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铁路电力自动化与供电安全问题分析
Analysis of Railway Power Automation and Power Supply Safety

飞轮储能不同于电池的化学储能原理，飞轮储能用物理方法实现能量的存储

与释放。飞轮本体及其控制系统作为飞轮储能装置的核心部件，其作用是实现电
能和机械能的双向转换。需要存储能量时，电力电子装置驱动电机运行于电动机
状态，电机带动飞轮转动，飞轮转速上升，飞轮以动能的形式把能量储存起来；
接收到释能信号时，电力电子装置控制电机运行于发电机状态，向外输出电能，

飞轮转速下降。
飞轮储能的显著优点就是不受重复高功率放电的影响，能循环充放电千万
次，且电动机发电机所产生的损耗被降到最低，几乎不需要运行维护、使用寿命

长、对环境的影响较小。目前主要用于UPS、电网调峰、电压稳定控制等领域。
但飞轮储能的高成本限制了其广泛应用，欧美等国家主要将飞轮储能运用于电
力、交通等行业；在中国，受技术限制，对飞轮储能的研究和运用相对起步较
晚，目前还没有广泛推广应用。

超导储能系统采用超导线圈，通过电磁转化实现储能系统的充放电。超导线
圈由超导体导线制成，由于超导体在低温环境下的电阻为零，几乎可以实现无损
耗地储存和释放电能。超导储能响应时间短、充放电效率高（超过95%），目前

已被美国应用到了配电系统中。和其他储能技术相比，超导储能不仅价格高昂，
而且难以持续在低温环境下运行，受技术及环境影响较大。
超级电容器（Super Capacitor，SC）是一种新型的电化学储能元件，整个充

放电过程不涉及化学反应，可以反复充放电数十万次，具有较长的循环使用寿
命。它的巨大优越性表现为：
①电容量很大。相同体积下，超级电容的容量可以比传统电容器大几千倍。

②和普通电容器相比，具有很高的功率密度，可达102~104W/kg。
③漏电流极小，具有相当好的稳压功能。
④充放电性能好，且受充放电电流的影响小，可在几十秒内快速实现充
放电。

⑤使用寿命长。在完成几十万次的充放电循环后，超级电容器的容量、内阻
等特性变化很小。
⑥使用温度范围广。超级电容器可以在-40℃~80℃之间的温度范围正常工

作，而电池仅为0℃~40℃。
⑦免维护、绿色环保且可靠性高。超级电容可实现稳定的循环充放电，理论

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