锂离子电池储能系统在城市轨道交通中的应用分析

锂离子电池储能系统在城市轨道交通中的应用

目前，城市轨道交通可采用的储能形式重要有锂离子电池储能、超级电容器储能和飞轮储能。其中，锂离子电池作为近年来发展较快的储能元件，其容量和功率水平能够满足再生制动能量吸收和释放的要求。此外，与超级电容和铅酸电池相比，锂离子电池具有能量密度高的优点，可以实现器件的小型化和轻量化。因此，锂离子电池充放电快、寿命长，可以满足电气化轨道交通的要求。

锂离子电池轨道交通储能系统

图1为城市轨道交通锂离子电池储能系统，重要由双向DC/DC变换器、控制器、锂离子电池组等部件组成。其中，锂离子电池单体通过设定的串并联方式连接，形成锂离子电池组。所述锂离子电池通过双向DC/DC变换器连接到牵引网两端。控制器处理牵引电网的状态监测信号和锂离子电池组传感器传回的控制电动牵引电网之间的能量流和锂离子电池组通过控制IGBT1电导和IGBT2双向DC/DC变换器,并实现自动控制充放电的锂离子电池组。

储能装置可安装在车辆上，称为车载储能装置;也可安装在地面或隧道的特殊房间内，称为地面式。在这个实验中使用了ground类型。储能装置的额定电压为DC1400~1800V，额定容量为160ah，额定功率为240kw，牵引网的额定电压为DC1500V。

锂离子电池储能系统的控制策略

在车辆运行过程中，有三种牵引启动、空转和制动方式，引起牵引网电压降低、恒压和上升的动态变化，分别对应于储能系统的三种方式:电能释放、备用和电能吸收。因此，选取牵引网电压值f作为控制变量。在车辆加速起动过程中，电机处于牵引状态，电能通过VVVF逆变器从牵引网中获取。当储能系统检测到Ut小于控制器设定的下限电压时。时,双向DC/DC变换器IGBT1关掉,IGBT2开启(单指南的锂离子电池对牵引网),锂离子电池能量转换为所需的电压范围牵引网络和牵引网作为一个辅助电源供应的维护上面的牵引网电压下限电压值。在车辆空转过程中，车辆与牵引网之间没有能量交换，牵引网电压不变，储能系统未启动，处于待机状态。在再生制动过程中，车辆的电机处于发电机的工作状态，车辆的动能转化为电能，经VVVF整流后反馈到牵引网。当能量储存系统检测到U大于设定的上限电压控制器,双向DC/DC变换器IGBT1是和IGBT2关闭(单指导牵引网络之间的连接和锂离子电池),和牵引网的电能转换成所需的电压和电流范围锂离子电池充电充电锂离子电池。即储能系统吸收可再生能源，保持牵引网电压低于上电压值。