中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：由于具有安全、環(huán)保、節(jié)約能源、占地較少等特點(diǎn)，軌道交通逐漸成為人們出行的主要交通模式，近幾年發(fā)展較快。儲(chǔ)能技術(shù)在軌道交通行業(yè)的發(fā)展中也占有一席之地，列車(chē)可以通過(guò)儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)存電能，在無(wú)接觸網(wǎng)或緊急情況下釋放電能，以保證正常行駛。地鐵和城際高鐵應(yīng)用較為廣泛。
地鐵
地鐵能量回收是一種大功率、高頻次的應(yīng)用場(chǎng)景，目前應(yīng)用較為廣泛的是再生制動(dòng)能量吸收利用。當(dāng)制動(dòng)能量不能被本車(chē)吸收時(shí)，牽引網(wǎng)電壓上升，上升到一定程度后，牽引變電所中再生制動(dòng)能量吸收裝置投入工作，吸收再生電流，使車(chē)輛再生電流穩(wěn)定。目前，再生能量吸收裝置可分為電阻消耗型、電容儲(chǔ)能型、飛輪儲(chǔ)能型、逆變回饋型，各類(lèi)型裝置對(duì)比如表所示。目前電容儲(chǔ)能型和飛輪儲(chǔ)能型較為常用。
各類(lèi)型再生能量吸收裝置對(duì)比
飛輪儲(chǔ)能
地鐵列車(chē)進(jìn)站回收的電能通過(guò)電阻放熱方式消耗，存在資源浪費(fèi)，飛輪儲(chǔ)能具有響應(yīng)快、頻次高、可靠性高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可以很好地解決這些問(wèn)題。
2019 年，國(guó)產(chǎn) GTR 飛輪儲(chǔ)能裝置北京地鐵房山線廣陽(yáng)城站正式實(shí)現(xiàn)商用。該裝置由單臺(tái)功率333 kW 的飛輪 1 組 3 臺(tái)組成 1 MW 飛輪，當(dāng)?shù)罔F列車(chē)進(jìn)站剎車(chē)時(shí)，可以利用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)制動(dòng)過(guò)程中的能量。
美國(guó)多個(gè)地鐵站已經(jīng)對(duì)飛輪儲(chǔ)能進(jìn)行了示范，能夠?qū)崿F(xiàn) 20%~30%的節(jié)能效果。洛杉磯地鐵于2014 年 8 月安裝了基于飛輪的儲(chǔ)能變電站（wayside energy storage substation，WESS），WESS 部署了 2 MW 的系統(tǒng)，充/放電時(shí)間 15 s，容量 8.33 kW·h，由 4 個(gè)飛輪模塊組成，每個(gè)模塊由4 個(gè)獨(dú)立的飛輪單 元 組 成 。該 儲(chǔ) 能 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 后 ， 每 天 可 節(jié) 省10%~18%的牽引電力能源。
超級(jí)電容儲(chǔ)能
超級(jí)電容儲(chǔ)能具有高功率、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，也可回收制動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量再利用。目前，國(guó)內(nèi)該項(xiàng)技術(shù)剛剛起步，仍處于實(shí)驗(yàn)階段，如廣州地鐵 6 號(hào)線配備了超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置并正式掛網(wǎng)運(yùn)行，系統(tǒng)額定功率達(dá)到 1.4 MW，具備對(duì)直流電網(wǎng)的穩(wěn)壓作用，可以緩解高頻次列車(chē)啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)直流的電壓波動(dòng)。超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)由連接單元、變換器超級(jí)電容器組成，在全球多個(gè)城市的地鐵中得以應(yīng)用，如西班牙馬德里的地面式儲(chǔ)能系統(tǒng)。北京地鐵 5 號(hào)線也配置了總?cè)萘?69.64 F，最高電壓 515.2 V 的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有減少牽引電量、提高地鐵舒適度等特點(diǎn)。
城際高鐵
城際高鐵儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要作用是降低能耗、牽引列車(chē)、制動(dòng)能量回收、降低峰值功率等。鐵路行業(yè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為地面儲(chǔ)能系統(tǒng)和車(chē)載儲(chǔ)能系統(tǒng)，其中車(chē)載儲(chǔ)能系統(tǒng)主要安裝在列車(chē)內(nèi)，用于存儲(chǔ)列車(chē)內(nèi)部的回收能量，所需功率小于地面儲(chǔ)能系統(tǒng)。
各國(guó)對(duì)于鐵路儲(chǔ)能系統(tǒng)均進(jìn)行了較深入的研究。MITRAC Energy Saver Unit 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)可以裝載在列車(chē)上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)比普通列車(chē)節(jié)能 30%。德國(guó)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)車(chē)組上使用的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在一定程度上降低了CO2 排放量和減排成本。在地面儲(chǔ)能方面，日本和意大利的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅可以調(diào)峰、降成本，而且接近70%的再生能量均得到回收再利用。
飛輪用于儲(chǔ)能系統(tǒng)要早于電池和超級(jí)電容器，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的高速儲(chǔ)能系統(tǒng)以飛輪為元件，可以很好地控制直流電壓、抑制波動(dòng)，在紐約、里昂等地方均有應(yīng)用。
電池儲(chǔ)能電壓波動(dòng)更小、自放電率較低，同時(shí)可提供較大容量。東日本旅客鐵道公司和龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司是開(kāi)發(fā)動(dòng)力單元的主要公司，東日本旅客鐵道公司和西日本旅客鐵道公司均對(duì)電池儲(chǔ)能裝置有所研究，其開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于湖西線至北陸本線的列車(chē)上，保證了列車(chē)的電力供應(yīng)，改善了列車(chē)的運(yùn)行條件、舒適程度。特斯拉公司作為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的巨頭，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)也有所研究，圖 為配置在日本大阪 Kintetsu 火車(chē)線路上的儲(chǔ)能系統(tǒng)。作為備用電源，該系統(tǒng)可在列車(chē)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或電網(wǎng)停電時(shí)使列車(chē)運(yùn)行到安全地點(diǎn)。
俄羅斯鐵路部門(mén)計(jì)劃部署 10 MW·h 的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以幫助俄羅斯鐵路網(wǎng)絡(luò)更快更順暢地運(yùn)行。
我國(guó)地鐵線路上也有配備儲(chǔ)能系統(tǒng)。中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司在輕軌上加裝磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，可以增加列車(chē)?yán)m(xù)航里程，充電時(shí)間較短，應(yīng)用前景廣闊。
