收的能量大约是540谁换言之，每个车辆能够在内部管理中恢复制动能量的模拟路径，在没有使用变阻器或回馈，如果可能的话，能量到电力线。D.模拟和存储系统2上的结果通过电模拟器的平均值，因此能够获得的电力需求为所有的值系统，以评估能源节约的保障网上制动恢复，如果没有超强的盖在车上。 尤其是两个模拟已被执行的：- 第一没有的恢复的可能性制动能量进线;- 第二个与复苏的可能性制动能量入行。 从所述第一模拟，可以得到报道图3和图4的功率和能量值和表八：？ 图 3 单一ESS的电力需求图 4 整个系统的电力需求表VIII 电力和能源需求的缺席制动RECOVERING 第二模拟包括以下的可能性回收制动能量入行的。在这种情况下它可以评价，以1的总模拟时间小时：- 由火车所需的能量;- 所提供的能量由ESS ;- 通过有效的回收功率曲线和能源列车制动;- 潜在可采的电源配置和能源由列车制动。 在图5中，有效的比较回收的动力配置和潜在的可收回电源简介1小时图所示：图 5 总回收制动功率的线。 从这些值，一些重要的百分比可以是评价，如：节能百分比由于复苏制动能量（ES ） ;在有效回收制动能量百分比对于可收回制动能量（ ER ）的。 ES 值给出的的影响进行评估制动能量回收的消耗; ER 值给出的行的能力进行评估，以由列车收到的制动能量。这些值是总结在表中：表九 能源评估万一中恢复 考虑到能源需求在缺乏回收约1,22兆瓦时，就1,07兆瓦时的情况下恢复，有效的节能（由于在回收制动能量）约13 可实现的。此节能劣于1在实现复苏的情况下车上的，约20，也由于线路上的电力损失。这结果链接到有效回收，由所允许的对于给定的流量场景线： 91的ER 值点没有接收可回收能量的9 由线路，它是消散在制动变阻器。这量的能量可在替代存储在位于ESS电池，这将允许完全回收制动能量的线，允许将达到在箱子上得到节能的同一水平板恢复。五结论 本文件的重点是无轨电车线，在介质中的城市轨道交通解决方案大小城市。能源研究，对此案进行研究建议无轨电车线科森扎市，有证明： 最近实施的一种能量板存储系统基于超级电容器，利用车辆的制动能量，进一步提高了无轨电车的节能性能，允许节能20左右; 在电路板的情况下存储系统上不存在的，在回收制动能量转化为电力线，允许达到相关节能（约13），但不如所述第一溶液中。此选项使用在ESS储能的需求完全发挥真正的可回收能量。 考虑到艺术的实际技术状态，时下在船上恢复解决方案似乎是最节能有效的。反正就业储能系统在无轨电车线路使得他们在高效率的运输解决方案。参考1 M.Tarozzi. 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