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TECHNOLOGYANDAPPLICATION技术与应用

地面混合储能系统

应用于城轨地铁可行性分析

◎刘辉孙振海房金萍薛鹏秦强强

城市轨道交通车辆以电能为动力电的超级电容，在正常工况时实现列车牵紧急牵引

源，城轨在建设和运营阶段，虽引和制动过程中的网压稳定，在城轨供当牵引变电站出现供电故障或者出

然牵引供电的安全性和可靠性得到了足电系统出现故障时，可以作为电源给列现广域停电故障时，线路中的列车需要

够重视，但仍不可避免地因供电系统车紧急牵引和必要基础设施正常工作进利用备用电源提供的能量紧急牵引至临

故障、人为破坏、偶发因素自然灾害等行供电。近车站，来尽可能保证乘客与列车运行

引起城轨车辆供电短时中断或长时间瘫安全。列车在进行紧急牵引时将会按照

痪，造成列车无法正常运行。所以增加混合储能装置能量需求预先根据线路与车辆参数重新设计的工

备用电源装置，当城轨供电系统突然发目前储能元件多元化，性能较好的况进行牵引，列车在紧急牵引过程中，

生供电故障时，列车可以通过备用电源主要为钛酸锂电池与超级电容。超级电能量与功率需求可以通过公式进行计

装置设备进行供电，实施紧急自牵引，容功率密度高、循环寿命长但是能量密算。紧急牵引过程中能量需求主要分为

根据实际线路要求牵引至邻近站台，实度低，钛酸锂电池能量密度高但是循环三类：一类是传输损耗，一类是列车牵

现清客、回库的目的，并且在此过程中寿命短、功率密度低。所以储能装置在引消耗，还有是储能系统自身损耗。根

备用电源提供电能保障必要的基础设施配置过程中要考虑两种储能元件特性，据计算分析可得列车牵引过程中所需能

运行。目前备用电源设备多采用车载电合理搭配利用，充分发挥两者的优势，量较大，能量与功率需求比与电池特性

池方式来实现。虽然此方式在一定程度提高储能系统性能。较为匹配。

上解决了列车供电故障带来的影响，但混合储能相较于单一储能装置来说

是由于列车牵引功率和能量较大，所以拥有作为列车紧急牵引备用电源和利用正常工况

需要的电池体积和重量也就比较大，增列车剩余再生制动能量的双重功能。所正常工况时储能装置的主要作用是

加了列车运行负载；同时电池价格昂以混合储能装置的容量配置需要同时考吸收列车剩余再生制动能量。城轨交通

贵，只作为备用电源装备在列车上，从虑两种工况需求。

经济性方面考虑成本较高，效益较低。

随着城轨交通技术的发展，储能

技术被广泛应用到城轨交通供电系统当

中。城轨地面储能系统吸收列车制动时

的剩余再生能量以抑制网压抬升，在列

车牵引时释放能量补偿网压跌落，可实

现抑制供电系统电压波动、降低运行能

耗、完成节能减排的目的。

综合上述特点，本文提出在地面增

加混合储能装置，配合车载储能与地面

超级电容储能装置。增加的混合储能装

置拥有高能量密度的电池和高功率密度图1混合储能装置功能

60世界轨道交通2019.1

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系统经常处于多列车运行工况，能量流生制动能量吸收工作过程中，可以根据功率等级的混合储能系统吸收列车剩余

动比较复杂，无法通过理论推导或者公实际情况减少部分超级电容的配置。