如何降低地鐵的供電能耗？地鐵運(yùn)行時(shí)突然停電怎么辦？記者今日（10月13日）從北京交通大學(xué)獲悉，該校成功自主研發(fā)世界首套城軌交通地面式混合儲(chǔ)能裝置，不僅能夠回收利用列車(chē)制動(dòng)能量為“電老虎”降耗，還能夠在供電系統(tǒng)突發(fā)故障時(shí)，利用儲(chǔ)能將列車(chē)緊急牽引至地鐵站。
成果：儲(chǔ)能混合裝置為地鐵日節(jié)電千度左右
據(jù)北交大介紹，這套裝置名為“地面式超級(jí)電容/電池混合儲(chǔ)能裝置”，已在北京地鐵八通線梨園站通過(guò)了掛網(wǎng)試驗(yàn)。該裝置由電氣工程學(xué)院楊中平&林飛實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)，是世界上首套城軌交通地面式混合儲(chǔ)能裝置。
在八通線梨園站的試驗(yàn)結(jié)果表明，夜間單車(chē)運(yùn)行時(shí)，每趟節(jié)能率均能達(dá)到20%。該裝置工作日每日節(jié)能約1500度電，周末每日節(jié)能約900度電。如果按照節(jié)約1度電減排0.977kg二氧化碳來(lái)計(jì)算，該套裝置工作日每日減排1.46噸二氧化碳，周末每日減排0.88噸二氧化碳。
據(jù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人楊中平教授介紹，2016年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)師生研發(fā)了我國(guó)首套200kW及1MW地面超級(jí)電容儲(chǔ)能系，并在北京地鐵八通線成功運(yùn)行。目前，該儲(chǔ)能裝置已在國(guó)內(nèi)多條地鐵線路投運(yùn)，節(jié)能效果顯著。本次試驗(yàn)成功的混合儲(chǔ)能裝置，是繼2016年研發(fā)的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的第二代產(chǎn)品，相較第一代純超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，平均每天可多節(jié)電150度。
團(tuán)隊(duì)利用超級(jí)電容和鈦酸鋰電池的儲(chǔ)能特性，將列車(chē)制動(dòng)能再生的電能，同時(shí)儲(chǔ)存在超級(jí)電容和鈦酸鋰電池中。當(dāng)列車(chē)牽引時(shí)，再將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)，使再生能量被充分利用起來(lái)。而且，這套混合儲(chǔ)能裝置在省電的基礎(chǔ)上還節(jié)約了成本。
新京報(bào)記者從北交大了解到，今年9月底，在北交大召開(kāi)的交流會(huì)上，交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院專(zhuān)家?guī)炱溉螌?zhuān)家、北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司原副總工程師兼設(shè)備部副部長(zhǎng)黃旭虹表示，如果沒(méi)有地面吸收裝置，多余的能量會(huì)變成災(zāi)害，比如，地鐵制動(dòng)盤(pán)磨損嚴(yán)重，每3個(gè)月就要換輪子，幾個(gè)月就能消耗掉幾年的成本。國(guó)外雖然也有軌道交通的節(jié)能技術(shù)，如超級(jí)電容、飛輪等，但這些都對(duì)引進(jìn)有所限制。之前北京地鐵運(yùn)營(yíng)方曾考慮過(guò)用國(guó)外產(chǎn)品，甚至在變電所預(yù)留了節(jié)能設(shè)備的位置，但是光一個(gè)站的超級(jí)電容設(shè)備就要600萬(wàn)元，成本畸高。
北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司技術(shù)部副部長(zhǎng)李宇杰表示，節(jié)能是北京“智慧地鐵”的一項(xiàng)重要需求，楊中平&林飛實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)面向行業(yè)需求開(kāi)展研究下一代儲(chǔ)能裝置，效果顯著，是國(guó)際上真正的第一個(gè)兆瓦級(jí)混合型儲(chǔ)能裝置，有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。
團(tuán)隊(duì)：近40度高溫中蹲守地鐵站試驗(yàn)
圖為團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中。學(xué)校供圖
據(jù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，從科研立項(xiàng)、理論研究、系統(tǒng)建模與仿真、軟硬件設(shè)計(jì)、樣機(jī)的研發(fā)，再到設(shè)備的安裝、掛網(wǎng)試驗(yàn)，都有學(xué)生的深度參與，從立項(xiàng)開(kāi)始，同學(xué)們就放棄了寒暑假、國(guó)慶等節(jié)假日，積極投入其中。
碩士研究生楊浩豐參與了該項(xiàng)目的全過(guò)程。他告訴記者，今年6月到8月底，北京地鐵梨園站掛網(wǎng)試驗(yàn)期間，需要一直在變壓器室觀察、記錄儲(chǔ)能裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了和地鐵站對(duì)接時(shí)間，試驗(yàn)期間，他們每天晚上11點(diǎn)半等在地鐵站門(mén)口，等最后一班列車(chē)停運(yùn)后，進(jìn)去利用一班地鐵試驗(yàn)，凌晨4點(diǎn)趕在地鐵運(yùn)營(yíng)前結(jié)束工作。因?yàn)榈罔F站離學(xué)校較遠(yuǎn)，試驗(yàn)階段，他們就住在地鐵站外的旅館里。回去簡(jiǎn)單休整后，第二天一早9、10點(diǎn)鐘起床立即對(duì)夜間做的試驗(yàn)進(jìn)行分析。
“6月起，我和師兄弟們?cè)诘罔F站進(jìn)行前期安裝、調(diào)試，7月27日夜里，團(tuán)隊(duì)正式掛網(wǎng)試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)特別緊張。”楊浩豐對(duì)每一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)都記得很清楚。當(dāng)時(shí)正值暑期，地鐵站變壓室里沒(méi)有空調(diào)，加之變壓設(shè)備的高溫，他們穿著勞保服在將近40度的高溫中試驗(yàn)，特別悶熱，成員們身上的衣服也是濕了又干，干了又濕。但第一次掛網(wǎng)時(shí)，緊張的他居然一滴汗都沒(méi)出。直到凌晨4點(diǎn)多，第一趟試驗(yàn)列車(chē)走完，他才如釋重負(fù)，“當(dāng)時(shí)我們都激動(dòng)壞了，我還問(wèn)這就成功了？是成功了嗎？”
研發(fā)團(tuán)隊(duì)的博士研究生劉宇嫣說(shuō)，“通過(guò)親身參與、實(shí)踐，我們各方面能力都得到了提升。這個(gè)項(xiàng)目給我們提供了一個(gè)不斷思考、解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)。”
