开关设备通过制动能量再生系统,城市轨道交通可以提升电能利用率、提升供电可靠性、实现节能减排与“削峰填谷”,可谓好处多多。以北京地铁5号线为例,日平均用电量可达约300万度,其中牵引电用电量约占 49%(2008年数据),依托制动能量再生系统每天可回收的制动能量约为22万度电,折合70吨标煤。
保护继电器如此可观的节能效果,再生制动又是如何做到的?首先,电动车辆需具备四象限牵引变流器,制动时牵引电机切换到发电模式,将产生的电能经变流器整流和逆变回馈到牵引网,若制动能量无法被完全吸收,则由牵引变电所的再生制动能量吸收装置出动,吸收多余再生电流,保证车辆再生电流持续稳定并限制牵引网电压的进一步升高。
而在不同能量利用方式中,逆变式仅有“削峰”作用、没有“填谷”功能,此处暂不赘述。储能型与能馈型则各有所长——
储能型再生制动装置主要采用可控硅逆变器将再生制动能量吸收到大容量电容器组、电池组或飞轮单元中,在列车起动、加速时释放电能,起到“削峰填谷”的作用。不同的储能方式也有自己各异的特点:
飞轮储能响应速度快、功率密度高、寿命长且环保友好,但能量密度略低且一次投资成本更高;超级电容储能能量密度更高、响应速度快、成本低,但缺点是寿命受限于电容。
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