電氣化鐵路屬于負荷波動性極強的大工業(yè)用戶,在牽引負荷功率達到峰值時,諧波、負序等電能質量問題突出,且負荷峰值與基本電費息息相關。根據(jù)牽引負荷峰谷特性,對牽引變電所儲能系統(tǒng)的拓撲結構進行分析,提出基于實時牽引負荷功率控制儲能裝置充放電的策略;結合電氣化鐵路運行圖以日為固定周期的特點,以歷史運行數(shù)據(jù)為基礎,進一步提出利用牽引負荷統(tǒng)計值選取充放電閾值,并分析儲能系統(tǒng)的充放電特性;最后進行經(jīng)濟性分析及優(yōu)化,結果表明安裝儲能裝置后可以節(jié)省大量電費,經(jīng)濟效益可觀。 

【文章來源】：電氣化鐵道. 2020,31(05)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

牽引儲能系統(tǒng)拓撲結構

電氣化鐵路運行圖以日為單位，周期性極強。隨機選擇牽引變電所A一天中某一時段的負荷功率曲線（圖2），統(tǒng)計出該時段負荷的峰值、平均值。實時負荷功率PL大于0時，列車牽引加速，小于0時，列車再生制動減速。將超級電容儲能裝置的充放電閾值設為介于均值和峰值間的一個常數(shù)，定義：閾值以上的負荷功率曲線為峰，閾值以下的負荷功率曲線為谷；在規(guī)定時段內(nèi)，當閾值等于均值時，所有峰的面積等于所有谷的面積；當閾值大于均值時，所有峰的面積小于所有谷的面積。設定不同的閾值大小如圖2中3條虛線所示，則峰和谷的數(shù)目不同，閾值越大，閾值線與功率曲線的交點越少，峰的數(shù)目就越少。將超級電容儲能裝置的最大功率設為負荷峰值與閾值的差值，將容量設為某時段內(nèi)所有峰的面積的最大值，則理論上儲能裝置的充放電量不超過其最大容量，且儲能裝置的削峰極限是將負荷峰值減小到閾值。將某時刻牽引負荷功率的大小與閾值的大小進行對比，即可實現(xiàn)儲能裝置的實時充放電控制。假設儲能裝置有足夠電量，理想情況下牽引負荷曲線的峰可以全部消除，實現(xiàn)最優(yōu)化削峰[2]。

記錄牽引變電所正常工況下7日的牽引負荷功率曲線，計算其均值，統(tǒng)計牽引負荷的最大值；以負荷削峰為目標，選擇：均值≤基準值<最大值。具體充放電控制流程見圖3。取時間步長為Δt(s），當時刻t的牽引負荷功率小于基準值時，測控單元控制AC/DC變流器處于整流狀態(tài)，電能從牽引網(wǎng)側為儲能裝置充電；當牽引負荷功率大于基準值時，測控單元控制AC/DC變流器處于逆變狀態(tài)，儲能裝置放電，將逆變后的交流電饋入牽引母線，此時儲能裝置和牽引變壓器共同承擔為負荷供電的任務；當牽引負荷功率等于基準值時，測控單元控制AC/DC變流器處于待機狀態(tài)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于列車運行狀態(tài)的城軌超級電容儲能裝置控制策略[J]. 夏歡,楊中平,楊志鴻,林飛,李旭陽.  電工技術學報. 2017(21)
[2]基于動態(tài)閾值調(diào)節(jié)的城軌交通超級電容儲能系統(tǒng)控制策略研究[J]. 趙亞杰,夏歡,王俊興,楊中平,林飛.  電工技術學報. 2015(14)

碩士論文
[1]城軌交通超級電容儲能系統(tǒng)在線優(yōu)化控制策略研究[D]. 李旭陽.北京交通大學 2017
[2]基于飛輪儲能的地鐵再生制動能量利用研究[D]. 畢文駿.西南交通大學 2016



本文編號：3026287