Preview

Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)

Расширенный поиск

О сравнении энергетических параметров систем накопления электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока

https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-1-38-52

Полный текст:

Аннотация

Введение. В статье рассматриваются энергетические параметры систем накопления электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока. Целью исследования является оценка энергетических параметров систем накопления электроэнергии при их размещении в границах межподстанционной зоны системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ.

Материалы и методы. В исследовании использованы методы имитационного моделирования, статистики и обработки результатов эксперимента. Оценка параметров системы накопления выполнена на основе тяговых расчетов для электроподвижного состава переменного тока применительно к межподстанционной зоне одного из участков Среднесибирского хода с системой тягового электроснабжения переменного тока. Расчеты по определению энергетических показателей работы системы тягового электроснабжения выполнены для двух вариантов: при отсутствии и при наличии системы накопления электроэнергии. При расчете взаимодействия электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения моделирование работы системы накопления электроэнергии выполнено для источника напряжения, подключенного к шинам поста секционирования.

Результаты. На основе имитационного моделирования получены графики активной и реактивной мощности по плечам межподстанционной зоны в условиях работы активного поста секционирования для расчета параметров систем накопления электроэнергии. Рассчитан график ожидаемой степени заряженности, оценена глубина разряда для номинальной энергоемкости и представлена требуемая зарядная характеристика, обеспечивающая восстановление степени заряженности системы накопления до начального уровня.

Обсуждение и заключение. Дана сравнительная оценка параметров систем накопления для систем тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ. Проведенное исследование показало возможность снижения номинальных параметров систем накопления.

Об авторе

В. Л. Незевак
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)
Россия

Владислав Леонидович НЕЗЕВАК, канд. техн. наук, доцент

AuthorID: 393961

Омск



Список литературы

1. A Load Flow Analysis for AC/DC Hybrid Distribution Network Incorporated with Distributed Energy Resources for Different Grid Scenarios / O. Khan [et al.] // Energies. 2018. Vol. 11, issue 2. P. 1–15. https://doi.org/10.3390/en11020367.

2. Wind power fluctuation compensation by variable speed pumped storage plant in a grid integrated system: Frequency spectrum analysis / Minxiao Han [et al.] // CSEE Journal of Power and Energy Systems. 2019. Vol. 7, issue 2. P. 381–395. https://doi.org/10.17775/cseejpes.2018.00580.

3. Service restoration strategy of AC/DC hybrid distribution networks / Lou Chengwei [et al.] // The Journal of Engineering. 2019. Jan. P. 1–6. https://doi.org/10.1049/joe.2018.8508.

4. Optimal Sizing and Energy Management of Microgrids with VehicletoGrid Technology: A Critical Review and Future Trends / O. Ouramdane [et al.] // Energies. 2021. Vol. 14 (14). P. 1–45. https://doi.org/10.3390/en14144166.

5. Increasing Power Supply Reliability for Auxiliaries of Subway Traction Substations Using Energy Storage Devices / M. V. Shevlyugin [et al.] // Russian Electrical Engineering. 2020. Vol. 91, no. 9. P. 552–556. https://doi.org/10.3103/S1068371220090114.

6. Modeling Onboard Energy Storage Systems for Hybrid Traction Drives / O. S. Valinsky [et al.] // Russian Electrical Engineering. 2020. Vol. 91, no. 10. P. 604–608. https://doi.org/10.3103/S1068371220100119.

7. Незевак В. Л. Расчет параметров и показателей работы системы накопления электроэнергии на участках с рекуперативным торможением электроподвижного состава // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. № 1 (81). С. 149–160. https://doi.org/10.46973/0201727X_2021_1_149.

8. Railway Static Power Conditioners for Highspeed Train Traction Power Supply Systems Using Threephase V/V Transformers / An Luo [et al.] // IEEE Transactions on Power Electronics. 2011. Vol. 26 (10). P. 2844–2856. https://doi.org/10.1109/tpel.2011.2128888.

9. Electric railway smart microgrid system with integration of multiple energy systems and powerquality improvement / Chen Feng [et al.] // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 199. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2021.107459.

10. An Energy Storage System for Recycling Regenerative Braking Energy in High-Speed Railway / Junyu Chen [et al.] // IEEE Transactions on Power Delivery. 2020. March. P. 1–10. https://doi.org/10.1109/tpwrd.2020.2980018.

11. Грузовой электровоз 2ЭС7 «Уральские локомотивы» [Электронный ресурс]. URL: https://ulkm.ru/produkciya/gruzovojelektrovoz2es7 (дата обращения: 15.11.2021).

12. Новый магистральный электровоз 2ЭС7 для тяжеловесного движения // Мир транспорта. 2017. № 1 (68). С. 75.

13. IGCT — появление новой технологии для сверхмощных экономически эффективных преобразователей / Р. К. Steimer [и др.] // Электротехника. 1999. № 4. С. 10–18.

14. Крюков А. В., Черепанов А. В., Шафиков А. Р. Моделирование несинусоидальных режимов в системах электроснабжения железных дорог при движении локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2018. № 4 (60). С. 99–108. https://doi.org/10.26731/18139108.2018.4(60).99108.

15. Юдина Н. Ю., Брусенцова О. Ю., Пупынин В. Н. Усиление системы тягового электроснабжения участков железных дорог, электрифицированных на постоянном токе 3,3 кВ, путем перевода на переменный ток 25 кВ с реализацией схемы распределенного питания // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2015. № 2. С. 42–45.

16. Патент № 47152 Российская Федерация, МПК H02P 13/06, H01F 29/02. Трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока: № 2005114442/22: заявл. 11.05.2005: опубл. 10.08.2005 / Аржанников Б. А., Пышкин А. А., Григорьев В. Ф. 12 с.

17. Установки поперечной емкостной компенсации с фильтрацией и демпфированием высших гармоник в тяговых сетях переменного тока / Л. А. Герман [и др.] // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2014. № 1. С. 47–54.

18. Штанг А. А., Ярославцев М. В. Контактно-аккумуляторный маневровый электровоз с накопителем энергии на основе литийионных аккумуляторов // Электроника и электрооборудование транспорта. 2016. № 1. С. 13–16.

19. Титова Т. С., Евстафь ев А. М., Никитин В. В. Применение накопителей энергии для повышения энергетической эффективности тягового подвижного состава // Электротехника. 2018. № 10. С. 21–25.

20. Незевак В. Л. Сравнение вариантов применения накопителей электроэнергии в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2020. № 9. С. 17–23. https://doi.org/10.36535/023619142020094.

21. Шапшал А. С., Зак В. В., Некрасов Е. В. Определение расхода электроэнергии на тягу грузовых поездов в условиях сложного профиля пути // Инновации, перспективы развития локомотиво- и вагоностроения: сб. тр. молодых ученых, докторантов и аспирантов; под ред. И. С. Морозкина. Ростов н/Д: Ростовский гос. унт путей сообщения, 2008. С. 28–32.

22. Гвоздик Е. А. Исследование влияния профиля пути на расход энергии в метрополитене // Вопросы развития мировых научных процессов: Междунар. Научн-практ. конф. (Кемерово, 15 марта 2019 г.). Кемерово: Западно-Сибирский научный центр, 2019. С. 55–57.

23. Ушаков С. Ю., Вильгельм А. С., Никифоров М. М. Оценка эффективности использования электроэнергии на тягу поездов в границах полигона Московского Центрального кольца // Вестник транспорта Поволжья. 2019. № 5 (77). С. 40–49.

24. Cheremi s in V. T., Nikiforov M. M., Ushakov S. Y. Assessment of Train Traction Electric Energy Losses // 2018 International MultiConference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2018, Vladivostok, 3–4 October 2018. Vladivostok: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. P. 8602528. https://doi.org/10.1109/FarEastCon.2018.8602528.

25. Tr et yakov E. A., Cher emi s in V. T., Golovnev G. E. Reconfiguration of intelligent electrical distribution networks of railways // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: Vol. 760: International Conference on Transport and Infrastructure of the Siberian Region (SibTrans2019), Moscow, 12–15 November 2019. Moscow: IOP Publishing Ltd, 2020. P. 012059. https://doi.org/10.1088/1757899X/760/1/012059.

26. Незевак В. Л. Условия работы системы накопления электроэнергии в тяговом электроснабжении постоянного тока однопутных участков железных дорог // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2021. Т. 80, № 4. С. 216–224. https://doi.org/10.21780/222397312021804216224.

27. Совершенствование основных требований к системе и устройствам тягового электроснабжения постоянного тока / Б. А. Аржанников [и др.] // Электротехника. 2016. № 9. С. 51–57.

28. Влияние интервала движения на вероятность межпоездного обмена энергией рекуперации в метрополитене / К. И. Куликов [и др.] // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. 2017. № 2 (35). С. 53–60. https://doi.org/10.17212/17272769201725360.

29. Модель совмещенной тяговой подстанции метрополитена с учетом тяговой нагрузки и потребителей собственных нужд / Л. М. Клячко [и др.] // Электротехника. 2021. № 9. С. 22–25.

30. Erhan K., Özdemi r E. Prototype production and comparative analysis of highspeed flywheel energy storage systems during regenerative braking in hybrid and electric vehicles // Journal of Energy Storage. 2021. Vol. 43. P. 103237. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103237.

31. Battery degradation minimization oriented energy management strategy for plugin hybrid electric bus with multienergy storage system / Jiuyu Du [et al.] // Energy. 2018. Vol. 165. P. 153–163. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.09.084.

32. Марский В. Е. Определение пропускной способности железнодорожных участков по устройствам тягового электроснабжения // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2014. № 1. С. 40–46.

33. Черемисин В. Т., Никонов А. В. Оценка энергоэффективности статического генератора реактивной мощности // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2016. № 2 (62). С. 128–134.

34. Черемисин В. Т., Никонов А. В. Сравнение энергетических показателей регулируемых устройств поперечной компенсации реактивной мощности в условиях эксплуатации на постах секционирования // Транспорт Урала. 2018. № 1 (56). С. 30–34.

35. Переключаемая фильтрокомпенсирующая установка на посту секционирования контактной сети / Л. А. Герман [и др.] // Интеллектуальная электротехника. 2021. № 3 (15). С. 23–36. https://doi.org/10.46960/26586754_2021_3_23.

36. Кондратьев Ю. В., Тарасенко А. В. Выбор мощности и места размещения устройств поперечной компенсации реактивной мощности // Известия Транссиба. 2015. № 2 (22). С. 79–87.

37. Герман Л. А. Эффективность регулируемых малоступенчатых фильтрокомпенсирующих установок в тяговой сети переменного тока // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77, № 5. С. 288–294. https://doi.org/10.21780/222397312018775288294.


Рецензия

Для цитирования:


Незевак В.Л. О сравнении энергетических параметров систем накопления электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока. Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ). 2022;81(1):38-52. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-1-38-52

For citation:


Nezevak V.L. Comparison of energy parameters of electric storage systems for DC and AC traction power supply systems. RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL. 2022;81(1):38-52. (In Russ.) https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-1-38-52

Просмотров: 144


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-9731 (Print)
ISSN 2713-2560 (Online)