本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)及其充放電方法，該儲(chǔ)能系統(tǒng)包括以鋰離子電容作為儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能部分，該儲(chǔ)能部分通過(guò)其主回路上的電氣部分連接變流柜，變流柜連接地鐵電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)起到監(jiān)測(cè)、控制作用的控制部分。本發(fā)明專利技術(shù)采用鋰離子電容作為基礎(chǔ)的儲(chǔ)能單元，做成一個(gè)可替代制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，將車輛上需制動(dòng)電阻消耗的能量?jī)?chǔ)存至該儲(chǔ)能系統(tǒng)，待車輛啟動(dòng)之后迅速通過(guò)快速放電將儲(chǔ)存的電量輸送至電網(wǎng)供車輛使用，整個(gè)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生高溫，從而達(dá)到節(jié)約能源、能源重復(fù)利用、減少污染等效果。布置在地鐵站臺(tái)的配電房?jī)?nèi)，不會(huì)占用車輛的空間，不會(huì)增加車輛自身重量。
An energy storage system instead of rail braking resistor and its charging and discharging method
The invention discloses an energy storage system and a charging and discharging method for substituting the braking resistance of rail transit. The energy storage system comprises a Li-ion capacitor as the energy storage part of the energy storage unit. The energy storage part connects the converter cabinet through the electrical part of the main circuit, and the converter cabinet connects the subway power grid system. The system also includes a pair of pairs. The energy storage system plays a controlling part in monitoring and control. The lithium ion capacitor is used as the basic energy storage unit to form an energy storage system which can replace the braking resistance. The energy consumed by the braking resistance on the vehicle is stored in the energy storage system. After the vehicle starts up, the stored energy is quickly transferred to the power grid for use by the vehicle through rapid discharge. The whole process will not produce. High temperature, so as to achieve energy conservation, energy reuse, reduce pollution and so on. The distribution room arranged on the subway platform will not occupy the space of the vehicle and will not increase the weight of the vehicle itself.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)及其充放電方法
本專利技術(shù)涉及一種儲(chǔ)能系統(tǒng)，具體為替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)及其充放電方法。
技術(shù)介紹
城市軌道交通工程中，普遍采用直交變壓變頻的傳動(dòng)方式，車輛的制動(dòng)方式為電制動(dòng)(再生制動(dòng))+機(jī)械制動(dòng)，運(yùn)行中以電制動(dòng)為主，機(jī)械制動(dòng)為輔，列車在運(yùn)行過(guò)程中，由于站間距較短，列車啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁，制動(dòng)能量相當(dāng)可觀。目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通主要是采用制動(dòng)電阻消耗吸收裝置處理列車運(yùn)行、剎車過(guò)程中的再生能量，而制動(dòng)電阻只能車載，且它體積龐大，重量重；由于車載制動(dòng)電阻是依靠電阻來(lái)消耗動(dòng)能及電能，由于制動(dòng)能量非常大，故整個(gè)過(guò)程定會(huì)產(chǎn)生高溫，地鐵站臺(tái)內(nèi)環(huán)境溫度也會(huì)隨之升高，從而形成能量的大量浪費(fèi)，也增加了站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)裝置的負(fù)擔(dān)，并使城軌建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用增加。隨著國(guó)內(nèi)、國(guó)外對(duì)于地鐵制動(dòng)能量回收市場(chǎng)的關(guān)注及開發(fā)，地鐵制動(dòng)能量回收已逐漸成為該行業(yè)的主流節(jié)能方向。隨著近年鋰離子電容的飛速發(fā)展成為新一代的儲(chǔ)能元件，其功率特性好，能量密度高，理論上可以滿足軌道交通再生制動(dòng)能量吸收釋放的要求，可以有條件地替代制動(dòng)電阻。但目前為止并未有鋰離子電容作為儲(chǔ)能元件替代制動(dòng)電阻投入使用，也未見任何報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可替代制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)及其充放電方法，該儲(chǔ)能系統(tǒng)有效解決了現(xiàn)有制動(dòng)電阻體積龐大、溫度高、能量浪費(fèi)的缺點(diǎn)。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)所述替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括以鋰離子電容作為儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能部分，該儲(chǔ)能部分通過(guò)其主回路上的電氣部分連接變流柜，變流柜內(nèi)設(shè)置有DC/DC變換器，并連接地鐵電網(wǎng)，該系統(tǒng)還包括可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)起到監(jiān)測(cè)、控制作用的控制部分。進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能部分由若干個(gè)鋰離子電容單體經(jīng)串并聯(lián)得到鋰離子電容模組，再由若干個(gè)鋰離子電容模組經(jīng)串并聯(lián)得到。具體串并聯(lián)方式及數(shù)量，根據(jù)實(shí)際的電量?jī)?chǔ)存要求確定。進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能部分主回路上連接的電氣部分包括電流傳感器、主接觸器、熔斷器、與主接觸器并聯(lián)的預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻。進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能部分、電流傳感器、主接觸器、熔斷器、預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻設(shè)置于儲(chǔ)能柜內(nèi)，所述儲(chǔ)能柜并聯(lián)設(shè)置有若干個(gè)，在并聯(lián)設(shè)置的若干儲(chǔ)能柜的回路上設(shè)置有邏輯開關(guān)。儲(chǔ)能部分通過(guò)預(yù)充接觸器、主接觸器、邏輯開關(guān)，電流傳感器等實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能柜、邏輯開關(guān)、控制部分設(shè)置于儲(chǔ)能系統(tǒng)柜內(nèi)。進(jìn)一步地，所述邏輯開關(guān)為手動(dòng)閘刀開關(guān)或斷路器。進(jìn)一步地，所述控制部分包括CMS電容管理系統(tǒng)，該CMS電容管理系統(tǒng)由低壓部分24VDC供電，并對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，包括對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)主回路及主回路以外的外部絕緣等重要信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。CMS電容管理系統(tǒng)(CapacityManagementSystem)，可以讀取每個(gè)鋰離子電容單體電芯的電壓、溫度、電流信息，可以讀取儲(chǔ)能系統(tǒng)的電壓、電流、容量信息，可以在儲(chǔ)存系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)采取保護(hù)措施，可以在必要時(shí)主動(dòng)均衡單體電芯的電壓。本專利技術(shù)還公開了前述儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電方法：a、儲(chǔ)能系統(tǒng)充電過(guò)程軌道交通地鐵車輛采用剎車制動(dòng)減速產(chǎn)生的能量經(jīng)變流柜內(nèi)的DC/DC變換器回收，CMS電容管理系統(tǒng)控制閉合預(yù)充電接觸器，待主接觸器兩端電壓均衡后閉合主接觸器，所回收的能量即可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)存系統(tǒng)中儲(chǔ)能部分的充電過(guò)程，在充電過(guò)程中，CMS電容管理系統(tǒng)可以全程監(jiān)控儲(chǔ)存系統(tǒng)的工作參數(shù)。b、儲(chǔ)能系統(tǒng)放電過(guò)程由CMS電容管理系統(tǒng)控制閉合預(yù)充電接觸器，待主接觸器兩端電壓均衡后閉合主接觸器，儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)變流柜內(nèi)的DC/DC變換器釋放能量向地鐵車輛提供動(dòng)力，在放電過(guò)程中，CMS電容管理系統(tǒng)可以全程監(jiān)控儲(chǔ)存系統(tǒng)的工作參數(shù)。本專利技術(shù)采用鋰離子電容作為基礎(chǔ)的儲(chǔ)能單元，做成一個(gè)可替代制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以在地鐵進(jìn)站剎車30s內(nèi)將車輛上需制動(dòng)電阻消耗的能量?jī)?chǔ)存至該儲(chǔ)能系統(tǒng)，快速充電，將儲(chǔ)能系統(tǒng)充滿，待車輛啟動(dòng)之后30S內(nèi)迅速通過(guò)快速放電將儲(chǔ)存的電量輸送至電網(wǎng)供車輛使用，整個(gè)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生高溫，從而達(dá)到節(jié)約能源、能源重復(fù)利用、減少污染等效果。該儲(chǔ)能系統(tǒng)是布置在地鐵站臺(tái)的配電房?jī)?nèi)，與制動(dòng)電阻相比，不會(huì)占用車輛的空間，不會(huì)增加車輛自身重量；產(chǎn)品可靠性更高，可完全自動(dòng)控制，節(jié)約成本；與鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)品相比，產(chǎn)品系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，可靠性高，維護(hù)方便。該儲(chǔ)能系統(tǒng)中采用的鋰離子電容器自放電率極低，120小時(shí)自放電率不大于1％，同時(shí)能量密度達(dá)到12KWh/kg。單個(gè)鋰離子電容額定充放電電流是鋰離子電池的數(shù)倍，在同等電壓下，鋰離子電容僅需很少的并聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)足額功率輸入/輸出。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的主回路示意圖；圖2為本專利技術(shù)的控制回路示意圖；圖中：1-儲(chǔ)能部分、2-儲(chǔ)能柜、3-邏輯開關(guān)、4-控制部分、5-儲(chǔ)能系統(tǒng)柜、6-變流柜。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1：本專利技術(shù)的替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括以鋰離子電容作為儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能部分1，該儲(chǔ)能部分1如圖1所示，由若干個(gè)鋰離子電容單體經(jīng)串并聯(lián)得到鋰離子電容模組，再由若干個(gè)鋰離子電容模組經(jīng)串并聯(lián)得到。本實(shí)施例采用16個(gè)鋰離子電容單體2并8串聯(lián)成鋰離子電容單體組，再4個(gè)鋰離子電容單體組串聯(lián)成鋰離子電容模組，再8個(gè)鋰離子電容模組串聯(lián)成得到一個(gè)儲(chǔ)能部分1，共計(jì)有512個(gè)鋰離子電容單體。單體電芯工作電壓范圍為2.2～3.8VDC，額定充放電電流為400A，一個(gè)儲(chǔ)能部分1的工作電壓范圍為564VDC—973VDC，儲(chǔ)藏電量為9KWH，額定充放電電流可達(dá)1600A。具體可以根據(jù)客戶要求更改電容端串并聯(lián)方式，以達(dá)到各種電量?jī)?chǔ)存要求。儲(chǔ)能部分1主回路上連接有可使其實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)能量的吸收并對(duì)車輛進(jìn)行供電的電氣部分，且與電氣部分共同設(shè)置在儲(chǔ)能柜2內(nèi)，儲(chǔ)能柜2并聯(lián)設(shè)置有若干個(gè)，本實(shí)施例為4個(gè)，分別為1#儲(chǔ)能柜、2#儲(chǔ)能柜、3#儲(chǔ)能柜、4#儲(chǔ)能柜，并聯(lián)成儲(chǔ)能柜組。以1#儲(chǔ)能柜為例，在儲(chǔ)能部分1主回路上連接的電氣部分包括電流傳感器TA1，主接觸器KM1，熔斷器FU1，以及與主接觸器KM1并聯(lián)的預(yù)充電接觸器KM6和預(yù)充電電阻R1。電氣部分還包括設(shè)置于儲(chǔ)能柜組回路上的邏輯開關(guān)3。電氣部分連通變流柜6內(nèi)的DC/DC變換器，變流柜6設(shè)置于配電房?jī)?nèi)，且與地鐵電網(wǎng)連接。該系統(tǒng)還包括控制部分4，可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù)作用。包括CMS電容管理系統(tǒng)(CapacityManagementSystem)，該CMS電容管理系統(tǒng)由低壓部分24VDC供電，并對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。所述儲(chǔ)能柜2、邏輯開關(guān)3和控制部分4設(shè)置于儲(chǔ)能系統(tǒng)柜5內(nèi)。其中，邏輯開關(guān)3可根據(jù)需求選擇手動(dòng)閘刀開關(guān)或斷路器。本專利技術(shù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)工作原理如下：a、儲(chǔ)能系統(tǒng)充電過(guò)程地鐵車輛采用剎車制動(dòng)減速產(chǎn)生的能量經(jīng)變流柜6內(nèi)的DC/DC變換器回收，向設(shè)置于地鐵站臺(tái)配電房?jī)?nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。由CMS電容管理系統(tǒng)控制閉合預(yù)充電接觸器，待主接觸器兩端電壓均衡后閉合主接觸器，此時(shí)外部電壓即可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)存系統(tǒng)中儲(chǔ)能部分1的充電過(guò)程，在充電過(guò)程中，CMS電容管理系統(tǒng)可以全程監(jiān)控儲(chǔ)存系統(tǒng)的工作參數(shù)。b、儲(chǔ)能系統(tǒng)放電過(guò)程儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)變流柜6內(nèi)的DC/DC變換器釋放能量向地鐵車輛提供動(dòng)力。由CMS電容管理系統(tǒng)控制閉合預(yù)充電接觸器，待主接觸器兩端電壓均衡后閉合主接觸器，此時(shí)鋰離子電容能量?jī)?chǔ)存本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：該儲(chǔ)能系統(tǒng)包括以鋰離子電容作為儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能部分，該儲(chǔ)能部分通過(guò)其主回路上的電氣部分連接變流柜，變流柜與地鐵電網(wǎng)連接，該系統(tǒng)還包括可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)起到監(jiān)測(cè)、控制作用的控制部分。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：該儲(chǔ)能系統(tǒng)包括以鋰離子電容作為儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能部分，該儲(chǔ)能部分通過(guò)其主回路上的電氣部分連接變流柜，變流柜與地鐵電網(wǎng)連接，該系統(tǒng)還包括可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)起到監(jiān)測(cè)、控制作用的控制部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)能部分(1)由若干個(gè)鋰離子電容單體經(jīng)串并聯(lián)得到鋰離子電容模組，再由若干個(gè)鋰離子電容模組經(jīng)串并聯(lián)得到。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)能部分主回路上連接的電氣部分包括電流傳感器、主接觸器、熔斷器、與主接觸器并聯(lián)的預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)能部分、電流傳感器、主接觸器、熔斷器、預(yù)充電接觸器和預(yù)充電電阻設(shè)置于儲(chǔ)能柜內(nèi)，所述儲(chǔ)能柜并聯(lián)設(shè)置有若干個(gè)，在并聯(lián)設(shè)置的若干儲(chǔ)能柜的回路上設(shè)置有邏輯開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述替代軌道交通制動(dòng)電阻的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)能柜、邏輯開關(guān)、控制部分設(shè)置于儲(chǔ)能系統(tǒng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁亞青，沈道安，周凱，呂賓，帥長(zhǎng)桂，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海展梟新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海,31
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