城市軌道交通柔性直流牽引供電系統(tǒng)
1. 痛點問題
城軌交通是城市最大耗電行業(yè)之一,截止2020年底全國有45個城市開通了城軌交通線路244條,線路總長度7969.7公里,年耗電量172.4億千瓦時,其中牽引能耗占比高,達到84億千瓦時。為了實現(xiàn)城軌交通行業(yè)碳達峰、碳中和的目標,必須從現(xiàn)有的城軌牽引供電系統(tǒng)給出解決方案,以應對城軌交通面臨的行車密度大、節(jié)能減碳任務重、供電可靠性要求高等諸多挑戰(zhàn)。
城軌牽引供電系統(tǒng)的核心裝備是連接城市交流配電網(wǎng)與城軌直流牽引網(wǎng)的“交流-直流”電力電子變流器及其運行控制系統(tǒng)。目前國內(nèi)外仍主要采用基于二極管整流機組變流器和以運行狀態(tài)靜態(tài)監(jiān)視為主的電力監(jiān)控。這種傳統(tǒng)技術方案因缺乏管控能力對城市配電網(wǎng)依賴性強,存在外電源布點密集和選址困難問題,而外電源建設導致一次性投資劇增(7000~10000萬元/個),并且會占用大量城市用地和空間;因為列車頻繁啟停沖擊導致配電網(wǎng)和牽引系統(tǒng)設備利用率低,存在依靠高成本的過度裕量來換取系統(tǒng)安全可靠運行問題;因為缺少對系統(tǒng)能效的主動調(diào)度控制、牽引供電電壓波動劇烈、牽引網(wǎng)能量粗放式分布,導致列車再生制動能量無法在牽引系統(tǒng)內(nèi)部高比例利用、大規(guī)模光伏接入和消納困難,存在牽引供電系統(tǒng)內(nèi)部降耗減碳困難問題。
2. 解決方案
基于全控型雙向變流器和智能協(xié)同控制的柔性直流新一代牽引供電技術,具有靈活調(diào)控牽引供電系統(tǒng)能量、主動響應城市配電網(wǎng)需求的能力,從根本上改變牽引供電系統(tǒng)運行機制,為系統(tǒng)性解決牽引供電系統(tǒng)痼疾、牽引供電系統(tǒng)和城市配電網(wǎng)互聯(lián)互動提供了基礎和平臺。
清華大學
2022-04-02