如何降低地鐵的供電能耗？地鐵運行時突然停電怎么辦？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能裝置，不僅能夠回收利用列車制動能量為“電老虎”降耗，還能夠在供電系統(tǒng)突發(fā)故障時，利用儲能將列車緊急牽引至地鐵站。
成果：儲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“地面式超級電容/電池混合儲能裝置”，已在北京地鐵八通線梨園站通過了掛網(wǎng)試驗。該裝置由電氣工程學(xué)院楊中平&林飛實驗室自主研發(fā)，是世界上首套城軌交通地面式混合儲能裝置。
在八通線梨園站的試驗結(jié)果表明，夜間單車運行時，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二氧化碳來計算，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)實驗室負(fù)責(zé)人楊中平教授介紹，2016年，他帶領(lǐng)團隊師生研發(fā)了我國首套200kW及1MW地面超級電容儲能系，并在北京地鐵八通線成功運行。目前，該儲能裝置已在國內(nèi)多條地鐵線路投運，節(jié)能效果顯著。本次試驗成功的混合儲能裝置，是繼2016年研發(fā)的超級電容儲能系統(tǒng)的第二代產(chǎn)品，相較第一代純超級電容儲能系統(tǒng)，平均每天可多節(jié)電150度。
團隊利用超級電容和鈦酸鋰電池的儲能特性，將列車制動能再生的電能，同時儲存在超級電容和鈦酸鋰電池中。當(dāng)列車牽引時，再將儲存的能量釋放出來，使再生能量被充分利用起來。而且，這套混合儲能裝置在省電的基礎(chǔ)上還節(jié)約了成本。
新京報記者從北交大了解到，今年9月底，在北交大召開的交流會上，交通運輸部科學(xué)研究院專家?guī)炱溉螌＜摇⒈本┦械罔F運營有限公司原副總工程師兼設(shè)備部副部長黃旭虹表示，如果沒有地面吸收裝置，多余的能量會變成災(zāi)害，比如，地鐵制動盤磨損嚴(yán)重，每3個月就要換輪子，幾個月就能消耗掉幾年的成本。國外雖然也有軌道交通的節(jié)能技術(shù)，如超級電容、飛輪等，但這些都對引進有所限制。之前北京地鐵運營方曾考慮過用國外產(chǎn)品，甚至在變電所預(yù)留了節(jié)能設(shè)備的位置，但是光一個站的超級電容設(shè)備就要600萬元，成本畸高。
北京市地鐵運營有限公司技術(shù)部副部長李宇杰表示，節(jié)能是北京“智慧地鐵”的一項重要需求，楊中平&林飛實驗室團隊面向行業(yè)需求開展研究下一代儲能裝置，效果顯著，是國際上真正的第一個兆瓦級混合型儲能裝置，有很強的推廣價值。
團隊：近40度高溫中蹲守地鐵站試驗
圖為團隊在實驗中。學(xué)校供圖
據(jù)研發(fā)團隊介紹，從科研立項、理論研究、系統(tǒng)建模與仿真、軟硬件設(shè)計、樣機的研發(fā)，再到設(shè)備的安裝、掛網(wǎng)試驗，都有學(xué)生的深度參與，從立項開始，同學(xué)們就放棄了寒暑假、國慶等節(jié)假日，積極投入其中。
碩士研究生楊浩豐參與了該項目的全過程。他告訴記者，今年6月到8月底，北京地鐵梨園站掛網(wǎng)試驗期間，需要一直在變壓器室觀察、記錄儲能裝置的試驗數(shù)據(jù)。為了和地鐵站對接時間，試驗期間，他們每天晚上11點半等在地鐵站門口，等最后一班列車停運后，進去利用一班地鐵試驗，凌晨4點趕在地鐵運營前結(jié)束工作。因為地鐵站離學(xué)校較遠(yuǎn)，試驗階段，他們就住在地鐵站外的旅館里。回去簡單休整后，第二天一早9、10點鐘起床立即對夜間做的試驗進行分析。
“6月起，我和師兄弟們在地鐵站進行前期安裝、調(diào)試，7月27日夜里，團隊正式掛網(wǎng)試驗，當(dāng)時特別緊張。”楊浩豐對每一個時間節(jié)點都記得很清楚。當(dāng)時正值暑期，地鐵站變壓室里沒有空調(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，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，緊張的他居然一滴汗都沒出。直到凌晨4點多，第一趟試驗列車走完，他才如釋重負(fù)，“當(dāng)時我們都激動壞了，我還問這就成功了？是成功了嗎？”
研發(fā)團隊的博士研究生劉宇嫣說，“通過親身參與、實踐，我們各方面能力都得到了提升。這個項目給我們提供了一個不斷思考、解決問題的機會。”
