GTR 飞轮储能装置在城市轨道交通应用项目

GTR飞轮储能系统  

 

　　GTR333型飞轮储能产品，是全球领先碳纤维复合材料转子，转子为碳纤维复合材料，保证高速旋转安全可靠。飞轮具有大功率、频繁充放电，1毫秒响应，5毫秒全功率响应的响应快等特点，更有长达1000万次充放电使用寿命。可根据需要自由组成兆瓦级到几十兆瓦级储能系统，能量智慧主动平衡管理，有效实现制动能量回收再利用、支撑牵引网压、降低轨电位、应急供电等应用场景。

  飞轮产品已列入《河北省重点领域首台（套）重大技术装备产品目录》，收录进入工信部《首台（套）重大技术装备推广应用知道目录（2019版）》、入选工信部《全国工业领域电力需求侧管理第三批参考产品目录》，荣获中国储能产业最佳飞轮储能技术研究进步奖，中国储能产业最佳飞轮储能示范项目奖。并成功应用于保定工业园区智能微网项目、浙江大学微电网项目、洛杉矶地铁黄金线项目、英国海岛微电网项目、加拿大微电网项目、西南交大电气化铁路等项目。其中北京地铁房山线广阳城项目是国内首个将飞轮储能技术应用于城市轨道交通领域的项目，填补了行业空白，自2019年4月份挂网运行以来，飞轮储能装置运行稳定，与地铁工况完美契合，节能及稳压效果显著。运行数据表明每天节能量达1450kWh，可节约20%以上牵引能耗，国家铁路产品质量监督检验中心权威检测，每小时节电量93.55 kWh。2019年7月，工信部国家工业信息安全发展研究中心再次组织以院士为首的专家团队对该技术成果进行了评价，GTR飞储能技术处于国际领先水平。并被央视、新华社等国内各大媒体争相报道。2020年，2MW GTR飞轮储能系统在电气化铁路应用项目开工，邯长线挂网运行是我公司生产的兆瓦级飞轮储能装备在电气化铁路应用项目，也是世界首次将飞轮混合储能系统应用于电气化铁路的又一大技术创新。

   1性能特点
　　产品简介
　　飞轮储能属于一种物理储能方式，利用旋转体高速旋转时所具备的动能来存储能量，通过电动/发电一体化双向高效电机，实现电能和动能的双向变换。
　　飞轮储能系统主要包含储能电机系统和电气控制系统，目前发展的两个方向主要是功率型和能量型，而尤以功率型的特性特点明显，用在特殊场合能增强系统稳定性或不足。功率型飞轮特点主要是瞬间输出大功率，特性为脉冲型，因此主要用在短时高频次，瞬间支撑电压降或抑制电压升高以及功率波动频繁的场合。

 

 

　　1.1机械：
　　1.世界碳纤维复合转子（高强度抗拉伸，允许更高的线速度）
　　2.永磁轴承系统（无机械摩擦，零耗电，零磨损）
　　3.高速永磁电机（结构紧凑体积小，可频繁充放电）
　　1.2电气：
　　1.短时高频次充放电
　　2.能量管理单元：一键启停、状态监视、负载均衡
　　1.3参数
　　产品型号：GTR-333
　　额定功率：1MW（基本容量，可扩容）
　　存储容量：11kWh
　　工作电压：750/1500VDC
　　响应时间：1ms响应，5ms全功率
　　充放电时间：满功率17s
　　深度充放电寿命：＞1000万次
　　占地面积：3.8m2）
　　设备重量：4500kg
　　设备尺寸：3.3*1.15*2.2m（1500V型）
　　安装空间：4.9*2.75*2.5m（1500V型）
　　安装形式：整体/分散（模块化结构）
　　2应用方案

应用方案（一）：列车制动能量回收

　　

　　通过再生制动能量回收利用可以达到以下效果：
　　o实现节约变电所输出总牵引电能的15%~20%。
　　o降低机械制动时造成的列车轮轨与闸瓦磨损。
　　o减小地铁空调暖风系统的工作压力。

应用方案（二）：地铁牵引网压支撑

　　

　　在长大区间或地形较复杂的区段，运量提升会造成线路中段网压跌落严重，危及列车运行安全，在此处安装飞轮储能装置，可支撑牵引网压，减少另建变电所的投资和后期运营维护的高额支出。

应用方案（三）：地铁应急支撑电源

　　

　　当牵引供电系统出现故障时，飞轮储能系统根据需要按照调度指令向牵引网释放电能，帮助列车行驶至前方站台，快速疏散乘客，确保乘客安全。
　　3解决方案
　　3.1地铁解决方案：-750和1500V飞轮储能再生制动能量回收系统

 

　　750VDC/1500VDC
　　1.制动能量回收再利用：
　　（1）实现节约变电所输出总牵引电能的15%~30%。
　　（2）降低机械制动时造成的列车轮轨与闸瓦磨损。
　　（3）减小地铁空调暖风系统的工作压力。
　　2.直流牵引网压支撑
　　3.应急支撑电源
　　3.2高铁解决方案：-1500VDC飞轮储能系统+RPC（铁路功率调节装置）

 

　　1.削峰填谷（国内率先提出）：1500VDC飞轮储能系统+RPC（铁路功率调节装置）
　　（1）技术层面可以减小对电网的冲击，减小负序电流注入电网，提高发输变电设备利用率；
　　（2）经济层面可降低变压器基本电费（需量、容量），延长变压器使用寿命，节省设备扩容、更新费用。
　　2.制动能量回收再利用
　　（1）减少电度电费收取
　　（2）调节变压器三相电压平衡
　　（3）减小负序电流对电网的危害
　　3.交流牵引网压支撑：保证铁路牵引电压稳定，提高供电系统稳定性，保障铁路运力
　　3.3微电网-750VDC飞轮储能系统+PCS用于调节交流电网系统（380V，50Hz），750VDC飞轮储能系统可以直接调节直流微电网系统