Повышение эффективности электротранспортных систем на основе использования накопителей энергии

• Автор: Штанг, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 233 с. : ил.

1. ЭНЕРГЕТИКА ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
В ПРОЦЕССЕ ТОРМОЖЕНИЯ
1.1. Электрический транспорт как сложный электротехнический комплекс
1.2. Анализ методов, характеризующих энергетику
движения электротранспортного средства
1.3. Энергетический баланс и оценка энергии электрических торможений электроподвижного состава
1.4. Выводы
2. АНАЛИЗ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ И ОЦЕНКА ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ
2.1. Критерии использования накопительных устройств
в элек фо транспортной системе
2.2. Электрохимические накопители энергии
2.3. Механические накопители энергии
2.4. Электрические накопители энергии
2.5. Теплоэлектрические и гибридные накопители энергии
2.6. Конденсаторы двойного электрического слоя и их использование на транспорте
2.7. Выводы
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
3.1. Распределение и использование энергии электрических

торможений
3.2. Рекуперативный режим с активным потребителем на участке контактной сети
3.3. Анализ методов определения величины избыточной
энергии
3.4. Варианты использования энергии электрических торможений
3.5. Применение накопителей энергии в системе тягового электроснабжения
3.6. Выводы
4. ПРИМЕНЕНИЕ БУФЕРНО-НАКОПИТЕЛЬНОГО БЛОКА
КОНДЕНСАТОРОВ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ ПА ТРОЛЛЕЙБУСЕ
4.1. Варианты использования накопителей энергии на
троллейбусе
4.2. Метод расчета энергоемкости накопителя,
работающего в буферном режиме
4.3. Оптимизация энергетических показателей буферного накопителя энергии и оценка массогабаритных параметров
4.4. Исследование режимов работы схемы регенеративного торможения троллейбуса с накопителем энергии на борту
4.5. Исследование режима тяги электроподвижного состава с использованием буферного накопителя энергии и определение величины автономного хода
4.6. Обобщенное схемное решение силовой цепи троллейбуса
с буферным накопителем энергии
4.7. Стендовые испытания
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Актуальность проблемы. С общемировым ростом цен на энергоносители проблема снижения потерь при преобразовании, распределении и потреблении энергии становится стратегическим направлением приоритетного развития многих областей промышленности и секторов экономики, в том числе и транспортной индустрии. Важность решения данной проблемы подтверждена и закреплена законодательно в Федеральной целевой программе № 796 «Энергоэффективная экономика на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года», утвержденной Правительством России.
По данным Федеральной службы государственной статистики, существенная доля в структуре пассажирооборота по видам транспорта общего пользования принадлежит городскому электрическому транспорту и составляет 20,4%. Поэтому эффективное функционирование транспорта как базовой среды материального производства существенно влияет на темпы и ритмичность социально-экономического развития страны. Его устойчивое и эффективное функционирование является необходимым условием высоких темпов экономического роста, повышения качества жизни населения, рациональной интеграции России в мировую экономику.
Вопрос, связанный со снижением энергозатрат путем создания высокотехнологичных образцов транспортных средств, является актуальным для городского электрического транспорта в целом, где энергетическая составляющая в настоящее время достигает 30...50% от общих затрат предприятий. Несмотря на значительный научно-технический прогресс в транспортной сфере за последнее десятилетие, политика в России, направленная на разработку энергосберегающих технологий, была недостаточно эффективной. Вследствие этого российские образцы техники, в ряде случаев, стали уступать мировым аналогам транспорта по расходу энергии на 20.. .30% и трудоемкости обслуживания.
Создать конкурентоспособные образцы, как на внутреннем, так и на об-

накапливать энергию при электрическом торможении можно практически всегда с последующим её использованием [2].
В настоящее время известны различные типы накопителей энергии: гид-ро-аккумулирующие (ГА), воздухо-аккумулирующие (ВА), электрохимические (ЭХ), электромеханические (ЭМ), механические, инерционные, емкостные, сверхпроводящие, индуктивные и т.д.
Для наглядности представления вариантов использования кинетической и потенциальной механической энергии транспортного средства рассмотрена классификационная структурная схема, представленная на рис. 2.1.
На рис. 2.1 обозначено: ПЕ - подвижная единица; НЭ - накопитель энергии; ГНЭ - гибридный НЭ; МНЭ - механический НЭ; СМНЭ - статический МНЭ; ДМНЭ - динамический МНЭ; ИН - инерционный накопитель; ЭМНЭ - электромеханический НЭ; ИМНЭ - инерционно-механический НЭ; ТЭП - тепловой электрический преобразователь; ТНЭ - тепловой НЭ; ТМП -тепловой механический преобразователь; Ин - инвертор; ПЭС - первичная энергосистема; ИдН -индуктивный накопитель; СПН - сверхпроводящий накопитель; ЭХН - электрохимический накопитель; АБ - аккумуляторная батарея; ЕН - емкостной накопитель; КДЭС - конденсатор двойного электрического слоя; ГЭХН - гибридный электрохимический накопитель.
Каждый тип накопителей энергии имеет свои характерные энергетические показатели, режимы работы, особенности конструктивного и схемотехнического исполнения, определяющие рациональные области их применения.
Внедрение накопительных устройств на ЭПС требует детального анализа всех основных видов накопителей с определением типа НЭ, в наибольшей мере удовлетворяющего множеству требований, обусловленных эксплуатационными показателями и параметрами транспортных средств.
Для сравнения накопителей энергии с позиций использования их на электрическом транспорте сформулируем основные критерии, которым они должны удовлетворять.