城市軌道交通柔性直流牽引供電系統
1. 痛點問題
城軌交通是城市最大耗電行業之一,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。為了實現城軌交通行業碳達峰、碳中和的目標,必須從現有的城軌牽引供電系統給出解決方案,以應對城軌交通面臨的行車密度大、節能減碳任務重、供電可靠性要求高等諸多挑戰。
城軌牽引供電系統的核心裝備是連接城市交流配電網與城軌直流牽引網的“交流-直流”電力電子變流器及其運行控制系統。目前國內外仍主要采用基于二極管整流機組變流器和以運行狀態靜態監視為主的電力監控。這種傳統技術方案因缺乏管控能力對城市配電網依賴性強,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和牽引系統設備利用率低,存在依靠高成本的過度裕量來換取系統安全可靠運行問題;因為缺少對系統能效的主動調度控制、牽引供電電壓波動劇烈、牽引網能量粗放式分布,導致列車再生制動能量無法在牽引系統內部高比例利用、大規模光伏接入和消納困難,存在牽引供電系統內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同控制的柔性直流新一代牽引供電技術,具有靈活調控牽引供電系統能量、主動響應城市配電網需求的能力,從根本上改變牽引供電系統運行機制,為系統性解決牽引供電系統痼疾、牽引供電系統和城市配電網互聯互動提供了基礎和平臺。
清華大學
2022-04-02