北方区会议培训地铁能量回馈装置

1、地铁再生能量回馈装置致力于电力电子技术及业务中国深圳目录1243公司介绍城市轨道交通供电系统的现状地铁再生能量回馈装置的介绍地铁再生能量回馈装置行业政策5 地铁能量回馈装置经济效益分析1.公司介绍500+员工研发&产品工程师大于1/2，重点资源投入与研发与市场快速响应市场需求。14,500独栋办公大楼研发&制造&服务双高 国家/深圳高新企业双软 软件企业/软件产品亚洲：中国、香港、台湾、澳门、韩国、新加坡、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾、越南、缅甸、印度大洋洲：澳大利亚欧洲：意大利、德国北美洲：美国非洲：肯尼亚30项专利，其中13项发明专利国家创新基金深圳市科技研究开发计划光伏逆变器获中国(金太

2、阳)、德国(TUV)、意大利(ENEL)、澳大利亚(CSA)、美国(UL)、鉴衡认证公司及产品资质30+项专利技术，其中13项发明专利、17项实用新型专利。并获多种认证：中国电科院、信息产业部、中国质量认证中心、鉴衡、IEEE国际电工委员会、ETL、TUV、CE、SAA2.城市轨道交通供电系统的现状三相平衡城市轨道交通供电系统的现状 当前，城市轨道交通正在蓬勃发展，作为一种大运量、高密度的交通工具， 具有站间运行距离短、运行速度较高、起动及制动频繁等特点。 随着城市轨道交通的快速发展带来了对电能的大量需求，也引发了一系列电能质量问题。我们总结主要有以下4个方面：1.谐波2.无功3.电压波动4.

3、能量浪费 针对谐波及无功问题，我司现有的电能质量产品已经可以提供完美的解决方案，今天针对电压波动和能量浪费，我们提出一个新的解决方案再生能量回馈装置。三相平衡城市轨道交通能量分布分析第一位：牵引用电，占比54%57%，呈逐年递增趋势。第二位：动力用电，占比35%36%，整体趋势基本持平，略有下降。第三位：照明负荷，占比5%6%，整体呈明显下降趋势。第四位：办公类负荷，占比3%4%，整体呈明显下降趋势。201320142015三相平衡城市轨道交通牵引用电能量分布分析制动能量流程分析地铁运行中电能转换为热能耗散在环境中的能量约为列车牵引能量的50%；随着列车交流传动系统再生制动控制技术水平的提高，

4、再生制动产生的回馈电能至少都能够达到40%50%,。三相平衡城市轨道交通供电电压要求牵引网电压水平控制 根据城市轨道交通直流牵引供电系统和车辆的相关规范“系统的标称电压为1500V；在任何运行方式下（含当一个牵引变电所在远期高峰小时故障时，其相邻牵引变电所采用越区供电方式），接触网最低持续电压不得低于1000V，最高持续电压不得高于1800V，最长持续时间5min的最高非持续电压为1950V。” 防止牵引网电压过低，主要通过控制牵引所间距和牵引网的综合阻抗保证。抑制牵引网电压升高的根本措施在于有效吸收牵引网中多余电能。3.地铁再生能量回馈装置的介绍三相平衡城市轨道交通能量回收方案分类城市轨道交

5、通能量回收方案电阻消耗型主要由“制动控制柜”和“制动电阻柜”组成。制动控制柜安装在牵引变电所内，制动电阻柜安装于地面通风处，利于散热。 三相平衡城市轨道交通能量回收方案逆变回馈型原理：逆变回馈型装置采用电力电子器件构成大功率晶闸管三相逆变器技术，当车辆制动电能使直流电压超过规定值时，逆变器启动并从直流母线吸收电流，将再生直流电能逆变成工频交流电回馈至交流电网，供其它负荷使用。制动列车牵引列车三相平衡城市轨道交通能量回收方案储能型原理：超级电容储能型再生制动能量吸收利用系统包括双向直流变换器和超级电容器储能系统两部分，并接在地铁列车的直流供电母线上。当地铁列车制动时，直流母线电压上升，双向直流变

6、换器向超级电容器阵列充电，超级电容器阵列吸收制动能量；当地铁列车启动时，直流母线电压下降，超级电容器阵列存储的能量通过双向直流变换器释放能量。三相平衡城市轨道交通能量回收方案比较项 目电阻耗能型储能型逆变回馈型能否满足地铁再生能量负荷特性基本能够适应能够适应能够适应节能效果无较好有变压器接入，形成空载损耗对系统影响无无会产生一定谐波影响，但是在可控的范围内，对系统运行没有影响产品成熟度成熟国外成熟,国内基本成熟国外成熟，国内基本成熟国产化是正在研制是工程应用经验比较多国外已经有成熟的工程应用，国内较少0.4kV和35kV逆变装置已经在天津、北京、重庆等轨道交通中运行对车辆影响可以取消列车电阻可

7、以取消列车电阻可以取消列车制动电阻对环控影响置于地面，可减少环控的制冷容量可减少环控的制冷容量可减少环控的制冷容量设备投资低高高对电网的影响没有影响没有影响，可以削峰填谷，降低功率需求基本没有影响，存在向电网反送有功功率。三相平衡再生能量回馈方案小结1.电阻耗能型制动能量直接消耗在吸收电阻。缺点：耗能，低速时制动效果差；热量积聚， 使得隧道温度上升，还需保证机车有足够的通风量；电阻装置易发生过温跳闸2.逆变回馈型利用电力电子器件构成逆变器，将直接电逆变成工频交流电回馈到交流电网。缺点：（1）在传输线路上存在多级变压器损耗，达不到节能的最大化。 （2）逆变回馈装置的电路结构复杂，维护费用较高。

8、（3）逆变回馈装置中变压器始终接于电网上,造成较大的空载损耗. （4）逆变回馈装置瞬间回馈Mvar级电能到地铁电网系统，容易抬升电网电压，给其他用电设备造成损害3.电容储能型是将列车的再生制动能量吸收到电容器组中，当供电区中有列车启动时，储存的电能释放出去进行再利用。4 地铁能量回馈装置经济效益分析方案对比产品特性及接入方式防尘型APF地铁能量回馈装置经济效益分析例如深圳市地铁五号线某站点，地铁发车间隔约为3分钟，以每天该站点工作时间6：30-23：00，工作16.5小时，共计发车次数为330次。据统计地铁每次牵引供电耗电量平均约为20度左右，其中40%50%左右的电能为地铁制动能量(计算取约

9、为9度).这部分制动能量回馈到直流电网后, 约30%50%(计算取约3.6度)被线路上同一供电区段相邻车辆和本车辅助系统吸收，剩余的电能（约5.4度）则通过制动电阻消耗掉。通过采用3MW超级电容地铁储能装置补偿，地铁单次制动启动时可以节省电量为5.4度，以深圳电价0.9元计算，单次制动启动可以节省电费=5.4x0.9=4.86元，那么全年可节省电费为4.86x330 x365=585387元。总结： 通过采用超级电容储能装置的地铁的单个站点计算，每年每站点节省的电费约为585387元。方案对比产品特性及接入方式防尘型APF地铁能量回馈装置经济效益分析方案对比产品特性及接入方式防尘型APF地铁能

10、量回馈装置经济效益分析 1.安装超级电容储能装置以后，由于无需制动电阻消耗能量，因此制动电阻、散热风机及其配套系统均可移除， 同时地可以减轻地铁的质量，减少维修量等。2.假设深圳地铁五号线，全线站点均采用超级电容储能装置，且移除每列车上制动电阻与散热风机等设备时，每年节省电费约为1798万元。3.若是考虑地铁运行发车频次高和地铁载客多的情况，节省的电费将会呈倍数增长。另外除了能节省费用，安装地铁超级电容储能装置后，还能够稳定牵引网电压。所以，总的来说，安装地铁超级电容储能装置产生的效益巨大。有变压器，开关消耗能量，效率低能量回收不灵活，对电网造成冲击和谐波等影响Sinexcel 电容储能型耗能

11、元件少，效率高自存自用，灵活方便，不对电网系统造成影响逆变回馈型和Sinexcel 电容储能型的对比逆变回馈型结论：逆变型和储能型两类装置都能够满足地铁牵引供电系统的运行要求，实现系统节能运行；储能型解决方案对牵引供电系统甚至整个地铁供电系统而言更具优势，在技术层面是比较完美的解决方案。电容储能型节能效果好，效率高，对电网没有影响，是未来的发展趋势。5 Sinexcel超级电容储能系统（UESS）三相平衡Sinexcel电容储能工作原理 右图为我司基于超级电容器的轨道交通再生制动能量吸收利用系统示意图，该再生制动能量吸收利用系统包括双向直流变换器和超级电容器储能系统两部分，并接在地铁列车的直流

12、供电母线上。（1）当地铁列车制动时，直流母线电压上升，双向直流变换器向超级电容器阵列充电，超级电容器阵列吸收制动能量；（2）当地铁列车启动时，直流母线电压下降，超级电容器阵列存储的能量通过双向直流变换器释放能量。Sinexcel关键技术参数关键技术参数额定电压1200VDC-2000VDC 2400VDC(绝对最大值）额定容量1080KW（其他容量可定制）额定电流-720ADC+720ADC变流柜尺寸600mm*1000mm*2000mm拓扑结构双向BOOST防护等级IP20通信接口RS485,以太网接口通信协议Modbus协议，TCP/IP协议监控自带监控Sinexcel关键技术参数电压暂S

13、inexcel电容储能效益分析减小车载电阻的使用容量，进而降低机车重量，提高机车运载能力。降低隧道散热能力需求，节省环控运行成本。降低机车闸瓦制动次数，改善闸瓦摩擦带来的粉尘污染，降低闸瓦维护费用。将制动能量回收利用，节能效益巨大。1.2.3.4.方案对比防尘型APF电压暂降事件危害Sinexcel电容储能效益分析减少车辆投资及能耗：1，减少车辆在车载制动电阻方面的购置成本；2，整车减重；3，减少制动电阻辅助散热风机能耗。减少通风空调系统运营成本：1，减少车载通风空调运营成本；2，减少车站通风空调运营成本。对牵引供电系统的好处：实现列车再生电能的二次利用取得直接节能效益。四 地铁能量回馈装置行业政策方案对比产品特性及接入方式防尘型APF电压暂降事件危害地铁能量回馈装置行业政策行业标准：GB50157-2013 地铁行业设计规范“采用再生电制动时，为保障牵引网压处于网压波动正常范围，推荐采用节能环保的再生制动能量吸收方式”。设计单位：铁一院、铁二院、铁三院、铁四院、铁五院、铁六院、电化院、城建院、广州院等设计单位均推荐采用再生制动能量吸收逆变装置。 并在今后的地铁初设方案中预留再生制动装置安装空间。行业