Метрополитен Тип накопителя



Скачать 136.36 Kb.
Дата03.06.2016
Размер136.36 Kb.
Опыт применения накопителей энергии в метрополитенах мира

Таблица применений накопителей в метро



Метрополитен

Тип накопителя

Стадия

Цена

Энергоемкость

Ссылка

Московский метрополитен им. В.И.Ленина

суперконденсаторы

опытные установки на 2 ПС

100 м. р.

13 МДж для 1 ПС

http://www.torgi-mosmetro.ru/torgi/?org=&type=&status=&date1=&date2=&reestr=&predmet=%CD%E0%EA%EE%EF%E8%F2%E5%EB

Бильбао (Испания)

Прямая рекуперация в центральную сеть после конвертации

Опытная эксплуатация 1 установки







http://www.vialibre-ffe.com/pdf/romo_asier.pdf

33% энергии торможения поезда перерабатывается в электричество.



Лос-Анджелес

кинетические накопители

устанавливают на две подстанции

$3 млн. $4.5 млн. federal grant 2009

2 МВт

http://www.elec.ru/news/2012/11/16/metropo...a-kinetich.html

Los Angeles MTA wayside energy storage substation to show a 48% reduction in energy consumption.



Гамбург

кинетические накопители

Опытная эксплуатация на ТП

2007

5 кВт*час, 1000 кВт

http://trainclub.ru/view_blog/stacionarnye...itene_gamburga/

Hamburger Hochbahn (HHA) в зоне тяговой подстанции Окзенцолль линии 1 метрополитена. 353 тыс. кВт*ч в год



Филадельфия

lithium-ion battery

Пилотный проект на подстанции

$1.5 млн.




Philadelphia’s Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA),

http://www.facepla.net/index.php/the-news/tech-news-mnu/676-philadelphia-subway-regenerative-braking



Нью-Йорк

кинетические накопители на борту


Маховик 0,5 т, МГ 2 т. на вагон 2 агрегата – итого 5 т.







http://www.libok.net/writer/12395/kniga/49235/nurbey_gulia/o_chem_umolchali_uchebniki_-_udivitelnaya_mehanika/read/26

около 30 % экономии ээ



Сан-Франциско

Бортовые суперконденсаторы










San Francisco Bay Area Rapid Transit. by almost 83 million kWh per year, reduce demand by more than 19,000 kW, and yield cost savings of about $8.7 million per year.

New York MTA

giga-cell battery for wayside energy storage and


Пилотный проект

$4 млн. federal grant in 2010




New York MTA is partnering with the New York State Energy Research and Development Authority

(NYSERDA) on pilot projects to field test a giga-cell battery для придорожной системы хранения энергии



New York MTA

Бортовые суперконденсаторы

Пилотный проект

2010




New York MTA model the potential for on-board energy storage using ultracapacitors

CHINA Hong Kong’s South Island Line

суперконденсаторы

Пилотный проект

Sojitz и Meidensha выиграли ¥25bn контракт

Два по 2 МВт блока.

2012


http://www.railwaygazette.com/news/urban-rail/single-view/view/supercapacitor-energy-storage-for-south-island-line.html

http://www.capacitorindustry.com/why-ultracapacitors-maintain-30-market-growth

снижение энергопотребления на 10% на линии 7,1 км с 5-ю станциями, соединит Admiralty с South Horizons с 2015 


Maxwell Technologies, Inc. для поездов Bombardier

Бортовые суперконденсаторы

Пилотный проект




2012

20-30% снижение потребления

Метро городов New York, London, Paris and Lyon

кинетические накопители Kinetic Traction Systems

Пилотные проверки




2011

200 kW


USA: Kinetic Traction Systems. The technology has been tested.

http://www.railwaygazette.com/news/single-view/view/flywheel-firm-launches.html



Los Angeles MTA


кинетические накопители


Демонстрационный проект

$4.5 млн. федеральный грант

in 2009

http://www.apta.com/resources/statistics/Documents/Transit-Clean-Technology.pdf

testing during this demonstration project is expected to

show a 48% reduction in energy consumption.32


Oregon’s TriMet

Бортовые суперконденсаторы




$4.2 млн. федеральный грант

2010

to install twenty on-board energy storage units (capacitors) on its light rail vehicles, saving an additional 70,000 kWh each year for each equipped train.

urban railways in London, New York, Lyon, Paris and Tokyo

Urenco Power Technologies Ltd

Демонстрационные проекты




2004

RATP in Paris на ПС Fort d'Aubervilliers линии 7.

Серия испытаний на лондонском метро состоялась в 2000-01 годах на 2,8 км испытательном треке между Южной Ealing и Northfields. Три 100 кВт KESS устройств, подключенных параллельно были установлены на подстанции Northfields, и три 1996 юбилейной линии автомобилей с системой рекуперативного торможения были использованы для испытаний.



experimental trolleybus route in Hong Kong, at stations in Japan

Urenco Power Technologies Ltd

Демонстрационные проекты




2004

При настройке с соответствующим интерфейсом сила тяги и контроля логики, KESS формирует интегрированную UPT Trackside Energy Management System (TEMS), которая добилась коммерческого успеха в Северной Америке и Европе. Bespoke TEMS были также разработаны для экспериментальной троллейбусного маршрута в Гонконге, и при условии бесперебойного питания на станции в Японии.

Macau

Li-ion батареи Hitachi







2012

http://www.railwaygazette.com/news/urban-rail/single-view/view/energy-storage-offers-macau-metro-10-saving.html

Long Island Rail Road

кинетические накопители


Пилотный проект на LIRR's West Hempstead line

$5,2 млн.

2009

http://www.railwaygazette.com/news/single-view/view/new-york-orders-fly-wheel-energy-storage.html

Для продолжения успешных тестов прошедших на Far Rockaway line в 2002.

Pentadyne flywheel system


London Underground network Piccadilly line

кинетические накопители Urenco Power Technologies


2-я стадия проекта

£660000

2002.

1 MW установка

выдавать 7,3kWh на мощности 3,2MW при торможении.


Project Manager Roger Walton suggested that a network-wide installation could cut the metro's energy bill by £111m over 25 years. Chief Engineer Keith Beattie said LU was drawing 200MWh a day, of which between 90 and 100MWh was in the peak periods. With 380 trains carrying an average of 3 million passengers per day across the 498km network, LU currently spends £40m to £45m a year on traction power.

A typical LU train draws 10kWh, peaking at 2,3MW when accelerating, and can regenerate 7,3kWh at 3,2MW when braking. A 1MW installation could recover up to 40% of braking energy, giving a payback period of around four years at the current price of £0,06 per kWh.

Given the current uncertainly over the future structure of LU under the Public-Private Parternship, Walton was unable to suggest a timescale for any future investment. Маховик может экономить 40% энергии, срок окупаемости 4 года при текущей цене £0,06 за kWh.


London Underground (MTA), Hong Kong Metro, MTA/NYCTA in Coney Island

кинетические накопители


Пилотный проект







NuEnergy’s flywheel energy storage system called “KINMO”.

http://www.nuenergytech.com/product-development/kinmo-flywheel-energy-storage/



New York Power Authority

кинетические накопители


Пилотный проект




2008.

10 скоростных маховиков по 100-KW. Вместе сохраняют 5 кВт*час



installation of a flywheel at a subway station to store electricity from train

regenerative braking.

Работают каждые 2 минуты в пиковые часы.

http://www.eei.org/magazine/EEI%20Electric%20Perspectives%20Article%20Listing/2008-09-01-EnergyStorage.pdf



New York City, Los Angeles, Vancouver, Detroit, Washington DC, San Francisco, Hong Kong, Seoul and Beijing













Names of any current or recent customers: 

The Korean Rail Research Institute (KRRI) has approached KTSi for the installation of two flywheel units for trackside energy storage and recycling. The flywheel unit would be installed on the Gyeongchun Line (Gyeongchunseon) which is the railway line connecting Seoul to Chuncheon in S. Korea

http://www.ongreen.com/deal-marketplace/kinetic-traction-systems-next-generation-flywheel-rail-transport

CHINA

CSR Zhuzhou Electric Locomotive



Бортовые суперконденсаторы

Пилотный проект




2012


CSR Zhuzhou Electric Locomotive has unveiled a prototype light metro trainset which uses supercapacitor energy storage to operate without an external power supply.

Заправка на остановке в течение 30 сек и хватает на 2 км. Регенерация при торможении.

The supercapacitor has a greater power density than lithium-ion batteries, and wireless operation is seen as a cheaper and less visually intrusive alternative to conventional electrification.

Commercial production is envisaged by 2014, with the manufacturer believing the technology could be viable for use in more than 100 smaller and medium-sized Chinese cities.



Alstom Transport and Williams Hybrid Power in

Rotterdam



кинетические накопители

на борту


Пилотный проект




18 January 2013


To test Williams’ energy storage technology on a Citadis tram.

Under the exclusive relationship, the two companies will adapt Williams’ composite MLC flywheel energy storage. Trials will start in 2014, with a view to installing a prototype system on an existing vehicle by the end of that year.



Keln light rail network

кинетические накопители

Пилотный проект




2000

Siemens began trials with a high-speed flywheel on the Keln light rail network last June

Hannover light rail

кинетические накопители

PILLER


Пилотный проект




2004

Hannover light rail operator stra has installed a low-speed Piller Powerbridge to smooth voltage fluctuations on the outer end of its Fasenkrug branch. Экономия ежегодно 462.000 kWh снижение энергозатрат 40.000€ в год (80€/Mwh).

Ренне (Бретань, Франция) автоматическое метро VAL

кинетические накопители


Пилотный проект




2010

1 MW 5kWh



The objective for Rennes was to recover the residual braking energy that could not be recovered despite the efficient scheduling of their metro trains set up for optimizing the line

receptivity. The energy system is located in the middle of the metro line and the average efficiency is around 80% except when there are fewer trains where efficiency goes up to 90%. The public transport operator (STAR network) expects 5000 kWh savings per week.



http://www.tickettokyoto.eu/sites/default/files/download/file/T2K_WP2B_deliverable1_20110520.pdf

Применение накопителей в метро

По результатам мониторинга опытной эксплуатации накопительных комплексов в метрополитенах крупнейших городов мира можно сказать следующее. На различных стадиях опытной и демонстрационной эксплуатации насчитывается 21 проект с накопителями кинетической энергии стационарного размещения (на подстанциях или на перегонах).  Два проекта стационарных суперконденсаторов, включая реализуемый проект московского метрополитена и в Гонконге. Два проекта в Филадельфии и Макао реализуются с установкой литий-ионных аккумуляторов и один с никелевыми аккумуляторами. 
Несколько иное распределение по количеству демонстрационных проектов для накопителей бортового размещения. Так, кинетические Накопителями реализовано всего два проекта. Специалисты объясняют это традиционным страхом эксплуатационщиков к наличию вращающиеся инерционных масс на борту и боязнью их потенциального разрыва и последующих жертв. Однако такая точка зрения является ошибочной, поскольку при максимальной скорости состава частота вращения маховика минимальнаа, ведь он уже отдал свою энергию при разгона состава. А максимальная энергия запасена в маховике и сохраняется во время стоянки поезда, поскольку за предыдущие несколько десятков секунд маховик принял в себя линейную кинетическую энергию состава. 
Суперконденсаторных бортовых проектов в метрополитене реализовано и реализуется в количестве пяти штук, что объясняется принципиальной возможностью размещения этих стационарных аккумуляторов энергии на крышах или под полом вагонов, несмотря на их значительные габариты.
В целом практически все эксперты сходятся во мнении, что применение химических аккумуляторов для работы в режимах коротких и мощных циклов зарядки-разрядки количеством тысяча и более в сутки нецелесообразно из-за малого количества установленных циклов службы и длительного времени зарядки. 
Применение индуктивных низкотемпературных сверхпроводящих накопителей рассматривается только теоретически, поскольку их капитальная стоимость и затраты на эксплуатацию в расчете на 1 квт установленной мощности и 1квтчас энергоемкости являются одними из самых больших среди всех типов накопителей. 
В целом, технически наиболее подходящими к применению для резко переменных графиков нагрузки, характерных для электрифицированного транспорта вообще и метрополитенов в особенности,  являются кинетические Накопители и суперконденсаторы.
Достаточно близкие показатели имеются в отношении требований к накопителями для метро по их энергоемкости и выдаваемой мощности. Так из имеющихся литературных данных точно известно, что в московском метро требуется накопитель для одного поезда (в одну сторону) на подстанции энергоемкостью 13 МДж или 3,6 кВтчас, хотя вполне вероятно, что по данным опытной эксплуатации это требование может быть скорректировано в большую сторону, поскольку кинетическая энергия линейного движения метропоезда московской подземки может достигать 100 МДж, и для достижения полного экономического эффекта ее нужно запасать всю.    Напомним, что в московском проекте пошли по пути применения нетрадиционных для стационарного объекта накопителей и сейчас устанавливают суперконденсаторы. В Ренне (Бретань, Франция) установлены кинетические Накопители полной Энергоемкостью 5 квтчасов, также как в Нью Йорке и Гамбурге. А вот в Лондоне на Пикадилли ЛАЙН были установлены маховики Энергоемкостью 7,3 кВтчас, что может быть обусловлено особенностями режима движения там. 
Больше данных имеется по требуемой мощности накопителей, что объясняется необходимостью в короткое время принять большую энергию. Так, в Ренне установлены маховики суммарной мощностью 1 МВТ, в Ньюйорке 19 маховиков по 100 квт (суммарно 1 МВТ), в Лондоне и Гамбурге - аналогично. В Лос Анджелесе будет установлено 2 МВТ по  одному мегаватту на каждой из двух подстанций. Каждый Гонконгский суперконденсаторный накопительный блок имеет мощность 2 МВТ согласно данным Railway gazette. В московском проекте в техническом задании метрополитена располагаемая мощность суперконденсаторов не указывается, однако ее легко подсчитать по формуле E=P*t, где Е это запасаемая в накопителе энергия, Р - мощность, а t- время выдачи или время запасания. Для простоты и по предварительной оценке время разгона и время торможения электроподвижного состава метрополитена примерно равны. В тех же ТЗ указано, что полный цикл от начала зарядки накопителя до прекращения его работы в режиме выдачи энергии длится 50 секунд. Т.е., если время торможения, стоянки на станции и разгона принять равными именно по 17 секунд, то необходимая для работы этой установки мощность равняется примерно 0,8 МВТ. Этот показатель несколько ниже, чем у любого зарубежного проекта накопитель ной установки для метрополитена, а также более чем в два раза меньше, чем мощность тяговых электродвигателей одного электропоезда метрополитена типа Русич или Еж. Не говоря уже о наступлении такой ситуации, когда могут одновременно тормозить или разгоняться два поезда. Это еще раз говорит о том, что проект в московском метрополитене с опробованием стационарного накопителя энергии на двух подстанциях Филевской линии Т23 и Т24 является опытно-демонстрационным. 
 Также уже можно предварительно оценить экономический эффект, приносимый разными типами накопителей. Так в Ренне кинетический накопитель мощностью 1 МВТ и энергоемкостью 5 кВтчас позволяет сберегать 5000 кВтчас в неделю или 260,7 тыс. квтчас в год. В Ганновере маховик позволяет экономить 462 тыс. КВтчас в год. В Лос Анджелесе в 2009 году маховики показали экономию в 48%от потребляемой энергии на участке энергоснабжения, где они установлены. Лондонские кинетические Накопители в ходе своей работы показали, что могут экономить до 40% энергии. Гамбургские мегаваттные маховичные накопители, установленные в зоне тяговой подстанции Окзенцолль, экономят до 353 тыс. кВт*ч в год. Стоит заметить, что объемы сэкономленной электроэнергии в пересчете на один кинетический накопитель, прямо пропорционально зависят от интенсивности движения на линии, на которой он установлен. Чем чаще ходят и тормозят электропоезда метро, тем больше будет экономия. 
В Китае в Гонконге ожидают 10-три процентную экономию по потреблению электроэнергии от устанавливаемых на двух подстанциях метрополитена этого города суперконденсаторных накопительных комплексов. Наверное, следует ожидать аналогичных показателей сохранения энергии от суперконденсаторов, которые будут использоваться на двух подстанциях московского метро.
Для сравнения эффективности стационарных накопителей следует также привести данные по эффективности прямого статического преобразования рекуперируемой энергии с выдачей энергии в централизованную сеть. Такой комплекс был установлен в Бильбао, Испания и успешно эксплуатируется в настоящее время. Он позволяет передавать в сети переменного тока до 33% от энергии торможения электроподвижного состава. Однако проблемы согласования выдачи энергии в сеть при таком способе все равно остаются, поскольку преобразователей не может выполнять функции буферного накопителя. 
Бортовые суперконденсаторы в метро Орегона позволяют экономить до 70 тыс. КВтчас электроэнергии в год. По прогнозам разработчиков из Maxwell Technologies, Inc., устанавливаемые ими суперконденсаторы на борт электропоездов Bombardier могут позволить сберечь до 20-30% от потребляемой ими на тягу энергии. А вот реальная эксплуатация размещенных на борту вагонов Ньюйоркского метро маховиков показала экономию порядка 30% от потребляемой на тягу энергии. 
Кратко резюмируя эффективность, которую показывают в части возврата в цикл потребления рекуперированной электроэнергии электропоездов метро разные типы накопителей, отметим следующее. Наилучшие результаты показывают стационарные маховичные Накопители кинетической энергии, которые позволяют запасать и выдавать до 40%, а в некоторых случаях - почти до половины от рекуперируемой тягловыми электродвигателями составов электроэнергии. Статические преобразователи на подстанциях без функции буферного накопления позволяют возвратить в централизованные сети до 33% энергии торможения поездов. Следующими по эффективности показывают себя маховичные же Накопители, но установленные на борту электричек - до 30%. За ними идут установленные на борту суперконденсаторы - до 20-30 процентов. И наименее эффективными показывают себя стационарно расположенные на подстанциях суперконденсаторы, которые сохраняют лишь до 10% от энергии рекуперации. 
Небезынтересно будет понять из приведенных зарубежных и отечественных данных по накопителям для метрополитенов соотношение удельных стоимостей за один киловатт установленной мощности по ним.   Установленный киловатт кинетических накопителей с материалом маховика из дорогих углеволокон, строящихся в Лос Анджелесе, выйдет ценой в 1,5 тыс долларов. Один киловатт гонконгских стационарных суперконденсаторов будет стоить астрономические 6,25 миллионов йен или более 63 тыс. долларов, что подтверждается из разных источников. Наверное такая цена предполагает Работающие существенную экономию для окупания или только лишь намерение узнать об экономической эффективности суперконденсаторов в ходе испытаний. Российские установки на суперконденсаторах будут стоить гораздо скромнее этой цифры. Учитывая стоимость одного комплекса суперконденсаторов  для московского метро в 50 млн рублей и мощность в 0,8 МВТ установленный киловатт будет стоить порядка 64 тыс руб или более 2,1 тыс долларов. В лондонском метро кинетические накопители фирмы Urenco Power Technologies из аналогичных материалов, как и фирмы Vycon, будут стоить за 1 кВт установленной мощности 660 фунтов стерлингов или чуть более 1000 долларов США. Российская компания «Русский сверхпроводник» разрабатывающая и производящая накопители кинетической энергии большой мощности из традиционных электротехнических материалов, в том числе предназначенные и для использования в энергосистемах электрифицированного транспорта, заявляет, что её агрегаты для применения в метрополитене будут стоить не более 400 долларов за киловатт. При этом, если сравнивать цены на российские же суперконденсаторы, маховики аналогичной мощности обошлись бы метрополитену как минимум в пять раз дешевле. Данные по удельным ценовым характеристикам разных типов накопителей, предназначенных для установки на борт подвижного состава электротранспорта в прессе практически не представлены.

Таким образом из нашего краткого обзора становятся видны основные тенденции в применении накопительных технологий, которые можно резюмировать следующим образом:

  1. Для использования накопителей энергии с целью запасания и выдачи в нужный момент энергии рекуперации при торможении поездов наиболее подходящими являются два типа – маховики и суперконденсаторы.

  2. Помимо прямого эффекта по экономии потребляемой энергии накопители оказывают благоприятное воздействие на энергосистемы метрополитенов: уменьшают перепады напряжения при неравномерном графике потребления энергии; снижают необходимость большого резервирования мощности подстанций и, тем самым, капитальные затраты при их строительстве и реконструкции; снижают износ оборудования тяговых подстанций.

  3. Подавляющее большинство пилотных проектов в метрополитенах ориентированы на стационарное применение накопителей с целью неувеличения потерь энергии при транспортировке на борту массивных накопителей и не быть ограниченным по габаритам. При этом также растет число применения накопителей на борту.

  4. Экономическая эффективность на пилотных проектах показана достаточно существенная – до 40%, причем эффективность маховичных накопителей гораздо выше, чем у суперконденсаторов.

  5. Существенное значение для метрополитенов имеет удельная стоимость установленного киловатта мощности. Цена одного киловатта мощности для суперконденсаторов превосходит разные типы маховиков от 1,5 до 5 раз.



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница