Page 73 - 铁路电力自动化与供电安全问题分析

第二章 铁路牵引供电

上不需要维护，而且其在生产过程中不会使用有害物质，对环境更友善。

在相同的使用寿命、功率密度和能量密度下，超级电容比飞轮、蓄电池及超
导材料具有更高的充放电效率，因此我们选用超级电容作为储能介质。当然超级
电容也存在能量密度低，单体电压低等缺点。超级电容器可以任意并联使用，增
加电容量，如采取均压后，还可以串联使用，提高电压等级。

（二）超级电容在轨道交通中的应用
目前国内外对于将储能技术应用到高速铁路的研究几乎没有，而对于将储能
技术应用到城市轨道交通的研究较多。在城市轨道系统中，由于地铁启动、制动

频繁，直流牵引网网压波动明显，且制动电阻不能完全地吸收利用再生能量，故
可通过储能装置的充放电来吸收再生制动能量、减小牵引网电压波动。当列车制
动时，牵引网网压升高到限值，储能装置吸收剩余的再生制动能量，以抑制直流
牵引网网压被抬升；当列车启动时，牵引网网压降低到限制，储能装置再将储存

的能量释放出去，以补偿直流网压的降落。储能装置可以安装在机车上，构成车
载式储能，也可以直接安装在直流牵引变电站内，构成地面式储能。车载式储能
虽然具有损耗小、效率高等优点，但是若给每列车都安装储能装置，则是非常不

经济的，将增加额外的造价成本。地面式储能系统可以减小牵引变压器承担的负
荷峰值，而且不会增加列车的重量。
在城市轨道交通中研究且应用较多的储能介质主要有电池储能、超级电容储

能以及电池与超级电容混合储能这三种形式。
1.电池储能（Battery Energy Storage System，BESS）
电池储能系统也分为车载式和地面式两种。当电池储能装置安装在列车上

时，储能系统主要负责回收制动能量；当电池储能装置安装在牵引变电站时，储
能系统主要负责稳定直流牵引网网压。
2.超级电容储能（Super Capacitor，SC）
与电池储能相比，超级电容储能器在城市轨道交通的应用相对广泛。超级电

容储能既可以减小牵引变压器单独承受负荷峰值的负担，也能提高再生制动能量
的利用率，并减小直流牵引网网压的波动，由于其能量密度低，可能存在电量不
足以支撑充放电的情况。

3.电池与超级电容混合储能（Hybrid Energy Storage System，HESS）
由于城轨列车的起动、制动相对频繁，其再生制动能量具有间歇性、功率

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