飞轮储能轨道交通系统技术融合发展现状.pdfVIP

画计 | Planning 飞轮储能系统是当前先进的储能装置，其能量利用率高、使用寿命长等优点与轨道交通系统应用 需求匹配程度较高。本文通过阐述飞轮储能技术原理与其他储能装置对比，说明飞轮储能在城 市轨道交通系统、飞轮储能技术实际应用情况，分析飞轮储能与轨道交通系统潜在的技术方向研 究、潜在的应用模式研究以及潜在应用模式融合场景。 飞轮储能轨道交通系统技术融合发展现状 文 / 郑州电力职业技术学院 孟胧 飞轮储能技术原理与其他储能装置对比 飞轮储能分为飞轮装置和储能设备两部分，由飞轮、 真空室、安全防护外壳、机械辅助轴承、径向电磁轴承、 电机构成，具体飞轮储能系统结构图如图 1 所示。 在实际运行中，飞轮储能系统分为储能过程和释放 过程两部分，飞轮装置持续旋转，储存机械能，当机械能 达到释放标准后，通过牵引电机将机械能释放，以此实 现对电力电子设备的电能输出，具体飞轮储能系统原理 图如图 2 所示。 图1 飞轮储能系统结构图 图2 飞轮储能系统原理图 74 | PEOPLES TRANSPORTATION 2023 年 第 02 期 飞轮储能系统相比于其他储能装置具有机械控制、 国、日本等多个国家普及应用，我国最早使用飞轮储能 使用寿命较长、无污染、对工作温度要求低、储能密度大、 系统的是北京地铁房山线，经过实际应用证明，飞轮储 维护周期长等优势，能够更好地实现与轨道交通系统耦 能系统能够减少电压波动、稳定牵引电网、增强城市轨 合，将飞轮储能技术应用于轨道交通系统，可以实现将 道交通运行稳定性、减少城市轨道交通运行能源，不仅 列车制动时产生的大量制动能量进行储存，在列车启动、 提高了地铁、轻轨、单轨等交通工具的运行可靠性，还提 运行时将储存的能量进行释放，实现列车对能量的重复 升了城市轨道交通公司的整体经济效益。 使用和最大化开发，同时可以实现节能减排、减少列车 飞轮储能在高速铁路系统的应用现状 运行成本，符合可持续性发展的观念。 我国高速铁路建设规模和高速列车运行速度处于世 界前列，实现高速铁路系统运行规模广、速度快等优势 飞轮储能在轨道交通系统的应用现状 的同时，对高速铁路列车牵引负荷、电能质量、电网稳定 飞轮储能在城市轨道交通系统的应用现状 程度造成压力。将飞轮储能技术应用在高速铁路系统中， 随着城市化的深入建设，人们对城市的便利性、舒适 能够利用飞轮储能将高速铁路列车的制动能量转化为辅 性要求越来越高。为满足社会需求，在城市规划设计中， 助电能，在高速铁路列车启动时进行释放，减轻牵引负 城市轨道交通系统是城市交通网络布置的重要部分。城 荷、增强电能质量、进一步稳定电网系统。应用飞轮储 市轨道交通在运行过程中制动和启动频次较高，所产生 能技术可以在保证较高利用率和安全性的同时，实现再 的制动能量较大，正适合应用飞轮储能系统，早在 2000 生能量的灵活分配，并已经在日本京滨高速铁路、西班 年，英国伦敦地铁首次装载飞轮储能系统，后在美国、法 牙马德里地区高速铁路等多条线路中得到证明。 表1 牵引方式与储能单元位置融合场景和飞轮储能功能分析 场景 飞轮储能功能 电气化 + 轨道旁 稳定电网 + 进站制动能量回收 电