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洛杉矶地铁飞轮储能制动能量回收系统的案例研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-07-08 0:45:00 * 浏览: 4
洛杉矶地铁每天都在省钱,减少了公用事业成本,有助于创造绿色环境并实现可持续发展。 1.总结洛杉矶城市交通管理局(LAMETRO)成立于1993年,负责维护和运营洛杉矶地区的铁路运输路线。洛杉矶地铁有红色,紫色,蓝色,绿色,金色,橙色和银色线条。生产线和展览线共有8条不同的生产线。在接下来的20年中,洛杉矶地铁面临着增加地铁系统容量并寻找替代能源解决方案以减少污染的任务。为了减少能源消耗和温室气体排放,位于红线西湖/麦克阿瑟公园站(TPSS)的洛杉矶地铁牵引变电站实施了基于飞轮物理储能技术的WaysideEnergyStorageSubstation储能变电站(WESS)项目。联邦交通管理局(FTA)根据2009年美国复苏与再投资法案(ARRA)为该项目提供了资金。 LAMETRO和VYCONInc。签署并合作。自2014年8月安装完成以来,WESS一直处于稳定运行状态,每天可节省10%至18%的牵引动力能量。其次,WESS系统的选择洛杉矶地铁展示了在选择节能设备时飞轮,电池和超级电容器解决方案的可行性。电池具有较高的能量密度和较快的放电速率,但充电速率较慢且循环寿命有限。慢速充电会降低捕获再生能量的效率,需要定期检查是否存在泄漏,裂纹,腐蚀和容量。随着使用寿命的增加和充放电次数的增加,电池的性能将会下降。超级电容器具有更快的充电和放电速率,但是其容量和使用寿命受到限制。当超级电容器失效时,它们将释放有毒气体。这对于地铁员工和乘客来说更加危险,因此必须采取超级电容器的安全预防措施。飞轮具有出色的循环寿命,快速的充放电速率,并且其性能不会随着使用寿命的增加和充放电次数的增加而下降。与电池和超级电容器相比,由于使用了电磁轴承,飞轮需要的维护较少,因此与机械轴承相比,它的占地面积更小,使用寿命超过20年,没有温度调节,没有化学物质泄漏,更适合于用于地铁。 3. WESS项目概述地铁是洛杉矶最早的官方地铁。它打开了从联合车站到好莱坞的方向。每列火车由六辆电动汽车组成,时速最高可达65英里。最初,WESS部署了2MW系统,其充电/放电时间为15秒,容量为8.33kwh。每个飞轮重复并在120秒内连续执行完整的充电和放电循环。 WESS由四个飞轮模块(FWM)组成。每个飞轮模块的功率为500KW,容量为2.08kwh。每个飞轮模块均包含4个独立的飞轮单元(FWU)。每个FWU的容量分别为125KW和15S。这16个FWU并联连接,需要同时充电和放电。西湖/麦克阿瑟公园站牵引变电站的直流母线由两个断路器(CB)D01和D06供电,该断路器由两个整流器R01和R02组成,并且直流母线连接到四个馈线直流断路器D02-D05分别为东行(AL)和西行(AR)火车电源。如图1所示:图1 VYCONREGEN接线图WESS安装在牵引变电站中,通过一个独立的断路器D07连接到DC总线,该断路器提供本地和远程控制以及过电流和故障保护,WESS通过线路电感每个FWU中的组合EMI滤波器和电容器可确保电路具有足够的电磁保护。 FWM由WESS实时控制器(RTC)控制,该控制器由工业处理器,模拟和数字输入和输出,网络通信以及用户界面的触摸屏显示组成。 RTC提供对WESS的控制,监视和记录。 RTC监视制动和加速器火车,然后命令FWM充电和放电。 WESS的性能和状态如图2所示:第四,WESS节能WESS不断监视电压,馈线断路器电流以及西湖/麦克阿瑟公园站牵引变电站附近火车的位置。 WESS使用电压,电流和列车位置来控制其运行。3.监控节能和能源使用,并根据需要调整节能效果。 WESS每天可节省1.3至1.7MWh,平均节省1.5MWh。节能量可根据以下公式计算:节能百分比=节能量/(节能量+整流器提供的能量)地铁每天运行20小时,高峰时段之间的间隔高峰时段为10分钟,低高峰时段的运行时间为10-20分钟,周末的行驶间隔为5-20分钟。在工作日,WESS每天平均可节省1.6MWh的电量,在周末,它每天平均可节省1.5MWh的电量。如图3所示,总结了WESS每周的节电情况,如图3所示:schedule根据火车时刻表总结了WESS的每日节电情况,如图4所示:每行驶5分钟,WESS可以节省0.45MWh或10%在5-10分钟的行驶间隔中,WESS每天平均节省0.73 MWh或11%的电量,在10-20分钟的行驶间隔内,WESS每天节省0.27 MWh或14%的电量天。通过以上数据,可以分析列车之间的再生制动能量的吸收和再利用会影响WESS捕获制动能量的能力。列车之间的再生制动的程度取决于列车进出车站的同步顺序。例如,在特定的车站中,火车减速进入车站,而火车则加速出车站。该同步序列限制了拾取器之间的再生制动能力的增加。相反,当两列火车同时进入车站并同时驶出车站时,这种情况会减少火车之间的自然再生,并限制WESS捕获制动能量的能力。在地铁站中,火车的时间会改变,有时稳定且同步,有时稳定且异步,有时会改变。 WESS将通过分析和计算处理所有这些情况,并在自然再生和能量捕获之间进行合理的调整以实现节能。五。用电计费部分进行的节能分析美国电力公司的日常计费部分分为高峰,低峰和基峰,能源和电力成本高,中,低。洛杉矶地铁列车的调度间隔与电力公司的每日计费时段不一致。例如,当用电成本高时,洛杉矶地铁越过5到10分钟的驾驶间隔和5分钟的驾驶间隔。图5显示了每个计费部分节省的能耗。 WESS在基本部分中节省的能源最多,为0.7WMh或12%。基本部分占用大部分时间,并为大多数火车供电。图6显示了WESS节能效果的每日变化,除以电力公用事业的每日计费段以及基本高峰段的每日波动,这是因为该基本段包括早晨5分钟的高峰间隔,时间上,节能减排的变化更大。 VI。降低峰值功率需求对于地铁电源容量需求,功率需求是15分钟间隔内的平均功率,峰值功率需求是15分钟间隔内的平均功率使用。 WESS节省了能源使用,这也意味着更低的平均功率和峰值功率要求。图7比较了安装WESS之前和之后的峰值功率需求。 WESS减少了约350KW的电力需求。从以上分析可以看出,WESS节省的成本是用电量(千瓦时)和高峰用电需求(千瓦)。洛杉矶地铁对该高科技项目所获得的运营性能和能源效率非常满意,这将有助于创造一个更加环保的环境nt,实现可持续发展目标,并降低公用事业成本。七。关于VYCON VYCON成立于2003年。该公司总部位于美国加利福尼亚州,是飞轮储能系统的全球领先创新者。 VYCONREGEN物理储能产品在运输行业中具有广泛的应用。全球已有超过1200种飞轮产品投入使用,可以为用户提供高度可靠,经济高效的绿色能源存储解决方案。