城市轨道地面再生制动能量利用装置的系统优化配置研究

Traction power supply system is the important keynote of urban rail energy saving and emission reduction. The system optimized configuration method for urban railway regenerative braking energy utilization equipments will be studied. Main contents include: power flow calculation models of the regenerative braking energy utilization equipments; hybrid AC-DC power flow calculation method of urban rail including stationary regenerative braking energy utilization equipments; system optimized configuration model for sites selection and capacity design of stationary regenerative braking energy utilization equipments and its solution with intelligent search method; studying the evaluation method about the energy-saving efficient of the regenerative braking energy utilization equipments from two viewpoints of practical measurement and calculation. The research of this subject is of great significance for improving regenerative braking energy-saving efficient, reducing the construction and operation cost of urban rail power supply system and shortening payback period of regenerative energy utilization equipments.

牵引供电系统节能是城市轨道节能减排的重点。本课题将对城市轨道地面再生制动能量利用装置的系统优化配置理论和方法进行研究。主要研究内容包括：地面再生制动能量利用装置的供电计算模型；含地面再生制动能量利用装置的城市轨道交直流混合潮流计算方法；城市轨道地面再生制动能量利用装置的选址和容量优化模型的建立与求解；从实测和计算两个角度研究再生制动能量利用装置节能效果的评估方法。课题研究对提高再生制动能量节能效果、降低城市轨道供电系统建设和运营成本，缩短投资回报周期有着重要的意义。

本课题建立了地面再生制动能量利用装置的供电系统潮流计算模型，主要包括包括逆变回馈装置和双向变流装置交直流侧的接口模型；地面储能装置的充放电控制与功率接口模型等。研究了城市轨道供电系统潮流计算算法，包括交直流交替算法和交直流一体化算法，在算法中计及多状态的Bang-bang控制转换。.针对逆变回馈装置的选址和容量优化，提出了不同的选址和容量配置方案并以投资回报周期和再生制动失效率的指标进行评价；针对双向变流装置，结合其下垂特性分析了其容量对系统参数的影响，给出了容量和参数建议值。提出的选址定容方案和容量建议值可为后续工程提供参考。.提出了含逆变回馈装置的城市轨道供电系统的节能效果评估指标，并在广州、青岛等地铁进行实测。提出了储能装置的节能稳压效果指标，并在广州地铁进行了实测验证。再生制动能量利用装置节能效果评估方法和评估步骤可作为后期城市轨道再生制动能量利用装置系统设计的依据。.研发了含再生制动能量利用装置的直流牵引供电仿真平台DCTPS，可模拟不同行车计划下，再生制动能量利用装置的节能效果，并以实测案例修正计算模型。该软件目前已在多家设计院推广使用。