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:


 

ЭЛТРАНС 2009


Версия для печати
Обсудить в форуме

Эффективное направление энергосберегающих технологий

С каждым днем становятся все актуальнее темы эффективного развития экономики и защиты окружающей среды. В России грядет глобальная модернизация в различных областях производств, на транспорте, в строительстве, жилищно-коммунальном секторе. В то же время остро ощущается нехватка четких механизмов комплексного и системного применения технологий, эффективно снижающих расход энергоресурсов и уменьшающих вредные выбросы в окружающую среду. О перспективных технологиях повышения энергоэффективности и надежности тягового электроснабжения метрополитенов рассказывает Главный специалист Департамента развития бизнеса ООО «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ» Мария Петровна Бычкова.

Эффективное направление энергосберегающих технологий
Эффективное направление энергосберегающих технологий
Эффективное направление энергосберегающих технологий
Одной из сфер деятельности нашей компании является внедрение энергосберегающих технологий, при этом мы предлагаем конкретные решения с использованием передовых научных разработок. Реальным, эффективным средством энергосбережения и повышения надежности работы для метрополитенов и другого городского электротранспорта со схожими параметрами является применение накопителей электроэнергии на базе суперконденсаторов. Использование данного оборудования актуально и необходимо по следующим причинам:

– реостатное торможение, традиционно используемое на электротранспорте, переводит энергию торможения в тепло. Если же обеспечить преобразование кинетической энергии, накопленной электротранспортом во время движения по участку, в электрическую энергию рекуперативного торможения, то, по оценкам различных экспертов, можно сократить электропотребление на тягу на 20–40%. Реальная эффективность применяемого сейчас рекуперативного торможения, когда энергия перекачивается в тяговую сеть, не превышает 8– 10%. Это обусловлено тем, что не всегда есть приемники этой энергии на необходимом расстоянии от рекуперирующего электротранспорта, что в свою очередь приводит к недопустимому повышению напряжения в линии и переходу на реостатное торможение. Рекуперирование энергии в сеть на тяговых подстанциях является сложным и дорогим решением, при этом гармонические составляющие, возникающие при работе инверторов, существенно ухудшают качественные параметры высокой сети (10 кВ). Выходом из ситуации становится использование накопителей энергии, которые позволят обеспечить прием избыточной энергии электрической рекуперации, ограничить напряжение в линии, тем самым увеличив возможности по использованию электрической энергии рекуперации в межпоездном обмене;

– режим работы электротранспорта метрополитена отличается высоким расходом энергии при разгоне и движении в режиме тяги и невысоким при движении в установившемся режиме и на выбеге. Мощность тяговых подстанций рассчитывается с учетом возникновения пиковых нагрузок. Поэтому их оборудование имеет излишнюю установленную мощность, значительно превышающую среднюю мощность потребления. Тем не менее, часто в фидерной зоне подстанции могут совпадать стадии разгона нескольких поездов, что приводит к потреблению больших токов и существенному падению напряжения в сети. Сильные провалы напряжения приводят к невозможности обеспечения необходимой мощности и остановкам движения;

– кроме того, важным вопросом является обеспечение безопасности перевозочного процесса при возникновении непредвиденных отключений электроэнергии питающих подстанций. При экстренной остановке поезда в туннеле пассажирам приходится пешком идти до ближайшей станции метро или длительное время ждать восстановления питания.

Системы накопителей могут быть как бортового, так и стационарного исполнения. С учетом анализа технико-экономической эффективности для обоих вариантов установки накопителей мы считаем, что для метро предпочтителен вариант установки стационарных накопительных систем. В первую очередь это связано с незначительной разницей в цене систем накопителей для подстанций и бортовых систем накопителей для подвижного состава при значительной разнице в количестве подстанций и используемых моторвагонов. Таким образом, получение практически аналогичного экономического эффекта связано со значительно большими капитальными вложениями и техническими трудностями по оборудованию всего парка подвижного состава накопительными системами.

Стационарные системы накопителей могут устанавливаться на подстанциях и в серединах фидерных зон. Установка в середине фидерных зон будет способствовать лучшей стабилизации напряжения в сети по сравнению с вариантом установки на подстанциях, однако в условиях метро стационарные системы накопителей рационально размещать именно на подстанциях, поскольку разгон и торможение поездов осуществляются преимущественно возле подстанций. Кроме того, на подстанциях лучшие технические условия для размещения данного оборудования.

Долгое время ограничением к применению электрохимических накопителей электроэнергии на подстанциях были их габаритные размеры и недостаточная мощность. Однако в последние годы в связи с совершенствованием и развитием технологий производства суперконденсаторов эти ограничения сняты. Во многих городах мира уже проходят испытания и успешно внедряются системы накопителей для городского электротранспорта. Передовиком при внедрении этих энергосберегающих технологий является, конечно же, Япония. Далее речь пойдет именно о последних японских разработках в этой области – стационарных системах накопителей BPS, которые уже прошли успешные испытания в 2007 г. и сейчас установлены на подстанциях муниципального метро города Осака. Предусмотрено внедрение пилотного проекта по установке систем BPS на подстанциях Метрополитена Нью-Йорка.

Используемые в данных системах суперконденсаторы значительно превосходят по удельной плотности энергии по объему/по массе, а также другим ключевым показателям суперконденсаторы отечественных и зарубежных производителей. Блоки суперконденсаторов подключаются непосредственно к линии, без использования каких-либо преобразователей, что приводит к значительному снижению стоимости установки, практически не влияя на характеристики работы системы, простоте монтажа и подключения к линии, при этом не нужно отключать подстанцию и останавливать движение поездов. Помимо этого, данные системы очень компактны и могут быть установлены даже на пассажирской платформе.

Специалистами нашей компании был выполнен расчет экономической эффективности использования стационарных накопительных систем BPS применительно к Кольцевой линии Московского метрополитена. Согласно этому расчету срок окупаемости проекта с учетом дисконтирования составляет 4 года. При этом в расчетах приняты минимальные эффекты по снижению электропотребления и присоединительной мощности.

Доходная часть проекта по установке систем накопителей BPS складывается из двух основных составляющих.

Во-первых, снижение электропотребления за счет расширения возможностей по использованию энергии рекуперации. Основным фактором, который ограничивает возможности выдачи энергии рекуперации в сеть, как уже было сказано выше, является уровень напряжения в линии. Применение систем накопителей BPS на подстанциях метрополитена позволяет за счет заряда и разряда конденсаторов эффективно регулировать уровень напряжения в цепи питания транспортных средств. В среднем экономия электроэнергии на подстанциях метро Осака за счет увеличения возможностей по использованию энергии рекуперации составляет 20–30% от общего электропотребления подстанциями. Для Кольцевой линии Московского Метрополитена экономия электроэнергии при применении систем BPS составит 15 000–22 000 МВт*ч/год.

Во-вторых, уменьшение установленной мощности. Согласно Постановлению Правительства г. Москвы от 24 февраля 2009 г. № 130-ПП «Об утверждении Положения о высвобождении присоединенной мощности и технологическом присоединении новых потребителей к распределительным электрическим сетям в городе Москве в счет высвобожденной мощности», проект по установке систем накопителей BPS на тяговых подстанциях может рассматриваться как «Программа по высвобождению присоединенных электрических мощностей». Тариф 2009 года на присоединенные мощности в Москве для зон, в которых расположены подстанции Метрополитена составляет от 81 до 102 тыс.руб./кВА (без НДС). В среднем, на подстанциях метро Осака было достигнуто снижение установленной мощности каждой подстанции на 180–300 кВт при мощности накопителей 225–600 кВт*ч и установленной мощности подстанций 2000–2500 кВт. Таким образом, принимая во внимание опыт метрополитена г. Осака, только для 6 подстанций Кольцевой линии Московского метрополитена при реализации проекта будет высвобождено порядка 1500 кВА присоединенных мощностей, которые могут быть использованы как для нужд самого метрополитена, так и для подключения новых потребителей.

Установка систем накопителей BPS будет иметь также важные дополнительные положительные эффекты:

Во-первых, повышение надежности работы метрополитена и безопасности пассажиров. Стационарные системы накопителей BPS спроектированы с таким расчетом, чтобы в случае аварийного отключения электроснабжения подстанции обеспечить возможность более чем 70 поездам проехать в зоне ее питания за счет энергии разряда накопителя при скорости 25км/ч с незначительным ограничением электропитания внутреннего оборудования поездов. Данные цифры были подтверждены при испытаниях систем BPS для накопителя емкостью 800 А*ч и мощностью 600 кВт*ч. Также за счет энергии разряда накопителя обеспечивалось питание систем управления движением поездов при общем отключении электропитания.

Во-вторых, предотвращение провалов напряжения в линии в часы пик за счет разряда накопителя. В метро г. Осака за счет установки стационарных накопительных систем BPS минимальный уровень напряжения в линии был не ниже 700 В при номинальном напряжении линии 750 В. До установки систем BPS напряжение в линии падало ниже 600 В.

Кроме того, при строительстве новых линий метрополитена следует учитывать, что стационарные накопительные системы BPS могут использоваться вместо подстанций, что значительно сокращает капитальные затраты на строительство и площадь, необходимую для размещения распределительного устройства.

Таким образом, применение стационарных накопителей энергии на базе суперконденсаторов нового поколения для системы электроснабжения метрополитенов является целесообразным как с технической, так и с экономической точек зрения.

© Евразия Вести X 2009







X 2009

Евразия Вести X 2009

Дальнейшее совершенствование железнодорожной отрасли страны

Время высоких скоростей

Патриарх электрификации

«ЭЛТРАНС»: приоритетные программы развития железнодорожного транспорта и международного сотрудничества

Электрифицированный полигон железных дорог

Инновации на службе электрификации

На пути становления научно-образовательного комплекса Петербургского государственного университета путей сообщения

Инновационное развитие Российских железных дорог

Современные разработки ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» для железнодорожного транспорта

Новые подходы к организации взаимодействия

Новые разработки ЗАО «НПО «Изолятор»

ЗАО «ТРАНСКАТ» - надежный партнер высоких скоростей

Централизация оперативного управления системой электроснабжения железнодорожного транспорта

Новые технологии для высокоскоростного движения

Перспективная система грозозащиты

На базе традиций к инновациям

«ЭЛТОН» предлагает - качество, надежность, экономичность

Цифровые устройства РЗА для электрифицированных железных дорог

Система коммерческого учета электроэнергии

Возможности системы электроснабжения постоянного тока для пропуска скоростных пассажирских и грузовых поездов повышенного веса

Как сберечь киловатты

Служба надежного и бесперебойного электроснабжения российских железных дорог

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести