[发明专利]一种直流供电轨道列车制动能量转换利用方法

说明书

本发明公开了一种直流供电轨道列车制动能量转换利用方法，包括如下步骤：将列车进站时电制动反馈的电能送至直流电网，使直流电网电压升高；将使直流电网电压升高的电能一部分用于区间其它列车牵引系统的电能消耗，另一部分进行收集；将收集到的电能转化为热能并进行相应的存储；将存储的热能转换为车站空调冷媒输入能量送至车站空调系统中，本发明将直流供电轨道交通列车再生制动能量转换为车站空调冷媒输入能量和列车牵引系统的能量，实现车站空调系统和列车牵引系统双系统协同回收再利用电能、实现节能减排，提高列车再生制动利用率，减少车载制动电阻投入，另外车站空调以溴化锂水溶液或氨水为工质，对大气臭氧层无破坏，节能环保。

技术领域

本发明涉及一种能量转换利用方法，尤其涉及一种用于直流供电轨道列车制动能量转换利用方法。

背景技术

随着经济的发展，轨道交通出行已经成为大城市内和城市间出行的重要交通方式。轨道交通由于其特有的运量大、速度快、准点率高等诸多优点，成为交通发展和投资的重点产业，轨道列车目前有两种供电制式：交流供电和直流供电。

轨道列车在行驶过程中会因特殊工况或进站停车而频繁制动，车辆动能经传动机构、电机、牵引变流器转换为电能，反馈回列车供电的接触网，此过程成为再生制动，再生制动能量可以被回收利用的部分占牵引输入能量的22%~41%。

其中，城轨直流供电系统由于供电区间长度有限，区间列车负载工况不确定、电网容许电压上升幅值有限，造成列车制动反馈电能的回收利用率极低，为平衡电网电压和节能为目的，车辆再生制动能量处理的方式主要有三种技术路线：一、消耗型；消耗型可以分为车载消耗型和地面消耗型；二、回馈型；回馈型可以分为低压回馈型、中压回馈型、高压回馈型；三、储能型；储能型可以分为地面储能型和车载储能型；按照储能实现路径又可细分为电池储能型、超级电容储能型、飞轮储能型、电池+超级电容混合储能型。

但是现有的这三种方法要么投入成本高，后期维护成本高，使用寿命低；要么其回收再利用率也不高，并且还可能造成能源浪费和热排放污染，从而无法满足现有的使用需求。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种将列车制动反馈的电能一部分回收并转换为热能，为车站空调冷媒提供能量输入，降低车站空调系统制冷和制热工况的电能消耗，从而在不增加一次性采购成本和后期维保成本的情况下，实现列车牵引系统和站台空调系统协同回收再利用电能、实现节能减排的直流供电轨道列车制动能量转换利用方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种直流供电轨道列车制动能量转换利用方法，包括如下步骤：

将列车进站时电制动反馈的电能送至直流电网，使直流电网电压升高；

将使直流电网电压升高的电能一部分用于区间其它列车牵引系统的电能消耗，另一部分进行收集；

将收集到的电能转化为热能并进行相应的存储；

将存储的热能转换为车站空调冷媒输入能量送至车站空调系统中。

进一步的，对于额定DC1500的电网，其收集的电能区域为电网电压在1670V -1800V之间。

进一步的，对于额定DC900的电网，其收集的电能区域为电网电压在900 V -835 V之间。

进一步的，将收集到的电能转化为热能并进行相应的存储的方法如下：

将收集的电能经过LC滤波后斩波输出给电阻加热装置产生热能；

把电阻加热装置升温后产生的热能封闭在储能工质中；其中，储能工质采用高温相变储热材料，利用其潜热存储热能,当加热到相变温度后，材料由固态变为液态，并维持其潜热温度恒定。

进一步的，将收集的电能经过LC滤波后斩波输出给电阻加热装置产生热能的过程如下：

将两个并联设置的斩波器中直接并入直流电网中，当直流电网中的电压升高时，电流通过两个斩波器进入两个集热电阻中，集热电阻发热产生热能。