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時間:2020-10-13 來源:新京報 作者:劉洋

新京報:北交大團隊研發世界首套城軌回收能量裝置 為地鐵節能減排

如何降低地鐵的供電能耗?地鐵運行時突然停電怎麼辦?新京報記者今日從北京交通大學獲悉,該校成功自主研發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,還能夠在供電系統突發故障時,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電千度左右

據北交大介紹,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試驗。該裝置由電氣工程學院楊中平&林飛實驗室自主研發,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果表明,夜間單車運行時,每趟節能率均能達到20%。該裝置工作日每日節能約1500度電,週末每日節能約900度電。如果按照節約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,週末每日減排0.88噸二氧化碳。

據實驗室負責人楊中平教授介紹,2016年,他帶領團隊師生研發了我國首套200kW及1MW地面超級電容儲能系,並在北京地鐵八通線成功運行。目前,該儲能裝置已在國內多條地鐵線路投運,節能效果顯著。本次試驗成功的混合儲能裝置,是繼2016年研發的超級電容儲能系統的第二代產品,相較第一代純超級電容儲能系統,平均每天可多節電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上還節約了成本。

新京報記者從北交大瞭解到,今年9月底,在北交大召開的交流會上,交通運輸部科學研究院專家庫聘任專家、北京市地鐵運營有限公司原副總工程師兼設備部副部長黃旭虹表示,如果沒有地面吸收裝置,多餘的能量會變成災害,比如,地鐵製動盤磨損嚴重,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能技術,如超級電容、飛輪等,但這些都對中國引進有所限制。之前北京地鐵運營方曾考慮過用國外產品,甚至在變電所預留了節能設備的位置,但是光一個站的超級電容設備就要600萬元,成本畸高。

北京市地鐵運營有限公司技術部副部長李宇傑表示,節能是北京“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度高温中蹲守地鐵站試驗

圖為團隊在實驗中。學校供圖

據研發團隊介紹,從科研立項、理論研究、系統建模與仿真、軟硬件設計、樣機的研發,再到設備的安裝、掛網試驗,都有學生的深度參與,從立項開始,同學們就放棄了寒暑假、國慶等節假日,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據。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,等最後一班列車停運後,進去利用一班地鐵試驗,凌晨4點趕在地鐵運營前結束工作。因為地鐵站離學校較遠,試驗階段,他們就住在地鐵站外的旅館裏。回去簡單休整後,第二天一早9、10點鐘起牀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、調試,7月27日夜裏,團隊正式掛網試驗,當時特別緊張。”楊浩豐對每一個時間節點都記得很清楚。當時正值暑期,地鐵站變壓室裏沒有空調,加之變壓設備的高温,他們穿着勞保服在將近40度的高温中試驗,特別悶熱,成員們身上的衣服也是濕了又幹,幹了又濕。但第一次掛網時,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,“當時我們都激動壞了,我還問這就成功了?是成功了嗎?”

研發團隊的博士研究生劉宇嫣説,“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。”

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