高铁牵引变电所储能技术研究及经济性分析

发布时间：2021-02-09 21:50

　　电气化铁路属于负荷波动性极强的大工业用户,在牵引负荷功率达到峰值时,谐波、负序等电能质量问题突出,且负荷峰值与基本电费息息相关。根据牵引负荷峰谷特性,对牵引变电所储能系统的拓扑结构进行分析,提出基于实时牵引负荷功率控制储能装置充放电的策略;结合电气化铁路运行图以日为固定周期的特点,以历史运行数据为基础,进一步提出利用牵引负荷统计值选取充放电阈值,并分析储能系统的充放电特性;最后进行经济性分析及优化,结果表明安装储能装置后可以节省大量电费,经济效益可观。 

【文章来源】：电气化铁道. 2020,31(05)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

牵引储能系统拓扑结构

电气化铁路运行图以日为单位，周期性极强。随机选择牵引变电所A一天中某一时段的负荷功率曲线（图2），统计出该时段负荷的峰值、平均值。实时负荷功率PL大于0时，列车牵引加速，小于0时，列车再生制动减速。将超级电容储能装置的充放电阈值设为介于均值和峰值间的一个常数，定义：阈值以上的负荷功率曲线为峰，阈值以下的负荷功率曲线为谷；在规定时段内，当阈值等于均值时，所有峰的面积等于所有谷的面积；当阈值大于均值时，所有峰的面积小于所有谷的面积。设定不同的阈值大小如图2中3条虚线所示，则峰和谷的数目不同，阈值越大，阈值线与功率曲线的交点越少，峰的数目就越少。将超级电容储能装置的最大功率设为负荷峰值与阈值的差值，将容量设为某时段内所有峰的面积的最大值，则理论上储能装置的充放电量不超过其最大容量，且储能装置的削峰极限是将负荷峰值减小到阈值。将某时刻牵引负荷功率的大小与阈值的大小进行对比，即可实现储能装置的实时充放电控制。假设储能装置有足够电量，理想情况下牵引负荷曲线的峰可以全部消除，实现最优化削峰[2]。

记录牵引变电所正常工况下7日的牵引负荷功率曲线，计算其均值，统计牵引负荷的最大值；以负荷削峰为目标，选择：均值≤基准值<最大值。具体充放电控制流程见图3。取时间步长为Δt(s），当时刻t的牵引负荷功率小于基准值时，测控单元控制AC/DC变流器处于整流状态，电能从牵引网侧为储能装置充电；当牵引负荷功率大于基准值时，测控单元控制AC/DC变流器处于逆变状态，储能装置放电，将逆变后的交流电馈入牵引母线，此时储能装置和牵引变压器共同承担为负荷供电的任务；当牵引负荷功率等于基准值时，测控单元控制AC/DC变流器处于待机状态。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于列车运行状态的城轨超级电容储能装置控制策略[J]. 夏欢,杨中平,杨志鸿,林飞,李旭阳.  电工技术学报. 2017(21)
[2]基于动态阈值调节的城轨交通超级电容储能系统控制策略研究[J]. 赵亚杰,夏欢,王俊兴,杨中平,林飞.  电工技术学报. 2015(14)

硕士论文
[1]城轨交通超级电容储能系统在线优化控制策略研究[D]. 李旭阳.北京交通大学 2017
[2]基于飞轮储能的地铁再生制动能量利用研究[D]. 毕文骏.西南交通大学 2016



本文编号：3026287