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由于具有安全、環(huán)保、節(jié)約能源、占地較少等特點，軌道交通逐漸成為人們出行的主要交通模式，近幾年發(fā)展較快。儲能技術(shù)在軌道交通行業(yè)的發(fā)展中也占有一席之地，列車可以通過儲能技術(shù)儲存電能，在無接觸網(wǎng)或緊急情況下釋放電能，以保證正常行駛。地鐵和城際高鐵應(yīng)用較為廣泛。

地鐵

地鐵能量回收是一種大功率、高頻次的應(yīng)用場景，目前應(yīng)用較為廣泛的是再生制動能量吸收利用。當(dāng)制動能量不能被本車吸收時，牽引網(wǎng)電壓上升，上升到一定程度后，牽引變電所中再生制動能量吸收裝置投入工作，吸收再生電流，使車輛再生電流穩(wěn)定。目前，再生能量吸收裝置可分為電阻消耗型、電容儲能型、飛輪儲能型、逆變回饋型，各類型裝置對比如表所示。目前電容儲能型和飛輪儲能型較為常用。

飛輪儲能

地鐵列車進(jìn)站回收的電能通過電阻放熱方式消耗，存在資源浪費，飛輪儲能具有響應(yīng)快、頻次高、可靠性高、壽命長的優(yōu)點，可以很好地解決這些問題。

2019 年，國產(chǎn) GTR 飛輪儲能裝置北京地鐵房山線廣陽城站正式實現(xiàn)商用。該裝置由單臺功率333 kW 的飛輪 1 組 3 臺組成 1 MW 飛輪，當(dāng)?shù)罔F列車進(jìn)站剎車時，可以利用飛輪儲能系統(tǒng)存儲制動過程中的能量。

美國多個地鐵站已經(jīng)對飛輪儲能進(jìn)行了示范，能夠?qū)崿F(xiàn) 20%~30%的節(jié)能效果。洛杉磯地鐵于2014 年 8 月安裝了基于飛輪的儲能變電站（wayside energy storage substation，WESS），WESS 部署了 2 MW 的系統(tǒng)，充/放電時間 15 s，容量 8.33 kW·h，由 4 個飛輪模塊組成，每個模塊由4 個獨立的飛輪單 元 組 成 。該 儲 能 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 后 ， 每 天 可 節(jié) 省10%~18%的牽引電力能源。

超級電容儲能

超級電容儲能具有高功率、長壽命的特點，也可回收制動能量，實現(xiàn)制動能量再利用。目前，國內(nèi)該項技術(shù)剛剛起步，仍處于實驗階段，如廣州地鐵 6 號線配備了超級電容儲能裝置并正式掛網(wǎng)運行，系統(tǒng)額定功率達(dá)到 1.4 MW，具備對直流電網(wǎng)的穩(wěn)壓作用，可以緩解高頻次列車啟動或制動時直流的電壓波動。超級電容儲能系統(tǒng)由連接單元、變換器超級電容器組成，在全球多個城市的地鐵中得以應(yīng)用，如西班牙馬德里的地面式儲能系統(tǒng)。北京地鐵 5 號線也配置了總?cè)萘?69.64 F，最高電壓 515.2 V 的超級電容儲能系統(tǒng)，具有減少牽引電量、提高地鐵舒適度等特點。

城際高鐵

城際高鐵儲能系統(tǒng)的主要作用是降低能耗、牽引列車、制動能量回收、降低峰值功率等。鐵路行業(yè)的儲能系統(tǒng)主要分為地面儲能系統(tǒng)和車載儲能系統(tǒng)，其中車載儲能系統(tǒng)主要安裝在列車內(nèi)，用于存儲列車內(nèi)部的回收能量，所需功率小于地面儲能系統(tǒng)。

各國對于鐵路儲能系統(tǒng)均進(jìn)行了較深入的研究。MITRAC Energy Saver Unit 超級電容儲能系統(tǒng)可以裝載在列車上，經(jīng)過一段時間的實驗，證實比普通列車節(jié)能 30%。德國的內(nèi)燃機動車組上使用的超級電容儲能系統(tǒng)在一定程度上降低了CO2 排放量和減排成本。在地面儲能方面，日本和意大利的超級電容儲能系統(tǒng)不僅可以調(diào)峰、降成本，而且接近70%的再生能量均得到回收再利用。

飛輪用于儲能系統(tǒng)要早于電池和超級電容器，目前已經(jīng)開發(fā)出來的高速儲能系統(tǒng)以飛輪為元件，可以很好地控制直流電壓、抑制波動，在紐約、里昂等地方均有應(yīng)用。

電池儲能電壓波動更小、自放電率較低，同時可提供較大容量。東日本旅客鐵道公司和龐巴迪鐵路運輸設(shè)備有限公司是開發(fā)動力單元的主要公司，東日本旅客鐵道公司和西日本旅客鐵道公司均對電池儲能裝置有所研究，其開發(fā)的儲能系統(tǒng)應(yīng)用于湖西線至北陸本線的列車上，保證了列車的電力供應(yīng)，改善了列車的運行條件、舒適程度。特斯拉公司作為電動汽車行業(yè)的巨頭，對儲能技術(shù)也有所研究，圖 為配置在日本大阪 Kintetsu 火車線路上的儲能系統(tǒng)。作為備用電源，該系統(tǒng)可在列車電力系統(tǒng)發(fā)生故障或電網(wǎng)停電時使列車運行到安全地點。


我國地鐵線路上也有配備儲能系統(tǒng)。中車長春軌道客車股份有限公司在輕軌上加裝磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，可以增加列車?yán)m(xù)航里程，充電時間較短，應(yīng)用前景廣闊。

原標(biāo)題： 城際軌道交通和高速鐵路的儲能技術(shù)