上海2014年6月4日電 /美通社/ -- 美國費城地區(qū)的鐵路制動能量回收項目中，鋰電池和Maxwell的超級電容器組成的混合儲能系統(tǒng)不僅回收制動時的能量用于列車加速，而且還可將多余的儲存能量供給所在區(qū)域的電力運營商，用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率。這不僅提高了供電質(zhì)量，對鐵路運營商而言，還是額外的收入。
列車在運行中會產(chǎn)生巨大的動能，但在?？空九_的制動減速過程中，該能量通常是通過制動電阻消耗浪費掉。一種節(jié)約能源的設(shè)計是將該部分制動能量反送至電網(wǎng)，供給其他負(fù)荷使用。但該方案的缺陷是反送的能量若過大，則有可能造成電網(wǎng)局部電壓過高。目前來說較有效的解決方案是使用儲能設(shè)備回收制動能量，然后在列車啟動時，釋放該能量用于列車加速。這不僅能有效節(jié)約能量，而且能避免列車在制動和加速過程中對電網(wǎng)造成沖擊。這樣的方案已經(jīng)成功地應(yīng)用到城市的地鐵和輕軌系統(tǒng)，并逐漸推廣。但在鐵路系統(tǒng)，利用儲能系統(tǒng)回收列車制動時的能量還是一個較新的技術(shù)。
列車在剎車和加速時，時間短暫但功率很大。常規(guī)的電池滿足不了大功率的運行需求。而這正是超級電容器的強(qiáng)項：它能大電流充放電，大功率運行。此外，若有頻繁的列車啟停，則要求用于能量回收的儲能系統(tǒng)能夠快速充放電，且充放電次數(shù)多，壽命長。和常規(guī)的通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生和儲存能量的電池不同，超級電容器的充放電過程是通過離子的移動而產(chǎn)生的，即是個物理過程。因此它的壽命很長，以Maxwell的超級電容器為例，其典型的充放電次數(shù)可達(dá)1百萬次。此外靜電場儲能的機(jī)制使得它的充放電速度很快。因此，超級電容器完全可以滿足列車頻繁啟停的要求。
Maxwell是超級電容器開發(fā)，設(shè)計，制造和應(yīng)用的業(yè)界領(lǐng)先者。其獨有的干電極制造專利技術(shù)保證了其產(chǎn)品的高可靠性和長時間運行的穩(wěn)定性。Maxwell的超級電容器產(chǎn)品線廣泛，涵蓋了1-3000F的單體和16V-160F的模塊。其產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用在交通，電力，工業(yè)系統(tǒng)和電子產(chǎn)品等不同領(lǐng)域。以交通行業(yè)為例，Maxwell的超級電容器已用在小汽車啟停系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定模塊，城市混合動力大巴的能量回收系統(tǒng)以及軌道交通的能量回收系統(tǒng)。
Maxwell超級電容器在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用可追溯到2002年：西門子公司采用Maxwell的單體用于其站上能量回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在歐洲的城市如西班牙的馬德里和德國的德累斯頓安全穩(wěn)定運行至今。西門子還采用Maxwell的超級電容器模塊用于它的混合能量回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)已于2008年在葡萄牙的里斯本運行，并將于2015年用于卡塔爾的多哈的軌道交通系統(tǒng)。除了西門子之外，龐巴迪，韓國的Woojin和美國的American Maglev等都采用Maxwell的超級電容器單體或模塊用于他們的能量回收系統(tǒng)。中國的北車也采用Maxwell的模塊用于沈陽的輕軌。
鑒于Maxwell超級電容器的高可靠性，廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，和良好的運行記錄，全球工業(yè)巨頭ABB在美國費城地區(qū)的鐵路能量回收項目上采用了Maxwell的產(chǎn)品。如前所述，該項目不僅能回收列車制動時的能量，而且還將回收的多余能量供給所在區(qū)域的電力運營商，用于快速調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率，提高供電質(zhì)量。早在2012年，ABB就在在費城所屬的東南賓夕法尼亞州交通局(SEPTA)的一個配電站安裝了電池供電的制動能量回收系統(tǒng)。前不久，ABB將Maxwell的超級電容器用于這一系統(tǒng)。超級電容器的加入不僅使能量回收效率得以提升，而且延長了電池的使用壽命。數(shù)據(jù)表明，此超級電容器和電池的混合能量回收系統(tǒng)能將SEPTA鐵路車輛耗電量降低30%左右。此外，該系統(tǒng)還能使SEPTA為美國電力聯(lián)營體(PJM Interconnection Network)提供頻率調(diào)節(jié)服務(wù)。**PJM是一個區(qū)域性輸電機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)特拉華州、伊利諾伊州、印第安納州、肯塔基州、馬里蘭州、密歇根州、新澤西州、北卡羅萊納州、俄亥俄州、賓夕法尼亞州、田納西州、弗吉尼亞州、西弗吉尼亞州和哥倫比亞特區(qū)全境或部分地區(qū)的電力批發(fā)業(yè)務(wù)。
ABB在費城的鐵路制動能量回收項目項目開創(chuàng)了業(yè)界先河：它不僅能夠回收制動能量，而且還可支持快速電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)，幫助進(jìn)一步穩(wěn)定電網(wǎng)，提高供電質(zhì)量。ABB公司的公共交通運輸儲能業(yè)務(wù)總監(jiān)Jacques Poulin表示，鐵路能量回收系統(tǒng)是一種較新的技術(shù)，他舉例說，奧斯陸地鐵系統(tǒng)可以把制動能量回收傳輸?shù)狡渚W(wǎng)絡(luò)中，但是鐵路當(dāng)局很少會采集和儲存此類能量。費城項目在全球的獨特之處就是電池和超級電容器組成的混合儲能系統(tǒng)不僅回收儲存制動能量用于列車加速，而且還能夠為本地電網(wǎng)提供功率平衡服務(wù)。通過在本地把儲能系統(tǒng)連接到調(diào)頻市場，鐵路公司便能夠全天候利用回收的能量資源幫助電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻，實現(xiàn)創(chuàng)收。
電網(wǎng)運營商需要維持供電與用電需求的平衡，以確保電網(wǎng)頻率保持在小范圍內(nèi)波動。一般情況下是由熱電廠為電網(wǎng)供電，以滿足用電需求并保持適當(dāng)頻率。不過近年來，憑借其快速放電的優(yōu)勢，儲能系統(tǒng)已經(jīng)開始承擔(dān)起頻率調(diào)節(jié)的任務(wù)。
就SEPTA項目而言，現(xiàn)有儲能系統(tǒng)能夠在一秒鐘內(nèi)快速達(dá)到其1.5MW滿載電量，而相比之下熱電廠則需要幾分鐘時間。顯然，快速反應(yīng)的儲能系統(tǒng)更有利于維持頻率在正常運行范圍。本地電網(wǎng)運營商PJM已經(jīng)實施了美國聯(lián)邦能源管理委員會的新指令，向能夠提供快速調(diào)頻服務(wù)的供應(yīng)商支付更高費用。這讓該儲能系統(tǒng)獲得了極富競爭力的經(jīng)濟(jì)效益。SEPTA現(xiàn)有儲能系統(tǒng)每天可以回收1.5~2MWH的能量，這相當(dāng)于成本是該系統(tǒng)兩倍的太陽能系統(tǒng)的日供電量。SEPTA預(yù)計，其系統(tǒng)提供的電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)每年能夠創(chuàng)收15~20萬美元。
Maxwell科技公司代理總裁兼CEO John Warwick表示：“交通運輸是世界上耗能較大的行業(yè)，具備節(jié)能降耗減排效應(yīng)的系統(tǒng)的開發(fā)，為我們業(yè)界領(lǐng)先的超級電容器技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造了巨大機(jī)遇?！?/p>
