佛山地铁二号线一期工程再生制动能量吸收装置分布方案研究 佛山地铁二号线一期工程再生制动能量吸收装置分布方案研究
□ 中铁二院工程集团有限责任公司 胡文超
摘要：本文结合佛山地铁二号线一期工程，对该工程的再生制动能量进行了仿真计算，并根据仿真计算结果计算得出了每个车站牵引所的节能效果。在以上计算结果的基础上，提出了两个再生制动能量吸收装置的分布方案，在经过技术经济比较后，给出了本次研究的推荐方案。
关键词：再生制动；平均功率；节能效果；投资回收年限
1、引言
近年来，随着国内各地区城市轨道交通系统的日趋完善，列车再生制动能量的回收利用逐渐成为关注的焦点。针对传统的车载制动电阻的种种弊端，目前国内各地区的城市轨道交通工程开始尝试在列车车体外设置列车再生制动能量吸收装置，以达到节省电能并减轻环空系统负担的目的。该类装置的节能效果明显，但初期投资也较大，如何配置设置数量以达到经济效益最大化已成为现阶段各城市轨道交通工程研究的重点。本文将结合佛山市城市轨道交通二号线一期工程的具体情况，对该工程再生制动能量吸收装置的分布方案进行技术经济研究，希望研究结论对类似工程的设计和建设具有一定的借鉴价值。
2、工程概况
佛山市城市轨道交通二号线一期工程（以下简称“本工程”）始于南庄站、止于广州南站，正线线路长32.4km；全线共设车站17座，其中地下车站13座，高架车站3座，地面车站1座；车站最小间距0.98km，最大间距4.14km，平均间距1.9km，列车制动频繁；列车采用B型车6辆编组，4动2拖，最高运行速度为100km/h，牵引负荷较大，因此，列车制动产生的再生能量较多。
3、再生制动能量仿真计算
以本工程线路、行车资料以及车辆选型等为基础数据，结合牵引变电所布点方案，对本工程正线牵引变电所在初期、近期、远期及系统规模的各种运行方式进行了再生制动能量的仿真计算，得出全线各牵引变电所在本工程各运营时期不同行车对数下的再生制动平均功率仿真计算结果见表1。
4、再生制动能量吸收装置分布方案
（1）方案一：
考虑在全线所有车站牵引变电所均设置再生制动能量吸收装置。
（2）方案二：
考虑在再生制动平均功率大于2500kW的车站牵引变电所设置逆变回馈型再生制动能量吸收装置，根据上表1中的数据可得出设置的车站分别为：
南庄站、石湾站、魁奇路站、湾华站、林岳东站、广州南站。
表1 再生制动平均功率（kW）仿真计算结果表
牵引所位置 6对/h 8对/h 10对/h 12对/h 20对/h 24对/h 30对/h南庄站 ．5 2200．37 599．19 2559．3 1328．22 2346．86 549．5湖涌站 2027．23 1986．21 1050．4 2260．1 609．38 1963．79 317．52绿岛湖站 1682．16 1328．22 1435．69 1550．97 1913．98 2387．89 1810．56莲塘站 2374．95 2500．07 1344．79 1204．17 1002．87 1444．49 997．78石湾站 782．77 1517．71 513 1207．76 1618．77 0 2514．35魁奇路站 753．11 1016．1 590．64 1971．89 991．69 557．71 3007．31湾华站 3457．54 3370．28 4463．42 3511．4 4249．73 2085．9 2909．37登州站 906．64 909．28 1862．71 84．66 1166．03 0 692．09花卉世界站 2164．57 1600．19 667．52 1299．15 921．95 308 383．73仙涌站 2345．08 1428．89 1521．86 2601．58 405．3 2047．41 0石洲站 1123．11 1587．01 1593．09 0 0 1035．73 1670．61林岳东站 2422．52 ．58 2163．09 1997．7 1334．2 1399．25 3949．27广州南站 2329．07 2138．58 33．58 792．17 951．61 2573．09 538．77
5、技术经济比较
结合以上计算结果，考虑在牵引变电所设置再生制动能量吸收装置，需要增加相应的供电系统设备投资，上述两个方案的经济分析结果见表5。
表5 各方案土建及设备投资经济分析表
方案一 方案二逆变回馈型再生制动能量吸收装置数目13 6逆变回馈型再生制动能量吸收装置设备投资每套装置按350万计供电系统增加投资 增加1面直流开关柜，约增加35万元；增加1面35kV开关柜 ，约30万元。土建及机电设备增加投资初期：368．82近期：393．85远期：540．38投资回收年限（年） 9．02 7．89每个牵引所的车站增加一个再生制动能量吸收控制室按50m2考虑，增加相应投资约70万。增加总投资（万元） 6305 2910供电系统可节约电费（万元/年）初期：698．82近期：745．06远期：1000．49
从以上分析结果可知，本工程的再生制动能量吸收装置分布方案若采用方案一，该装置的相关投资在工程运行之内可收回成本；若采用方案二，则在8年内即可收回成本。
6、结论
根据前文的研究结论，在本工程全线所有车站牵引变电所设置再生制动能量吸收装置将导致相关投资回收时间较长。然而，目前国内再生制动能量吸收装置的主流产品使用寿命一般为20-30年，该类装置在收回成本后的寿命周期内将给本工程带来可观的经济效益，设置数量越多则每年能为本工程节约的电费也越多。因此，经综合技术经济比较，本次研究推荐本工程在全线所有车站牵引变电所设置再生制动能量吸收装置。
参考文献：
[1]GB50157-《地铁设计规范》．
[2]中铁二院工程集团有限责任公司．佛山地铁二号线一期工程初步设计文件[R]．佛山，．
[3]中铁二院工程集团有限责任公司．深圳地铁6号线工程初步设计文件[R]．深圳，．
[4]中铁二院工程集团有限责任公司．青岛地铁4号线工程初步设计文件[R]．青岛，．
[5]中铁二院工程集团有限责任公司．佛山地铁二号线一期工程列车再生制动能量吸收装置设置方案专题研究报告[R]．佛山，．
DOI：10.16116/ki.jskj..03.039
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