Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

МОСКОВСКИЙ МЕТРОПОЛИТЕН


Версия для печати
Обсудить в форуме

Накопители энергии для Московского метро

В настящее время в Европе, США и Японии наблюдается смена стратегии развития в области энергобезопасности и внедрение новых стандартов цифровой энергетики. Российский университет транспорта (МИИТ) в партнерстве с ведущими российскими предприятиями – производителями электротехнической отрасли и при поддержке Московского метрополитена проводит большую работу в этом направлении.

Примером может служить компания «Электропривод и силовая электроника» (ЭЛСИЭЛ), которая в прошлом году провела испытания накопителя большой мощности на основе суперконденсаторов.

О реализации этого проекта мы попросили рассказать профессора РУТ МИИТ доктора технических наук М.В. Шевлюгина, и первого заместителя директора ЗАО «ЭЛСИЭЛ» А.В. Кузькина.

Накопители энергии для Московского метро
Накопители энергии для Московского метро
Накопители энергии для Московского метро
Накопители энергии для Московского метро
Накопители энергии для Московского метро
Накопители энергии для Московского метро
Накопители энергии для Московского метро
Полным ходом взят курс на создание распределенной энергетической сети, в которой генерация, хранение и диспетчеризация электроэнергии осуществляется не только крупными государственными учреждениями, но и с помощью частной инициативы. Созданные предпосылки позволяют в перспективе осуществить качественный переход к новой интеллектуальной сбалансированной системе обмена электроэнергией между всеми ее участниками на принципах рыночного саморегулирования.

В такой гибкой системе риски, связанные с дефицитом или избытком мощностей, возможным ухудшением качества характеристик питания или даже авариями, практически исключены, поскольку распределяются между всеми участниками. Одним из ключевых элементов такой системы являются накопители электроэнергии на основе аккумуляторных батарей или суперконденсаторов, применение которых позволяет нивелировать колебания в сети и выровнять потребление по нагрузкам.

В России теме развития энергетики тоже уделяют достаточное внимание и под руководством Российского университета транспорта (МИИТ) проводят научные исследования по разработке оптимальной структуры энергетических накопителей для нужд, в первую очередь, метрополитена – как самого сложного объекта с точки зрения энергетики.

Высокий темп жизни мегаполиса накладывает свои высокие требования на всю транспортную систему. Ежегодная задача по увеличению численности пассажиропотока может быть решена как за счет увеличения количества составов, так и за счет роста их средней скорости движения. Чтобы достигнуть эту амбициозную цель, необходимо сделать многое: провести оптимизацию и уплотнение графиков движения составов, изменить их профиль скоростей, сократить время остановок на станциях и повысить вместимость пассажиров. Эти задачи реализуются во многом благодаря слаженной работе и вниманию сотрудников всей транспортной инфраструктуры. Одним из ярких решений является применение нового поезда «Москва» c расширенным на 12% дверным проемом и увеличенной на 20% вместимостью пассажиров по сравнению с традиционными моделями поездов типа «Ока».

Рост интенсивности движения поездов приводит к увеличению динамики их разгона и торможения, что в свою очередь порождает рост числа экстремальных режимов в работе всего электрооборудования и отрицательно сказывается на его ресурсе и сроке службы. Подобные режимы эксплуатации накладывают дополнительные требования по надежности на работу всех устройств и их отказоустойчивости в условиях нестабильных параметров питающей сети, что ведет к избыточному завышению их стоимости и использованию неоптимальных технических решений.

Так, например, далеко не вся энергия при электродинамическом (рекуперативном) торможении поезда распределяется между остальными составами, а выделяется на его возимых резистивных элементах в виде дополнительного тепла и оказывает существенное влияние на нагрев воздуха как в туннелях, так и на станциях метро. Для сравнения: при каждой остановке поезда выделяется столько же энергии, сколько необходимо для поддержания нормальной температуры в небольшой квартире зимой в течение суток.

Подобные вызовы требуют пересмотра существующих подходов к обеспечению надежных и комфортных условий для пассажиров. А в преддверии напряженного периода, связанного с проведением чемпионата мира по футболу в России, это становиться просто необходимостью. Нагрузка на всю транспортную систему может возрасти в несколько раз, и для обеспечения ее надежной и безотказной работы необходимо обеспечить энергетическую безопасность за счет применения резервирования и создания буферов накопления электроэнергии.

Помимо решения краткосрочной задачи в перспективе с помощью накопителей энергии можно практически отказаться от применения традиционных неэффективных решений (например, резисторных схем при электродинамическом (рекуперативном) торможении поезда). Запасенная избыточная энергия будет повторно использоваться в момент дефицита мощности и тем самым будет обеспечивать прямую экономию потребления электроэнергии от тяговой подстанции. Сглаживание колебаний в тяговой сети приведет к выравниванию энергетического баланса между потребителями и снизит риски выхода из строя электрооборудования, а значит, исключит потери времени и расходы по ремонту не только самой техники, но и восстановлению штатного функционирования всей транспортной инфраструктуры.

Принимая во внимание общую положительную оценку экономического эффекта, Российский университет транспорта (МИИТ) при поддержке Московского метрополитена, начиная с 2012 года, начал проводить экспериментальные работы по анализу работы накопителей электроэнергии неуправляемого типа на тяговых подстанциях Т-23 и Т-24 «Филевской» линии. В результате собранные за двухлетний период наблюдений данные позволяют провести сравнение показателей работы тяговых подстанций и самих накопителей энергии, оценить влияние токов рекуперативного торможения на перераспределение энергообмена в системе тягового электроснабжения, а также определить загрузку фидеров.

На примере работы накопителя в течение двух минут видно, какой положительный эффект он привносит в работу тяговой подстанции, сглаживая все пики сети. Отрицательный ток накопителя подразумевает его заряд, а положительный соответственно – разряд. Общий ток потребления складывается из тока тяговой подстанции и тока накопителя.

Мониторинг начальной эксплуатации показал, что установка накопителя на Т-23 позволил снизить просадку напряжения на шинах тяговой сети, частично сгладить график энергопотребления и повысить общую энергетическую надежность тягового электроснабжения Мос­ков­ского метрополитена.

В результате применения стационарных накопителей удалось снизить пиковую потребляемую мощность на 13,4% и обеспечить прямую экономию электроэнергии в пределах от 2,5% до 6,8%. Если проводить расчет экономической целесообразности применения только по данному показателю, не принимая во внимание косвенные положительные факторы от внедрения, то время полной окупаемости одного накопителя будет находиться в пределах 5–7 лет, что является хорошим показателем в энергетической отрасли.

В настоящий момент Российский университет транспорта (МИИТ) в партнерстве с ведущими российскими предприятиями – производителями электротехнической отрасли продолжает работы в этом направлении. Прорабатывает техническое решение о применении накопителя управляемого типа на основе элементов литийионных батарей (SSKgroup) и современных суперконденсаторов («ТЭЭМП»), отличительной особенностью которого является наличие преобразователя электроэнергии российской разработки на основе силовых полупроводниковых приборов. Применение преобразователя в составе накопителя позволяет не только значительно увеличить эффективность использования аккумуляторных батарей или суперконденсаторов, но и существенно продлить срок службы элементов за счет защиты их от внешних возмущений по току и напряжению.

Так, например, компания «Электропривод и силовая электроника» (ЭЛСИЭЛ) в прошлом году провела испытания накопителя мощностью 1,5 МВт и энергией 11 Мдж на основе суперконденсаторов. При этом общий вес установки не превысил 1000?кг. Уже сейчас можно констатировать, что применение новых современных решений позволяет значительно повысить общую эффективность работы накопителя и улучшить его параметры в части мощности, энергоемкости, быстродействия, массогабаритных показателей и, конечно же, стоимости.

Потенциал применения накопителей огромен. Использование промежуточных буферов хранения электроэнергии поможет выровнять суточные колебания в сети, высвободить дополнительные мощности, не проводя замену и модернизацию оборудования на станциях, обеспечить бесперебойную работу всей энергосети за счет распределенной системы хранения электроэнергии. Последнее особенно актуально для стратегических и ответственных потребителей, таких как высокоточное инновационное производство или больница с хирургическим отделением, где вопрос некачественного питания оборачиваются большими потерями и, к сожалению, не всегда материальными.

В целях создания прорывных технологий, которые имеют высокий потенциал применения на международной арене, России требуется делать ставку на интеллектуальный подход достижения эффективной экономики. Вкладывая средства в современные инновационные подходы, Россия обеспечивает задел для развития и перехода от ресурсно-сырьевой модели экономики к экономике типа SMART, где основным товаром становится эффективные интеллектуальные решения.

Применение накопителей энергии позволит не только решить вопросы повышения качества промышленных сетей и прямой экономии в средней перспективе, но и оптимизировать энергопотребление, повысить энергобезопасность в целом, а также создать спрос на наукоемкие технологии, стимулируя развитие экономики за счет конкурентных прорывных решений отечественных производителей.

© Евразия Вести V 2018



V 2018

Евразия Вести V 2018

Масштабная программа развития метрополитена – основа транспортной инфраструктуры столицы

Самый комфортный и современный транспорт столицы

Инновационные технические решения для городского транспорта

Московский транспорт: цели, задачи, перспективы

Сегодня и завтра

Метрополитен - визитная карточка современного города

Современные технологии на службе безопасности метрополитена

Техническая оснащенность и безопасность движения - основа надежности метрополитена

Противопожарная защита на объектах метрополитена

В электродепо «Северное» прошел митинг в честь Дня Победы

ИНТЕРМЕТРО-2017: уникальная площадка для специалистов метро

Комплексная диагностика инфраструктуры метрополитенов

Подземное пространство должно быть не только красивым, но и технологичным

Аспекты импортозамещения

Новые решения и новые партнеры Логоса

Крепнет сотрудничество ПФ «Логос» с ИЦ «Сколково»

Новые виброзащитные конструкции верхнего строения пути

Оптика на страже безопасности пассажиров

Услуги ООО «ТОП-Сервис» для Московского метрополитена

Подтверждая репутацию надежного делового партнера

Подземное пространство в Москве может использоваться более эффективно

Решения Hilti для метростроения

Stadler - комфорт, скорость, надежность!

Сохранение и развитие городского электрического транспорта

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2018 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести