赵霖

摘  要：城市化的不断推进和城市人口的剧烈增長造成了严重的环境污染、交通堵塞等问题。现代新型储能式有轨电车作为城市综合交通发展战略框架中的重要组成部分，在解决环境污染、交通堵塞方面，扮演着重要的角色。对储能式有轨电车供电系统方案分析，是有轨电车可靠运行的基本保障。

关键词：储能式有轨电车;供电系统;方案

中图分类号：U482.1 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）16-0129-03

Abstract： The continuous advancement of urbanization and the rapid growth of urban population have caused serious environmental pollution， traffic jams and other problems. As an important part of the strategic framework of urban comprehensive traffic development， modern new energy storage trams play an important role in solving environmental pollution and traffic jams. The analysis of the power supply system scheme of the energy storage tram is the basic guarantee for the reliable operation of the tram.

Keywords： energy storage tram; power supply system; programme

引言

作为一种典型的城市轨道交通工具，有轨电车最早出现在19世纪80年代的德国。到19世纪末，中国的第一条有轨电车线路出现在北京。具有现代化且环保的现代有轨电车以其投资低、建设周期短、轨道可与汽车共享等特性，在限制汽车的使用以及在实现城市道路资源优化配置方面发挥重要作用。近年来，我国有轨电车发展迅速，北京、上海、深圳、广州、武汉、南京、大连、成都、苏州、淮安等多个城市有轨电车已经开通运营，其他多个城市的有轨电车工程也正在建设或规划中。

根据中国城市轨道交通协会《城市轨道交通2018年度统计和分析报告》，截止2018年底，城市交通运营线路中，现代有轨电车328.7公里，占比5.7%;2018年新增运营线路728.7公里，新增有轨电车82.7公里，占比11.3%，相比2017年，增幅达40.9%;在6374公里在建线路中，现代有轨电车400.9公里，占比6.3%;在7611公里规划的线路中，现代有轨电车691.6公里，占比9.1%。从以上数据可以看出，现代有轨电车在城市轨道交通的发展中已经受到了越来越多的认可与青睐。

1 储能式有轨电车概述

储能式有轨电车是指有轨电车在整个运行区间都由车载储能对其供电。相比传统全线架空接触网或者其他形式的供电模式，现代储能式有轨电车使用车载储能供电，减少地面供电部分的建设成本;现代有轨电车取消架空接触网等供电形式，使城市景观更好，使其更好地融入城市道路;现代有轨电车运营维护更方便，车载储能供电形式能够减少日常维修量和人员配置。

目前，储能式有轨电车储能模式一般包括蓄电池储能、超级电容储能以及蓄电池与超级电容混合储能的储能模式。超级电容以其充电速度快、使用寿命长、放电电流大等优势，使其在储能式有轨电车领域，具有越来越广泛的应用。

2 现代储能式有轨电车配电系统方案

对充电装置的供电系统的合理设计，是保证充电系统可靠运行的基础，是研究新型有轨电车充电装置的前提。根据有轨电车的特性，结合负荷等级的规范要求，储能式有轨电车，特别是高架和地面段有轨电车，供电系统负荷宜选择为二级负荷，外部电源可引自城市电网或邻近的供电线路。

中压AC10kV环网供电网络可分为单环网以及双环网两种，单环网的变电所主接线应为单母线不分段或者分段系统，双环网的变电所主接线应为单母线分段系统。

中压环网供电网络的合理设计，保证系统运行要求的各种技术指标，使供电系统能够安全、可靠地运行的同时，还应从节约工程投资和运营管理费用等实际角度出发考虑。采用单环网的形式相比较双环网方式有以下几点优势：

（1）单环网接线方案可以有效降低环网电缆与设备投资，同时减少电缆敷设工程量，符合现代有轨电车控制投资的建设要求，并且便于工程建设实施。

（2）单环网虽然在网络系统整体可靠性方面略低于双环网，但考虑到目前设备制造工艺水平较成熟，电缆与设备故障发生概率较低，且系统配置方案能够迅速切除故障电缆或设备。单环网配电系统的可靠性能够满足有轨电车可靠性运行的需要。

单环网接线方案如图1所示。

3 充电系统主接线方案

3.1 集中整流系统方案

在线路区间的适当位置设置集中整流站，将若干车站充电站内的变流设备集中设置，供邻近充电站共享。集中整流站内设置AC/DC转换装置，将10kV交流电源整定为直流1500V。在车站充电站内仅设置DC/DC调压装置，为有轨电车充电。集中整流系统的主接线方案如图2所示。

整流站主接线采用单母分段形式，两套变流机组独立运行。变流机组整定后的直流电源通过直流电缆分别引至设置了充电站的车站，通过DC/DC充电装置转换，供列车充电使用。在集中整流站设置一座降压变电所，通过低压电缆将降压变电所的低压电源分别引至各个车站的低压开关柜，给车站提供动力照明电源。

3.2 分散式整流系统方案

根据系统仿真计算，在需要给列车充电的车站设置充电站，分散式整流方案的充电站主接线方案如图3所示。

充电站采用单母线分段形式，充电站内设置两套充电装置，分别为有轨电车上下行充电，两套充电装置之间设置一处电动联络开关。由于一套充电装置不能实现给上下行列车同时充电，当一套充电装置故障退出运行时，结合有轨电车上下行列车进站情况，按需合上断开联络开关，充电装置可分别为上下行列车充电，实现支援供电。

3.3 充电站主接线方案选择

分散整流方案，在需要给有轨电车充电的车站设置成套充电装置，充电站设置的数量较多，供电房间相对较小，对于缓解大型供电房间的选址压力有一定的好处。同时，由于在各个车站设置充电装置，区间仅需要敷设10kV交流电缆，减少了区间电缆敷设的工程量，供电系统方案较简洁，提高了系统的可靠性。

集中整流方案，需在有轨电车线路沿线附近设置较大型集中整流站，在设置有充电站的车站设置直流开关柜、DC/DC调压装置、上网隔离开关柜等设备，在车站范围内占地较小。区间通过敷设直流电缆将集中整流站的直流电源输送至车站的直流开关柜，此外，各车站范围内的220/380V低压用电需由集中整流站降压变电所供电。区间直流电缆敷设工程量增多，投资增加，同时直流开关柜数量较多，设备维护成本较大。

理论上，以上两种接线方式都能满足适用现代有轨电车的供电，但是在实际选择主接线方案时，应根据充电装置的设置、线路条件等实际情况，综合技术经济、工程可实施性等多方面多因素对比考虑。

4 结束语

国内的城市化进程不断加深，近几年城市化给城市交通带来了巨大的压力，发展城市公共交通势在必行，而大運量的地铁建设周期长，投资大，现代有轨电车非常适用于客运量中等规模的城市或地区。虽然有轨电车的客运量是地铁的1/3～1/2，但其建设时间仅为地铁1/3左右，投资仅为1/5左右，对于急需解决城市交通压力的城市或区域，具有无可比拟的优势。另外现代有轨电车无架空接触网，零排放，低噪音，非常符合未来清洁型城市建设的需要，随着超级电容技术和基于电力电子大功率器件的充电装置的不断发展，相信在未来，有轨电车的发展前景定会越来越可观。

参考文献：

[1]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[R].中国城市轨道交通协会信息，2019（2）.

[2]王俊.基于超级电容储能的新型有轨电车供电系统设计研究[D].西南交通大学，2015.

[3]蔡波，李鲲鹏.现代有轨电车无接触网牵引供电方式研究[J].城市轨道交通研究，2015，18（01）：72-77.