精选案例︱南京亚派厦门轨道交通2号线新型再生能量吸收方案
文 / 亚派科技轨道行业事业部 万里强2016-06-23 02:45

一、项目概述

    厦门轨道交通2号线是厦门岛到海沧的东西骨架线,构建了厦门岛与海沧区快速跨海连接通道,主要经过五缘湾、观音山片区、江头片区、筼筜湖北片区和海沧新城。全程线路总长度为41.6km,全部为地下线,共设置车站32座,设置综合维修基地一座,停车场一座,主变电所两座,控制中心与1号线共用。

    今年3月,南京亚派科技股份有限公司作为第一中标候选人中标厦门市轨道交通 2 号线工程再生电能吸收利用装置采购项目。再生电能吸收利用装置安装于地铁牵引变电所中,能将地铁刹车产生的再生制动能量,通过先进的逆变技术,转化为干净的交流电能,回馈到地铁35kV中压环网上,起到节能降耗的目的。

 

二、项目背景

    近年来我国城市轨道交通迅猛发展,随着新建线路的不断增加,电费已逐渐成为地铁运营的沉重负担。通常一条线路一年的耗电量在1亿度左右,其中牵引耗能占比约50%。目前城市轨道交通列车在制动时采用再生制动为主,空气制动为辅的制动方式。由于地铁站间距短,制动次数频繁,所以再生制动能量相当可观。根据实际测量,城市轨道交通车辆再生制动的电能占车辆牵引电能的比例约35%-55%之多。这部分电能除了部分被相邻车辆吸收,其余大部分会导致直流接触网的电压上升,危及电气设备及供电系统的安全,因此必须被吸收掉。目前国内普遍采用在车上加装制动电阻通过电阻发热的方式将再生制动能量消耗掉,造成了再生电能白白消耗的同时增大了列车的重量,且电阻发热还会加大环控系统的耗电。

 

三、解决方案

    南京亚派为厦门轨道交通2号线打造的新型再生能量吸收方案,将列车制动产生的部分无法利用的电能回馈到电网中进行回收利用,供给地铁中其他负荷使用。该方案不需要昂贵且维护困难的储能元件,成本降低的同时系统可靠性大大提高。此外,逆变回馈装置还兼具无功补偿和有源牵引整流功能,提高牵引供电系统的电能质量和可靠性,综合效益显著。

    亚派科技再生电能利用装置采用双向变流型,由变压器、双向变流器柜、直流控制柜等设备组成,并包括操作手柄、钥匙、连接装置、地脚螺栓等设备安装、试验、运行所必须的附件。变压器高压侧接40.5kV GIS开关柜,通过GIS开关柜接入中压环网,变压器低压侧接双向变流器柜,通过变压器进行电能交换;当双向变流器柜交流或直流侧发生短路时,可以通过双向变流器柜中的断路器迅速动作,将短路点从系统中切除;双向变流器柜通过直流控制柜接到直流母线的正负极,并通过IGBT的开断实现交流和直流侧电能进行变换;直流控制柜中的双极隔离开关保证设备运营维护检修时,提供一个电气间隔,以保障维护人员的人身安全。

    亚派科技再生电能吸收利用装置相对业内同类产品,具有以下五大优势:

    1、节能效果优异

    从现有运行经验推算,厦门地铁2号线未来正式运营后,每个站点每月回馈节能量可达8万度电以上,全年回馈电能预计100万度左右,按照0.8元/度电计算年节约电费约在80万元,全线每年节省电费1360万,具有很好的节能效果。

    2、功能强大

    再生制动能量逆变回馈装置具有一机多能特点,可根据不同需求进行功能组合:

    I、列车制动时装置做制动再生能量吸收,可以与制动电阻配合使用,装置优先吸收再 生电能,同时起到稳定牵引网电压的作用;

    II、列车加速时装置做牵引整流,可与二极管整流机组配合使用,提高牵引能力;

    III、夜间停车后,装置还可以做无功补偿功能,减少主站所需的无功补偿容量。

    3、技术先进

    再生制动能量逆变回馈装置采用了多项亚派科技自主知识产权的专利技术,各项功能性能指标优异。

    I、能量转换效率高

    装置工作在逆变回馈状态时,效率>98%;装置工作在牵引整流状态时,效率>99%,能量损耗小;

    II、动态响应快

    装置从0到满载输出的动态响应时间快,能够快速吸收再生能量;

    III、对电网影响小

    输出电压电流谐波含量小于<3%,对电网的影响小。

    4、大数据运维

    通过地铁专用通信网络,可将再生制动能量逆变回馈装置的运行状态、回馈电能数据、电压电流波形上传至后台服务器上,方便地铁运营方对装置远程监控、数据统计、节能效果分析等,进行大数据的运维。

    5、装置可靠性高寿命长

    再生制动能量逆变回馈装置采用了多项设计,提高装置可靠性和使用寿命:

    I、装置采用了进口的牵引级IGBT,具有耐冲击性强,可靠性高,寿命长;

    II、装置关键器件如断路器、接触器、电压电流检测单元都采用了国际一流品牌;

    III、完善的保护功能,包括元件级保护、装置级保护、系统级保护。

    综上所述,亚派科技再生电能吸收利用装置除了具有逆变回馈功能外,还具有无功补偿、有源整流等功能,符合地铁牵引系统向双向变流器发展的技术趋势,产品技术在同类厂家中处于领先水平。此外,该装置已经通过铁道部产品质量监督检验中心的型式检验,取得了中国质量认证中心(CQC)节能技术认定证书,并通过了省部级新产品新技术鉴定。

    在不远的将来,亚派科技再生电能吸收利用装置在厦门市轨道交通2号线的上投入使用,将显著降低厦门轨道的运维成本,有效减少碳排放,助力厦门轨道交通实现绿色运营。

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