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2015年11月27日，由中国电工技术学会主办、北京电工技术学会协办的“2015第二届轨道交通供电系统技术大会”在北京召开。本文采撷了大会主题报告的主要观点，与读者分享会议的成果。 1、超导技术及其在轨道交通中的应用
张国民（中国科学院电工研究所研究员）：超导电力技术具有提高电网安全性、明显改善电能质量、提高系统输送容量、提高单机容量、大幅减少电网损耗、提高电力系统运行稳定性和可靠性、降低输送电压等级、降低占地面积造价及改造成本等诸多优势。美国能源部认为超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术储备。 超导电力技术可为目前电网面临的重大挑战提供很有优势的综合解决方案，可分为超导输电技术、超导限流技术、超导储能技术、超导电机技术、超导变压器技术、超导FACTS技术等。超导电力技术已经进行了长时间示范应用，正在走向准商业化应用阶段，但大规模商业应用还有较大距离。超导技术在轨道交通系统中的具有应用前景，有待进一步深入研究，并加强合作，积累技术，做好应用准备。 探索新的超导应用技术很有必要：如超导无线电能传输技术在低频下，极具效率与功率优势；新型超导飞轮储能技术具有效率于密度高、储能时间长等优势；其在轨道交通中的应用有待探索。 无线电能传输是一种不需要人造导体的电能传输方式，有可能解决列车弓网供电系统存在磨损、受电弓离线、振动、打弧等问题。但是无线电能传输技术仍存在一些不足之处，限制其更为广泛的应用。各研究团队相继开展提高传输效率的研究工作。目前，提高传输效率的方法主要有增加中继线圈和应用超导材料。超导无线电能传输具有低频、大功率优势，有关研究刚刚起步，正引起关注，也许会形成一个新的研究方向。 城市轨道列车启动停止频繁，其制动能量可用超导飞轮储能技术回收。超导飞轮储能系统的优势：储能密度高，功率密度大，短时间内可输出巨大的能量；能量转换效率高；对温度不敏感，对环境友好；使用寿命和储能密度不会因过充放电影响，可达20年左右；充电时间短，分钟级别；不受地理坏境的限制，可就近分散放置；超导飞轮储能系统除了原有飞轮储能系统特点外，还具有自稳定性，使悬浮轴承完全省去外部控制，进一步提高整个系统的效率和稳定性。 另外，将磁驱动技术用于超导悬浮飞轮储能技术，可以克服电机空转、定子冷却系统、涡流损耗等缺陷。该技术无需电磁控制，具有高效、高功率密度等优势。磁驱动超导储能技术可实现能量无损耗存储，更适合于长期储能应用。 2、国际轨道交通供电技术最新发展
吴命利（北京交通大学电气工程学院副院长）：城市轨道交通作为现代大城市的重要基础设施，关系国计民生，对缓解交通拥堵、提高人们生活品质，乃至国民经济发展都起着重要作用。但同时，越建越长的城轨线路也成为城市电网的用电大户。以北京地铁为例，2014年电费支出12-13亿元，占地铁运营成本的15％。 城市轨道交通系统组成复杂、设备数量众多，各类主要设备由电力驱动，主要消耗的能源是电力。如何用好电，提高用电效率，实现节能减排对社会可持续发展具有重要意义。这也是供电技术发展的驱动力。 能馈式供电技术：采用电流可反向流动的能馈式供电技术，可使多余再生电能返回中压交流电网。北京交通大学目前主推方案是常规等效24脉波整流机组+能馈装置，能馈装置主要负责剩余再生电能的反馈。同时，晚上停车期间，能馈装置可用于无功补偿。目前，北京地铁10号线两所试点，14号线批量推广。 地面储能技术：在变电所安装超级电容或电池组，主要用于车辆剩余再生电能的储存，车辆起动时再释放电能；储能系统的控制策略主要看网压条件；理论上也可以安装在位于两变电所中间的牵引网上，用以改善网压、延长变电所间距，并在事故情况下提供车辆紧急用电；电能储存是电力技术长久以来的难题，储存容量受限。 地面分段供电技术：取消架空导线，有效避免了对城市景观造成的破坏；供电装置嵌入式安装在两根钢轨中间的地面，不影响行人及其它车辆的穿行；地面供电装置采用分段式结构，只在车辆经过时才通电，保证了供电安全性；特殊轨道结构，增加了制造和运行维护成本。 无线感应供电技术：无需外露供电导体（不管是架空还是地面）授流，对城市景观无影响；取消了供电系统与车辆的直接机械接触，避免了导线和取流靴（或受电弓滑板）摩擦损耗、摩擦噪音和附加空气阻力；供电系统电能变换环节多，电能损耗较大，利用效率不高。 车载储能技术：车辆携带储能装置（超级电容或电池），可以脱离电源行驶，无需全线架设供电导体授流；再生制动电能可以储存在车上的储能装置中，不会造成能源浪费；受车上空间和自身重量等限制，车上储存的电能只能供车辆行驶不长距离，随储能技术进步，逐渐显现优势。 感应电压抑制装置：北京交大开发的感应电压抑制装置在铁科环形试验线投入运行。该设备用于直流铁路与交流铁路平行接近场合。南京大胜关桥也将安装几台另外交直流混跑线路上用的钢轨接地装置也已开发成功。 “安全、优质、高效、可靠”是任何供电系统的核心要求，轨道交通也不例外；“绿色”、“环境友好”的用电要求促使轨道交通更加注重节能减排；随着电力电子技术的发展新型能馈式供电装置有望降低造价，并逐步取代二极管整流机组；基于现代新材料的储能技术的应用，将在今后一段时间成为轨道交通车上和地面的一个研究热点；个人并不十分看好无线感应供电技术；供电系统的智能化程度会随着现代通信和检测技术的提高而提高。 3、适应新常态——谈城轨接触网的与时俱进
吴积钦（西南交通大学电气工程学院教授）：城轨接触网维修是用于确定为确保接触网在现行环境下保持实现其设计功能的状态所必须的活动的方法。接触网的固有性能是在设计、施工时赋予的，维修仅能维持其固有性能。 以可靠性为中心的维修（RCM）需要解决以下问题：（1）现行环境下，接触网的功能及其性能标准是什么？（功能与性能）；（2）什么情况下接触网无法实现其功能？（功能故障）；（3）引起各功能故障的原因是什么？（故障模式和故障原因）；（4）各故障发生时，会有什么影响？（故障影响）；（5）哪些故障至关重要？（故障后果）；（6）做什么工作能预防各种故障？（预防性工作）；（7）找不到适当的预防性工作该怎么办？（暂定措施）。 设计、施工与验收分别为工程质量控制过程的一个局部。其关键技术为：受电弓试验——受电弓制造、确认关键技术；动态仿真——弓网系统设计关键技术；材料检验——接触网材料制造关键技术；施工计算——接触网施工关键技术；几何参数测量——接触网静态验收关键技术；动态参数测量——弓网动态验收关键技术。 目前持续研究的课题分别为：一个理论体系——受电弓与接触网系统；一个动态特性——弓网动态相互作用；一个寿命周期——接触网全寿命周期管理；一个质量控制过程——设计、施工与验收；一个维修体系——以可靠性为中心的维修（RCM）；一个实验平台——数据实测与模型验证；一个标准体系——受电弓与接触网系统标准。 受电弓与接触网构成一个系统；设计、施工与维修构成一个完整的质量控制过程；形成精益求精的接触网文化，走可持续发展之路。 4、基于清洁发展机制的六氟化硫气体零排放及利用
王金萍（华北电力科学研究院有限责任公司原副总经理）：“应对全球气候变化是科学界最大的挑战”，SF6气体的应用所造成的温室效应与环境污染问题，已备受世界的关注。 华北电网装机和负荷双过亿，公司近年来不断采用新技术和新设备，SF6设备具有绝缘强度高，优良的灭弧性能、冷却特性，不燃性和对热具有的稳定性被越来越多的应用在全世界电力传输系统和华北电网。华北电网断路器设备的无油化率逐年提高，500kV断路器全部为SF6断路器，220kV断路器无油化率达到96.7%，110kV断路器无油化率达到90.4%。如果不重视SF6电力设备的运行泄漏监测、现场解体检修时的SF6气体回收及循环利用，将有可能导致比以往更多的SF6气体被泄漏排放到大气中。 华北电网SF6气体信息管理系统就是为华北电网SF6气体排放监控而设计，用于记录各变电站中各电气设备的SF6气体使用情况，包括库存气体的出入库情况，回收气的出入库情况和各电气设备的补气和回收气情况，通过对这些数据的记录来实现对气体排放情况的监控。该信息系统实现了对六氟化硫气体从购买、保管、领用、回收、处理后利用等使用全过程的实时监控。 项目组对国内外最先进的SF6气体泄漏监测和回收再利用技术进行了分析比较，对相关的设备仪器进行了性能分析，结合CDM项目对减排监测的要求，确定了适用于目前国内电网企业的SF6气体减排技术及其仪器设备，并确定了监测计划。国内六氟化硫回收处理设备已趋于成熟，设备技术和性能达到了国际先进水平，回收处理后的气体能够达到国标要求。经过分析比较，我们认为X型六氟化硫回收净化再生系统和RF-300型六氟化硫气体回收净化系统比较适合项目需要。 清华大学全球气候变化研究所韦志洪教授主持了项目鉴定会，项目评审意见为：在CDM机制下，国内首次应用CDM方法学对电网企业的六氟化硫气体排放、回收开展了研究，确定了六氟化硫气体排放基准线，并且是国内第一个获得国家发改委批准的六氟化硫减排CDM项目；研究了六氟化硫气体减排技术和措施，基于CDM机制的六氟化硫气体管理制度和监控管理系统为国内首创；该项目为全国电网企业节能减排进行了有益的探索和实践，其环境效益、经济效益和社会效益显著，研究成果具有重要意义和推广应用价值；其研究成果填补了国内空白，在六氟化硫CDM项目开发方面达到了国际领先水平。” 5、智能电器的研究与发展
宋政湘（西安交通大学电气工程学院教授）：近年来，我国智能电网建设加速发展，以及“物联网”、“大数据”和“能源互联网”等概念的兴起，进一步推动了智能电器的产业发展和技术革新。智能电网技术的基本特征是信息化、自动化和和互动化，最终实现电力资源的优化配置。智能电器是智能电网构成中非常重要的组成部分，为了适应智能电网的需要，同时也是电力设备自身性能提高的要求，发展智能电器成为必然。 智能电器就是将信息技术融合到传统电器之中，在开放和互联的信息模式基础上，进一步提高电器的性能指标以及自身的可靠性和安全性，为智能电网的运行控制提供更加完善和丰富的数字化信息，进而提高系统的整体性能。 智能电器的内涵：智能电器完成基本职能过程中的智能感知、判断与执行功能；智能电器的智能状态监测与寿命评估功能；智能电器具有交互和互动能力，运行过程中对电网和环境友好。 智能电器的主要技术特征：参量获取和处理数字化；自我监测与诊断能力；自适应控制能力、决策优化；信息交互能力、环境友好。 智能电器关键技术的研究与进展：智能操作技术（低压电器智能操作、永磁操作技术、高压电器智能操作）；智能感知与诊断技术（新型电流传感理论与技术、绝缘状态感知、非接触温度测量、主要现场信号分析）；智能电器的可重构设计技术（智能电器专用集成电路可重构设计平台、智能电器专用集成电路设计、智能电器专用集成电路的应用）；智能电器的电磁兼容；新型储能技术研究（新型液态金属电池及其大规模储能系统设计）；新型智能电器。 智能电器的发展趋势：智能电器继续向高性能、小型化、智能化、高可靠、绿色环保、系列简洁方向发展，以更好适应智能电网的发展需要；应用新型电力电子器件和超导新材料，开发电网友好、环境友好的智能电器，节约原材料和降低运行功耗，减少对环境的污染；融合多种传感器技术，适应大数据时代的发展需求，实现运行状态的数据汇聚、发掘利用和信息资源共享，为用户提供双向互动服务；产品设计模式从单个智能电器元件设计转变为从系统发展和功能融合角度去考虑构建智能电器系统，提供整体解决方案，实现全局优化；面向可再生能源领域的需求，研发适用于分布式发电系统的潮流随机变动、特殊保护方式的专用新型智能电器。 随着二十余年的研究开发，智能电器已经在理论与关键技术的研究上取得长足的进步，并产生大量研究成果和众多的新型智能电器产品。未来随着能源结构的调整和电网形式的不断变化，以及各种技术的快速进步，智能电器一定会在更大的领域和空间得到充分发展和应用。 6、智能配电网的建设与发展
盛万兴（中国电力科学研究院配电研究所所长）：智能电网是解决能源短缺环境污染问题的有效途径。解决能源危机和环境问题，必须改变目前的能源发展模式，能效技术、各种可再生能源技术、新型交通技术均会获得大力发展和广泛应用。要发展这些低碳技术，目前主要集中在可再生能源发电和终端用户上，必须通过智能电网才能使这些技术得到大范围的应用。智能电网成为世界电力工业发展的趋势。 智能电网是信息技术与输配电基础设施高度集成的新型电网。具有提高能源效率、减少对环境影响，提高供电安全性和可靠性、减少电网电能损耗等优点。 智能配电网的构成： 1）35-110kV智能变电站，其特点是全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化。一次设备智能化（一二次融合）；采样就地数字化（电子式互感器取代常规互感器）；数字信号取代模拟信号（工业以太网）；信息共享标准化（IEC61850标准）。 2）10kV馈线自动化。馈线（配电）自动化以运行信息远程自动采集、设备远程自动控制作为核心，实现对配电网运行状态的实时监测，重要开关节点的自动化控制，以及运行故障的快速隔离和自动恢复。以配电网运行调度和生产指挥为应用主体，是提高供电可靠性，提升配电网精益化管理水平的重要技术支撑手段。 3）10/0.4kV智能配电台区。智能配电台区是指从配电变压器台到用户的供电区域，应用智能配电箱、智能配变终端二次设备等设备，实现供用电的综合监控、管理与双向互动，支撑台区配置标准化、结构规范化和功能智能化。智能配电台区作为智能配电、用电环节承上启下的分界点，是智能配用电系统的关键节点。 4）智能家居。智能家居作为智能电网末端呈现载体，以信息交互与控制终端设备为核心，通过多种通信方式，实现家庭内部设备智能化、自动化，也是居民用户实现与智能电网灵活互动的重要渠道。 智能配电网的发展展望： 1）电网智能化——自愈。 2）电网智能化——互动。 3）大规模分布式发电并网与微电网。在高渗透率分布式电源的多能互补、低成本实用化安全保护、微电网联络线功率精确控制等方面开展研究实践。 4）能源互联网（互联网+能源）。能源互联网是一种在现有电网基础上通过先进的电力电子技术和信息技术，融合了大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置，能够实现能量和信息双向流动的对等电力互联共享网络。能源互联网的研究和建设首先是从配用电端开始的。 5）智慧城市。智能电网（核心是城市智能配电网）为智慧城市各个系统输送充足能量和海量信息，是智慧能源系统的主要载体，可以全面监测感知城市能源供需情况、能耗指标，做到合理调配和使用电、油、气以及光伏、风电等能源资源，实现能源供给均衡、提高能源利用效率、减少排放。 7、轨道交通能源互联网的思考
张志学（南车电气技术与材料工程研究院技术部部长）：能源互联网通过电力电子技术、信息技术和智能化技术，将大量由分布式能量采集装置和分布式能量储存装置构成的新型电力网络节点互联，实现信息和能量的双向按需实时对等交换和共享。 能源互联网理念已引起电力系统的广泛重视。作为电力系统的一部分，轨道交通供电系统有必要跟随电力系统的技术发展，结合能源互联网基本理念及轨道交通的自身特点，本报告阐述轨道交通能源互联网的概念及其框架。 轨道交通能源互联网的主要作用：提升轨道交通系统的智能化；优化轨道交通系统的节能水平；提高轨道交通系统的经济效益；改善轨道交通供电系统的供电品质。 轨道交通能源互联网的独特性：能源互联网节点的移动性；角色的多样性——轨道交通车辆承担用电、发电、储电等功能；网络的层次性——轨道交通能源互联网物理上以局域网形式出现，但依靠电力系统全国能源互联网可组建虚拟的全国轨道交通能源互联网。 轨道交通能源互联网关键技术：部件技术（SiC器件、MEMS传感器、永磁电机）；装置技术（SiC变流器、高频化变流器、电力电子变压器、同相供电装置、车辆制动地面能馈装置、动力型储能装置）；系统技术（列车优化操作、储能系统、智能牵引变电所、信息交互、大数据采集与分析、轨道交通能源互联网寿命预测、电力交易与潮流控制）。 轨道交通网络中，有了SiC器件、MEMS传感器及永磁电机；利用高频化和SiC变流技术，搭建了电子变压器、同相供电、能馈及储能等高效能量优化装置；便可实现列车优化操纵、寿命预测、智能变电所等小系统能量优化，进而利用大数据和信息交互等技术可实现大系统能量优化，便有了轨道交通能源互联网的技术基础。有了电力交易平台的建设，便有了轨道交通能源互联网的经济条件，从而使轨道交通能源互联网的高效特征将逐渐呈现出规模效益。 8、城市轨道交通智能化牵引供电系统解决方案
钱小森（镇江大全赛雪龙牵引电气有限公司技术部经理）：城市轨道交通的发展也给牵引供电设备的发展提供了前所未有的机遇，但客户对产品提出了新的要求。高可靠、智能化、易维护、绿色环保的牵引开关设备将会受到用户的青睐。 大全赛雪龙依托于其先进的保护装置平台和智能化监控系统率先提出轨道交通智能化牵引供电系统解决方案，大全赛雪龙能直接提供一系列的轨道交通牵引供电设备，提高系统设备间兼容性，保障设备的稳定性与可靠性。 ZQSCB牵引整流变压器；MTR牵引整流器柜；MB（S）直流牵引开关柜；负极柜；NPMPD钢轨电位限制装置；智能电力监控系统（RTMS-SCADA）/人机界面（HMI）；城轨交通牵引供电制动能量回收系统，如MESRS能量存储/释放装置（超级电容储能）、OmniFlyTM能量存储/释放装置（碳纤维飞轮储能）、MECFS能量转换/反馈装置（中压回馈）；SIK箱式牵引整流变电站；其它产品应用，如轨道交通牵引供电杂散电流防护系统和SAPD静调电源柜；城轨交通用钢铝复合接触轨及安全防护系统。 9、轨道交通牵引供电系统用直流断路器现状与趋势
黄绍东（中船重工集团第七一二研究所常务副总经理）：电力消费终端直流负载所占的比重越来越大，采用直流配电网可以减少变流环节提高用电效率，直流配电容易实现新电能和储能装置的接入，因此直流配电网体现着开源和节流的双重作用。 直流断路器的关键作用：切断并隔离故障，保护系统中设备不受故障电流冲击；断路器分断的快速性是限制短路电流的关键；直流断路器技术的发展，足以影响直流供配电系统的保护策略和系统配置方案；牵引供电直流断路器和舰用供电直流断路器具有融通性；超高压直流输电、中压直流配电在电力系统中的应用必将影响直流牵引供电和舰用供电系统中断路器技术的发展。 1999年，我国自主研制的ZDS1型直流断路器及开关柜在北京地铁复八线正式投入使用，至今已安全运行15年。2009年，湖北省科技厅下达“轨道交通用直流牵引供电系统国产化”研制计划，武汉地铁集团与七一二所联合承担。2010年3月，全国产化直流牵引供电系统标准站在武汉东吴大道站挂网试运行，目前已安全运行四年多。 2011年8月，湖北省科技厅主持科技成果鉴定。鉴定结论是：七一二所拥有完全自主知识产权的ZDS型直流牵引供电系统突破了直流快速断路器、微机综合保护装置等关键技术，型式试验各项指标全面满足欧洲和国际电工标准，部分性能世界领先，与会专家一致认为，“该系统保护可靠、性能稳定，整体技术性能达到了国际同类产品先进水平。” 基于自主研发的制造是轨道交通高端装备产业发展的根本出路；国内陆铁具有客流量大、发车密集、停电影响大等特点，仍需不断创新、适应新的需求；自主创新有赖于业主、设计院、高校、科研院所和企业的通力合作，学会作为第三方平台，发挥桥梁作用；技术掌握、产品做精、做细，才能更好的满足地铁建设的需要。 10、能源大数据技术在轨道交通中的应用探讨
马玉海（北京沃德伟业技术开发公司技术总监）：能源管理是核心业务的事务性系统；能源大数据是业务系统之上的基于统计分析系统。能源大数据的价值是发现更多节能机会、预测减少风险隐患、增加更多商业机会。 发现更多节能机会：能源维度的多样性分析；能源效率分析；优化节能为主的业务和技术；战略层的能源使用可视化；发现隐形的影响节能的因素。 预测减少风险隐患：通过对于业务数据的分析，来预测评估设备的各种健康状态、预判业务峰值和业务流量风险；通过对于外部数据的分析，来预判业务峰值，引入外部信息和语义网络。 增加更多商业机会：不同的产能或者用能企业都有着更多和核心经营业务相关联的数据；这些数据里面包含着更多的可以挖掘的潜在商业机会。 轨道交通能源大数据：1）数据够大。历年所有用能设备的能耗数据；历年所有仪表设备的电能质量数据；历年所有层面的业务运营数据。2）含金量够足。结合客运数据等业务数据深度挖掘后，不但可以指导轨道业务运营，还可以关联出很多政策、民生、经济相关的数据，这些数据进行深度分析后也能产生更科学的决策依据。 11、白云电器BNDC直流牵引开关柜介绍
陈灿森（广州白云电器设备股份有限公司研究所低压室主任）：白云电器是霍克西利开关设备有限公司直流产品中国唯一技术转让合作伙伴。霍克西利公司委派Barry Wilson（全球直流项目销售总监）常驻白云电器进行商务、技术等全方位的支持。英国霍克西利开关设备有限公司是世界上直流开关柜设计和制造的领先者,该公司生产的直流产品提供了全新的免维护理念和高可靠性能。 BNDC直流牵引柜设备特点：世界直流柜最小的柜体宽度（450mm）；功能小室模块化、标准化设计；各小室金属全封闭设计，安全可靠性高；一体化活门设计，保证手车推进推出可靠；人性化设计，操作方便，操作力小；完善的机械五防联锁设计，确保操作人员安全。 NDC断路器产品特点：最小外形尺寸；手车一体化设计，操作方便；免维护；采用碳化钨银触头，耐电弧能力强，唯一通过50kA/40ms，150 次开断试验的直流断路器；冷阴极灭弧罩专利技术，世界开断能力最高（183kA）；高可靠性永磁机构，全球5万多台运行，无机械故障发生；磁性电流转移线圈专利技术，世界最小转移电流开断（25A）；磁性电流转移线圈专利技术，世界最小转移电流开断（25A）。 12、高速飞轮储能技术研究及在轨道交通等领域的应用探索
姜新建（清华大学电机系教授）：飞轮储能优点：储能密度高（数倍镍氢电池）；能量转换效率高（90%以上）；无过充/放电问题，（化学电池不能深度充电、放电）；长寿命（20年）；容易测量放电深度（转速）；充电时间较短（分钟）；对环境友好（无污染）；飞轮储能与超级电容有类似性能，“分秒/兆瓦级”储能。 飞轮储能缺点是自放电率高，解决办法是真空、惰性气体。高速飞轮储能关键技术涉及材料、动力学、电机、控制、微电网等学科领域。 飞轮储能技术的应用在列车再生刹车系统：在直流系统内部实现能量回收利用，对交流电网无冲击；稳定直流电网电压，改善直流电网电能质量；节能效果显著。 清华大学在飞轮储能方面的研究成果：1996年，完成了300Wh、42000rpm飞轮储能系统；1998~2001年，与韩国合作完成了500Wh、500W、80000转/分钟飞轮储能系统；2007年，研制一套1kWh/20kW/30000rpm飞轮储能UPS样机；2009年，研制一套1kWh/20kW、30000rpm飞轮储能DVR装置；2012年，研制完成了国产首套3kWh /500kW飞轮储能工程样机；2014~2016年，完成国家科技支撑项目，研制一套5kWh /1000kW飞轮储能用于钻机起升系统能量回收与利用方法，5套应用。 “十二五”国家项目：2012-2014，科技部能源领域863计划，课题“飞轮储能关键技术”；2012-2014，863高性能物理储能项目，磁悬浮储能飞轮技术研究；2014-2016，科技部支撑计划课题“基于飞轮储能的钻机起升系统能量回收利用”（清华大学）；智能电网项目中若干飞轮储能子课题。 “十三五”国家层面：十三五，飞轮储能产业化；智能电网和能源互联网中，储能是基础、是支柱；2025能源规划，飞轮储能发展计划。 13、超级电容储能系统研究及在轨道交通中的应用
林飞（北京交通大学电气工程学院教授）：列车再生制动冗余能量导致网压抬升，网压过高导致再生制动失效；再生制动失效产生了机械磨损、粉尘污染和能量浪费。 再生能量回收方式：低压能馈型，结构及控制简单，但是容量小，节能效果一般；中压能馈型，节能效果良好，对交流电网有影响；车载储能型，节能效果良好，重量和体积增加；地面储能型，节能效果良好，占地及成本增加。 地面式超级电容储能再生能量回收装置：超级电容特性与城轨交通运行特性相匹配，适合城轨交通应用；可循环利用再生能量；可抑制网压过高或过低。 系统关键技术：设计层面（合理的安装位置、最优的安装容量）；应用层面（大功率变流装置设计、系统能量管理策略）。 研究路线：仿真软件开发（城轨牵引供电仿真、容量优化配置计算）；样机研制（小功率样机研发、现场试验测试）。 200kW地面式超级电容储能样机开发成功，在万柳车辆段和八通线正线试验验证了其应用效果。 当前研究工作：车、站参数对储能系统的影响；多储能装置的能量管理策略；基于遗传算法优化能量管理策略参数和容量配置方案；MW级系统的研发（青岛四方所），2MW地面式超级电容储能装置样机。 总结：超级电容储能系统可有效提高再生制动能量利用率，抑制网压波动；储能系统的容量配置及安装位置需结合运行图进行优化设计；储能系统的控制参数需综合考虑变电站特性、列车制动特性、制动电阻投切策略等因素；全线路多储能系统的智能能量管理策略。 14、飞轮储能技术发展及其轨道交通系统应用
孙建峰（罗特尼克能源科技（北京）有限公司总裁）：基于电机、电力电子、控制和碳纤维材料等技术基础的飞轮储能技术，经过二十多年的发展，目前已开始广泛应用于电力、交通、IT、核工业和航天军工等领域。 新一代高功率高能量飞轮系统在高循环次数、快速响应、大功率、高电压、高可靠性要求应用领域，相比其它储能技术，具有更大的优势，能大幅度降低电能质量/UPS、过渡功率支撑及调频等储能应用市场的功率及能量存储成本，适用于城市轻轨及地铁能量循环、电网调频及新能源电站并网和分布式微网、不间断电源和应急电源系统等场合。 OmniFly高能碳纤维飞轮储能系统主要参数：最大功率1.1MW；最大容量12kWh；待机功率小于500W；运行电压为350~950VDC；占地面积0.84m2；高度1.625m；重量2678kg。 OmniFly飞轮技术平台是罗特能源开发的、拥有完全知识产权的全新一代、高能量、高功率、高强度碳纤维、磁悬浮飞轮储能系统。OmniFly飞轮是由碳纤维飞轮转子、高速电机、磁悬浮系统、真空、冷却、电力电子、控制系统、用户接口、高精度高强度复合腔体、封装等十大子系统组成，包含12大类技术创新与集成、大量Know-how的复杂系统设备。 OmniFly飞轮储能系统将众多技术和功能子系统封装在约1m3的体积之内，提供给用户的只是一个简洁的接口；只需要直流母线，切除（急停）信号和辅助电源接口就可以并入牵引供电系统自动工作，无需对现有系统作任何改动；系统功率扩展简单，只需直接并联即可。 OmniFly飞轮储能系统的高集成度设计使得系统紧凑简洁，对安装没有特殊要求，可在站内普通机房安装，也可直接在站外使用集装箱式方案。系统并联接入直流牵引网，不改变原地铁牵引网的开关和电阻柜配置，可独立切入切出，不影响现有地铁供电系统的可靠性要求，同时其自身可具有N+1冗余设计的高可靠性，大幅提升牵引系统的可靠性。 |
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