Научная статья на тему 'МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО УСИЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА'

МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО УСИЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
80
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / РЕМОНТ ПУТИ / ПАКЕТНОЕ СЛЕДОВАНИЕ ПОЕЗДОВ / СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Преображенский Евгений Борисович, Удовиченко Алексей Вячеславович, Никифоров Михаил Михайлович

В статье рассматривается вопрос применения систем накопления электроэнергии на железнодорожном транспорте. Отмечено, что они применяются в возобновляемых источниках энергии и на гибридных маневровых тепловозах. Указана возможность применения систем накопления электроэнергии для повышения эффективности использования электроэнергии на тягу поездов. Внедрению систем накопления электроэнергии в системе тягового электроснабжения препятствуют высокие капитальные затраты и необходимость усиления сразу нескольких смежных межподстанционных зон. Предложено рассмотреть возможность создания мобильной системы накопления электроэнергии, все оборудование которой будет размещаться в контейнерах, установленных на грузовые платформы, что позволит оперативно перемещать такую систему. Целью внедрения мобильной системы накопления электроэнергии является временное усиление системы тягового электроснабжения во время проведения планового капитального или аварийно-восстановительного ремонта одного из путей на двухпутных участках железной дороги, когда возникает необходимость пакетного пропуска поездов поочередно в четном и нечетном направлениях по одному пути. Возможность применения мобильной системы накопления электроэнергии рассмотрена на примере реального участка железной дороги. Для заданного графика пропуска пакетов поездов определены зависимость отбираемой мощности накопителя от времени, максимальная мощность и номинальная эффективная энергоемкость системы накопления. Дана оценка стоимости системы накопления электроэнергии. Показано, что более 70 % от общей стоимости системы накопления электроэнергии приходится на импортную подсистему преобразования энергии. Сделан вывод о необходимости разработки отечественных преобразовательных подсистем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Преображенский Евгений Борисович, Удовиченко Алексей Вячеславович, Никифоров Михаил Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MOBILE ELECTRICITY STORAGE SYSTEM FOR TEMPORARY STRENGTHENING THE DC TRACTION POWER SUPPLY SYSTEM

The article deals with the issue of using electric power storage systems in railway transport. It is noted that they are used in renewable energy sources and on hybrid shunting diesel locomotives. The possibility of using electric power storage systems to improve the efficiency of using electric power for train traction is indicated. The introduction of electric energy storage systems in the traction power supply system is hampered by high capital costs and the need to strengthen several adjacent inter-substation zones at once. It is proposed to consider the possibility of creating a mobile energy storage system, all the equipment of which will be placed in containers installed on cargo platforms, which will allow such a system to be quickly moved. The purpose of introducing a mobile power storage system is to temporarily strengthen the traction power supply system during a planned overhaul or emergency repair of one of the tracks on double-track sections of the railway. In this case, there is a need for a batch pass of trains alternately in even and odd directions on the same track. The possibility of using a mobile energy storage system is considered on the example of a real section of the railway. For a given schedule of passing train packages, the dependence of the storage capacity taken off from time, the maximum power and the nominal effective energy intensity of the storage system are determined. An estimate of the electricity storage system cost is given. It is shown that more than 70 % of the total cost of the electricity storage system falls on the imported energy conversion subsystem. It is concluded that it is necessary to develop domestic converter subsystems.

Текст научной работы на тему «МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО УСИЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

УДК 621.311.4

Е. Б. Преображенский1, А. В. Удовиченко1, М. М. Никифоров2

Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), г. Новосибирск, Российская Федерация;

2 „ „ Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация

МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО УСИЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Аннотация. В статье рассматривается вопрос применения систем накопления электроэнергии на железнодорожном транспорте. Отмечено, что они применяются в возобновляемых источниках энергии и на гибридных маневровых тепловозах. Указана возможность применения систем накопления электроэнергии для повышения эффективности использования электроэнергии на тягу поездов. Внедрению систем накопления электроэнергии в системе тягового электроснабжения препятствуют высокие капитальные затраты и необходимость усиления сразу нескольких смежных межподстанционных зон.

Предложено рассмотреть возможность создания мобильной системы накопления электроэнергии, все оборудование которой будет размещаться в контейнерах, установленных на грузовые платформы, что позволит оперативно перемещать такую систему. Целью внедрения мобильной системы накопления электроэнергии является временное усиление системы тягового электроснабжения во время проведения планового капитального или аварийно-восстановительного ремонта одного из путей на двухпутных участках железной дороги, когда возникает необходимость пакетного пропуска поездов поочередно в четном и нечетном направлениях по одному пути.

Возможность применения мобильной системы накопления электроэнергии рассмотрена на примере реального участка железной дороги. Для заданного графика пропуска пакетов поездов определены зависимость отбираемой мощности накопителя от времени, максимальная мощность и номинальная эффективная энергоемкость системы накопления. Дана оценка стоимости системы накопления электроэнергии. Показано, что более 70 % от общей стоимости системы накопления электроэнергии приходится на импортную подсистему преобразования энергии. Сделан вывод о необходимости разработки отечественных преобразовательных подсистем.

Ключевые слова: система тягового электроснабжения, ремонт пути, пакетное следование поездов, система накопления электроэнергии

Evgeniy B. Preobrazhensky1, Alexey V. Udovichenko1, Mikhail M. Nikiforov2

Novosibirsk State Technical University (NSTU), Novosibirsk, the Russian Federation;

Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation

MOBILE ELECTRICITY STORAGE SYSTEM FOR TEMPORARY STRENGTHENING THE DC TRACTION POWER SUPPLY SYSTEM

Abstract. The article deals with the issue of using electric power storage systems in railway transport. It is noted that they are used in renewable energy sources and on hybrid shunting diesel locomotives. The possibility of using electric power storage systems to improve the efficiency of using electric power for train traction is indicated. The introduction of electric energy storage systems in the traction power supply system is hampered by high capital costs and the need to strengthen several adjacent inter-substation zones at once.

It is proposed to consider the possibility of creating a mobile energy storage system, all the equipment of which will be placed in containers installed on cargo platforms, which will allow such a system to be quickly moved.

The purpose of introducing a mobile power storage system is to temporarily strengthen the traction power supply system during a planned overhaul or emergency repair of one of the tracks on double-track sections of the railway. In this case, there is a needfor a batch pass of trains alternately in even and odd directions on the same track.

The possibility of using a mobile energy storage system is considered on the example ofa real section of the railway. For a given schedule ofpassing train packages, the dependence of the storage capacity taken off from time, the maximum power and the nominal effective energy intensity of the storage system are determined. An estimate of the electricity storage system cost is given. It is shown that more than 70 % of the total cost of the electricity storage system falls on the imported energy conversion subsystem. It is concluded that it is necessary to develop domestic converter subsystems.

Keywords: traction power supply system, track repair, batch train operation, power storage system.

Исследования в области повышения характеристик литий-ионных аккумуляторных батарей и совершенствования технологий их производства ведут к существенному снижению стоимости хранения единицы запасенной энергии и, как следствие, к расширению сфер использования систем накопления электроэнергии (далее - СНЭ). Не является исключением и железнодорожный транспорт России. Экспериментальные образцы СНЭ на литий-ионных батареях применяются в ОАО «Российские железные дороги» в составе возобновляемых источников энергии, начата опытная эксплуатация маневровых тепловозов с гибридной силовой установкой, например, ТЭМ9^ силовая установка которого включает в себя экологичный дизельный двигатель средней мощности и комбинированный накопитель энергии из литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов.

Одним из наиболее перспективных направлений использования СНЭ с литий-ионными аккумуляторами на железнодорожном транспорте является их применение для улучшения энергетических характеристик электротяги и повышения эффективности использования энергии рекуперации [1, 2]. Проведенный анализ возможных мест размещения СНЭ показал, что с точки зрения энергетической эффективности наиболее целесообразно устанавливать их на электроподвижном составе. В этом случае обеспечивается максимальная эффективность использования энергии рекуперации. Однако при этом потребуется существенная реконструкция более десяти тысяч единиц тягового электроподвижного состава (ЭПС). Кроме того, для каждой серии ЭПС потребуется разработка собственной конструкции СНЭ.

Более рациональным и менее затратным является размещение СНЭ на постах секционирования в середине межподстанционных зон [3, 4]. В этом случае не только выполняется сбор, хранение и рациональное потребление энергии рекуперации, но и обеспечивается повышение уровня напряжения в контактной сети в середине межподстанционной зоны, что позволяет повысить пропускную способность участка [5]. К сожалению, до настоящего времени на сети железных дорог не внедрено ни одной СНЭ по причинам экономического характера.

С одной стороны, внедрение СНЭ с литий-ионными аккумуляторами требует существенных капитальных затрат, затрат на эксплуатацию, включая затраты на покупку электроэнергии, необходимую для питания подсистемы управления и связи, а также вспомогательной подсистемы, в состав которой входят системы кондиционирования, обогрева, вентиляции, пожаротушения и пр. [6], а также дополнительных эксплуатационных затрат, связанных с необходимостью несколько раз за срок службы СНЭ заменять отработавшие свой срок эксплуатации аккумуляторные батареи (примерно три - четыре раза).

С другой стороны, устранение лимитирующих по условиям работы системы тягового электроснабжения межподстанционных зон позволяет увеличить пропускную способность на две - четыре пары поездов в сутки, что во много раз превышает эффект от повышения эффективности использования энергии рекуперации и, в теории, гарантирует окупаемость инвестиций [7]. К сожалению, после устранения ограничений по условиям работы системы тягового электроснабжения в одной межподстанционной зоне на участке появляется другая лимитирующая зона, не позволяющая в целом увеличить его пропускную способность. В общем случае для устранения ограничения пропускной способности участка железной дороги по условиям работы системы тягового электроснабжения может потребоваться внедрение СНЭ и (или) других усиливающих мероприятий в половине из межподстанционных зон. При этом необходимо учитывать, что далеко не всегда существует возможность увеличить количество пар поездов даже при наличии пропускной способности, например, из-за отсутствия грузов на соответствующем направлении, ограничений смежных участков и др., что может привести к неокупаемости проекта.

Однако существуют случаи, когда использование СНЭ может быть необходимо без учета ожидаемого прямого экономического эффекта. Речь идет о необходимости временного усиления системы тягового электроснабжения во время проведения планового капитального или аварийно-восстановительного ремонта одного из путей на двухпутных участках железной до-

роги. В этом случае возникает необходимость пакетного пропуска поездов поочередно в четном и нечетном направлениях по одному пути. В настоящее время на сети железных дорог все более широкое распространение находит технология вождения тяжеловесных и длинносостав-ных поездов. Недостаточный уровень напряжения в контактной сети на ремонтируемом участке может потребовать расформирования таких поездов перед его прохождением, что влечет за собой как временные, так и финансовые потери.

Для временного усиления системы тягового электроснабжения постоянного тока предлагается спроектировать мобильную систему накопления электроэнергии (далее - МСНЭ) с размещением всего оборудования в контейнерах, установленных на грузовых платформах по аналогии с мобильными тяговыми подстанциями, разработанными в НИИЭФА-Энерго [8]. Это позволит легко транспортировать ее к месту проведения ремонтных работ.

Рассмотрим применение МСНЭ на примере реального участка железной дороги (рисунок 1). В качестве исходного условия примем, что капитальный ремонт выполняется на первом пути в границах межподстанционной зоны Лагунака - Картканск. На смежных тяговых подстанциях, питающих рассматриваемую межподстанционную зону, установлено по два преобразовательных трансформатора ТРДП-12500/10Ж-У1 и два 12-пульсовых выпрямителя ТПЕД-3150. Подключение МСНЭ выполнено на разъезде «2850 км».

ТПС Колоний ТПС Пагунака ТПС Карагканс*

Рисунок 1 - Схема расчетного участка для оценки параметров мобильной системы накопления электроэнергии

Заряд аккумуляторных батарей МСНЭ осуществляется от тяговых подстанций во время отсутствия тяговой нагрузки в межподстанционной зоне, а также при ее наличии и уровне напряжения в месте присоединения МСНЭ к контактной сети не ниже 3000 В. Выходное напряжение МСНЭ в режиме разряда составляет 3400 В.

График движения организован пакетами по четыре поезда в четном и нечетном направлениях, при этом в межподстанционной зоне одновременно не может находиться более трех поездов. По результатам имитационного моделирования в программном комплексе «КОРТЭС» полное время пропуска двух пакетов поездов в нечетном и четном направлениях составило 75,5 мин. График необходимой мощности МСНЭ для пропуска двух пакетов поездов за указанный период приведен на рисунке 2.

По результатам имитационного моделирования получено, что максимальная необходимая мощность разряда МСНЭ составляет 5388 кВт при токе разряда 1594 А.

Обработка результатов моделирования работы МСНЭ показала, что максимальный объем отпуска электроэнергии за один интервал разряда МСНЭ составляет 317,6 кВтч.

В общем случае СНЭ характеризуются тремя основными параметрами:

- номинальной энергоемкостью;

- эффективной энергоемкостью;

- номинальной мощностью, выдаваемой в сеть.

Эффективная энергоемкость определяет полный объем электрической энергии, который может быть получен нагрузкой от СНЭ в режиме разряда после ее полного заряда.

6,0

МВт 4,0 3,0 2,0 1,0

1 1

0,0

0,5 5 9,5 14 18,5 23 27,5 32 36,5

41 45,5 50 54,5 59 63,5

мин

Рисунок 2 - Зависимость отбираемой мощности накопителя от времени при пропуске пакетов поездов сначала нечетного, а затем четного направления

Мощность СНЭ определяет номинальную величину мощности преобразовательных устройств (полупроводниковых преобразователей и трансформаторов), включенных между контактным проводом и аккумуляторной батареей накопителя, и принимается равной или большей, чем максимальная мощность, которую необходимо передать в контактную сеть.

Преобразовательные устройства обеспечивают требуемые режимы заряда и регенерации аккумуляторных батарей, а также необходимое напряжение на зажимах СНЭ и требуемый ток нагрузки. Таким образом, каждый из этих показателей определяет две независимые характеристики СНЭ, которые являются определяющими при формировании стоимости, - энергоемкость накопительной части и мощность преобразовательной части СНЭ. Структурная схема СНЭ для железных дорог представлена на рисунке 3.

КП

Рельс

О

Г

Реверсивный DC-AС-преобразователь

О

Г

Реверсивный АС^С-преобразователь

1

А ккумуляторная батарея накопителя

Трансф ормат ор

Рисунок 3 - Структурная схема СНЭ для железных дорог

В настоящее время в России не выпускается преобразовательное оборудование, на базе которого можно создать МСНЭ для железных дорог постоянного тока, однако на мировом рынке предлагается несколько подходящих образцов (таблица 1).

Таблица 1 - Преобразовательные агрегаты для систем накопления электроэнергии

Производитель (страна) Технические характеристики

Схема преобразователя Выходное напряжение, В КПД, %

Allen-Bradley (USA) 6 (18)-пульсовый управляемый выпрямитель по технологии AFE (Active Front End), автоматический инвертор тока с широтно-импульсной модуляцией 2400; 3300; 4160;6600 98

Mitsubishi (Japan) Многообмоточный трансформатор, 18,36,54-пульсовый неуправляемый выпрямитель и IGBT-автоматический инвертор напряжения в фазе 3300;6600 98

General Electric (USA) Многообмоточный трансформатор, 18-пульсовый неуправляемый выпрямитель и IGBT-автоматический инвертор напряжения в фазе 3300/3000; 6600/6000 97

General Electric (USA) 6-пульсовый управляемый выпрямитель с IGBT-широтно-импульсной модуляцией, автоматический инвертор напряжения с IGBT-широтно-импульсной модуляцией и выходным LC-фильтром 6600 97,5

Toshiba (Japan) Многообмоточный трансформатор, 18,30,36-пульсовый неуправляемый выпрямитель и IGBT-автоматический инвертор напряжения (технология AFE - опционально) 3300;6000 97,6

Коэффициент полезного действия МСНЭ определяется по формуле:

лмснэ = лdс-ас х л хлас-dc хлае ,

где ЛбС-АС - КПД DС-AC-преобразователя (не менее 0,97);

Л тр - КПД трансформатора (принимается равным 0,98);

ЛАС-бС - КПД АС^С-преобразователя (не менее 0,97);

ЛАБ - КПД литий-ионных аккумуляторных батарей на цикле заряд-разряд (0,91).

Таким образом, КПД МСНЭ

ЛМСНЭ = 0,97 х 0,98 х 0,97 х 0,91 = 0,84.

Значение КПД МСНЭ требуется учитывать при определении необходимой эффективной энергоемкости накопителя.

Как показали расчеты, для пропуска двух пакетов поездов по рассматриваемому участку необходимо за цикл передать от МСНЭ в контактную сеть 1306,7 кВт ■ ч. Однако, как отмечалось выше, подзарядка МСНЭ осуществляется не только вне цикла пропуска пакетов поездов, но и в те промежутки времени, когда тяговая нагрузка отсутствует или незначительна [4]. Баланс заряда-разряда МСНЭ за один цикл пропуска поездов при условии, что в начале цикла накопитель заряжен на 100 %, представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Баланс заряда-разряда МСНЭ за один цикл пропуска поездов

Интервал времени, мин Режим работы МСНЭ Количество электроэнергии, кВтч Остаток заряда, %

запасено на начало интервала отпущено в КС поступило из КС* осталось на конец интервала **

Нечетный пакет поездов

0 - 3,5 Начало цикла, заряд 723,0 0,0 225,0 723,0 100,0

3,5 - 6,5 Разряд 723,0 31,5 0,0 691,5 95,6

6,5 - 8,5 Заряд 691,5 0,0 150,0 723,0 100,0

8,5 - 14,5 Разряд 723,0 318,5 0,0 404,5 55,9

14,5 - 15,0 Заряд 404,5 0,0 37,5 442,0 61,1

15 - 22,5 Разряд 442,0 296,2 0,0 145,8 20,2

22,5 - 24,5 Заряд 145,8 0,0 150,0 295,8 40,9

24,5 - 30,5 Разряд 295,8 295,0 0,0 0,8 0,1

30,5 - 32,5 Заряд 0,8 0,0 150,0 150,8 20,9

32,5 - 33,0 Разряд 150,8 15,4 0,0 135,4 18,7

33,0 - 36,0 Заряд 135,4 0,0 225,0 360,4 49,8

36,0 -36,5 Разряд 360,4 0,8 0,0 359,6 49,7

36,5 - 37,5 Заряд 359,6 0,0 75,0 434,6 60,1

Четный пакет поездов

37,5 - 46,5 Заряд 434,6 0,0 675,0 723,0 100,0

46,5 - 48,0 Разряд 723,0 79,8 0,0 643,2 89,0

48,5 - 52,5 Заряд 643,2 0,0 300,0 723,0 100,0

52,5 - 53,5 Разряд 723,0 74,7 0,0 648,3 89,7

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

53,5 - 59,5 Заряд 648,3 0,0 487,5 723,0 100,0

60,0 - 62,5 Разряд 723,0 124,2 0,0 598,8 82,8

62,5 - 66,5 Заряд 598,8 0,0 300,0 723,0 100,0

66,5 - 67,0 Разряд 723,0 74,7 0,0 648,3 89,7

67,5 - 75,5 Заряд, конец цикла 648,3 0,0 637,5 723,0 100,0

* - объем электроэнергии, который мог бы поступить из контактной сети в МСНЭ в случае неполного заряда аккумуляторных батарей из расчета заряда батареи 75 кВтч в минуту;

** - остаток электроэнергии в МСНЭ на конец интервала не может превышать значение максимальной эффективной энергоемкости накопителя.

По результатам формирования баланса заряда-разряда МСНЭ за один цикл пропуска поездов получено, что эффективная энергоемкость МСНЭ для заданных условий должна составлять 723 кВт • ч, а с учетом КПД МСНЭ (0,84) - 861 кВт • ч.

Если при отборе энергии от МСНЭ аккумуляторные батареи разряжать не более чем на 50 % для увеличения их срока эксплуатации, то полная энергоемкость МСНЭ должна составить 1722 кВт ■ ч.

Тогда при применении литий-ионных аккумуляторных батарей типа LFP270 энергоемкостью 0,8 кВт ■ ч их потребуется 2153 шт. При этом масса аккумуляторной части накопителя составит 21,11 т, а с учетом массы крепежных изделий (до 10 % от массы батарей) - примерно 23,2 т. С учетом того, что габариты одного элемента LFP270 составляют 0,337 х 0,16 х х 0,106 м и коэффициент заполнения пространства при размещении элементов аккумуляторной батареи составляет 0,76, полный объем, занимаемый аккумуляторной батареей МСНЭ, составит 16,18 куб. м.

Выполним оценку стоимости МСНЭ (без учета стоимости грузовых платформ и контейнеров для ее размещения).

Так как в Российской Федерации в настоящее время не выпускаются преобразовательные агрегаты, которые могли бы использоваться в системе управления МСНЭ, то согласно [9] примем удельную стоимость преобразовательного оборудования для МСНЭ в размере $200 за 1 кВт мощности.

В системе преобразования МСНЭ необходим понизительный трансформатор, конструкция которого будет зависеть от выбранных DC-AC- и AC-DC-преобразователей номинальной мощностью, превышающей расчетную мощность накопителя, которая в нашем случае составляет 5,4 МВт. Ближайший больший номинал мощности трансформатора 6,3 МВА. Учитывая, что стоимость стандартного трансформатора ТМ-6300/10/0,4 составляет около 3 млн руб. [10], допустимо принять стоимость трансформатора специальной конструкции той же мощности в три раза больше, т. е. 9 млн руб. Стоимость одного элемента LFP270 составляет 27 тыс. руб. [11].

Таким образом, при курсе $1 = 75 руб. общая стоимость оборудования мобильной системы накопления электроэнергии составит, млн руб.:

цмснэ= (2 153 х27 000 + 2 х 5388 х 200 х 75) 10-6 + 9 = 228,77.

В том числе стоимость аккумуляторной части 58,13 млн руб., преобразовательной части 161,64 млн руб. Не трудно сделать вывод о необходимости снижения стоимости преобразовательной части МСНЭ. И наиболее эффективной в данном случае будет разработка отечественных элементов преобразовательной части МСНЭ. Работы в этом направлении уже проводятся для СНЭ, внедряемых в автономных сетях 10/0,4 кВ газоперекачивающих станций, участков нефтедобычи и удаленных населенных пунктов при внедрении возобновляемых источников энергии [12].

На основании изложенного можно сделать следующие выводы.

1. Предложено использование мобильных систем накопления электроэнергии, размещенных в контейнерах на грузовых платформах, для временного усиления системы тягового электроснабжения в случаях проведения капитального ремонта или аварийно-восстановительных работ на одном из путей двухпутных участков железной дороги, когда требуется обеспечить пакетный пропуск поездов поочередно в четном и нечетном направлениях.

2. Для реального участка железной дороги выполнено имитационное моделирование, по результатам которого определены максимальная мощность и эффективная энергоемкость мобильной системы накопления электроэнергии. Составлен баланс эффективной энергоемкости мобильной системы накопления электроэнергии при реализации полного цикла пропуска поездов в четном и нечетном направлениях. Определены технические параметры системы накопления электроэнергии. Рассмотренное решение может быть актуальным и в автономных и специализированных системах энергоснабжения при резкопеременной нагрузке.

3. Выполнена приблизительная оценка стоимости мобильной системы накопления электроэнергии без учета стоимости контейнеров и грузовых платформ. Показано, что доля стоимости импортной преобразовательной части системы составляет более 70 % от всех затрат,

что обусловлено большой мощностью, которую необходимо выдавать в контактную сеть в моменты пиковых нагрузок. Указано на необходимость разработки отечественных преобразователей для системы накопления электроэнергии.

Список литературы

1. Незевак, В. Л. Перспективы применения накопителей электрической энергии в системе тягового электроснабжения постоянного тока / В. Л. Незевак, В. Т. Черемисин. - Текст : непосредственный // Бюллетень результатов научных исследований. - 2015. - № 1(14). -С. 76-83.

2. Преображенский, Е. Б. Накопители электрической энергии как фактор повышения энергоэффективности и провозной способности РЖД при реализации концепции Smart Grid / Е. Б. Преображенский. - Текст : непосредственный // Инновации транспорта. - 2000. -№ 1(39). - С. 38-44.

3. Черемисин, В. Т. Выбор мест установки накопителей электроэнергии на полигоне постоянного тока по критерию энергоэффективности / В. Т. Черемисин, М. М. Никифоров, В. Л. Незевак. - Текст : непосредственный // Наука и транспорт. Модернизация железнодорожного транспорта. - 2013. - № 2(6). - С. 48-52.

4. Незевак, В. Л. Сравнение вариантов применения накопителей электроэнергии в системе тягового электроснабжения и на электроподвижном составе / В. Л. Незевак. - Текст : непосредственный // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. - 2020. - № 9. - С. 17-23. - DOI 10.36535/023619142020094.

5. Незевак, В. Л. Применение накопителей электроэнергии в системе тягового электроснабжения с целью повышения пропускной способности на лимитирующих участках / В. Л. Незевак, С. С. Самолинов. - Текст : непосредственный // Транспорт Урала. - 2020. -№ 1(64). - С. 104-109. - DOI 10.20291/1815-9400-2020-1-104-109.

6. Проблемы, перспективы применения и методика расчета нормированной стоимости накопления электрической энергии / В. Д. Мельников, Г. Б. Нестеренко, Д. Е. Лебедев [и др.]. - Текст : непосредственный // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2019. - Т. 11. - № 4(44). - С. 30-36.

7. Никифоров, М. М. Расчет предельной стоимости внедрения накопителя электрической энергии для системы тягового электроснабжения постоянного тока / М. М. Никифоров, А. П. Шатохин. - Текст : непосредственный // Омский научный вестник. - 2017. -№ 1(151). - С. 54-56.

8. Евразия Вести: транспортная газета : сайт. - Текст : электронный. - Москва. - URL: http://eav.ru/publ1.php?page=1&publid=2019-09a12 (дата обращения: 29.01.2022).

9. Semiconductors for Power Supplies: System catalog // Toshiba : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://www.mouser.eom/datasheet/2/408/SCE0024_catalog-29379.pdf (дата обращения: 28.01.2022).

10. Каталог товаров // tiu.ru : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://omsk.tiu.ru/ p472351199-transformator-63001004.html (дата обращения: 28.01.2022).

11. Каталог товаров // Смарт системс 21 : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://smartsystems21.ru/products/akb-lioteh-lt-lfp270 (дата обращения: 28.01.2022).

12. Разработка эффективного согласующего устройства аккумуляторной батареи с инвертором напряжения в накопителе электрической энергии / А. В. Удовиченко, В. Г. Токарев, Е. В. Гришанов, С. В. Кучак. - Текст : непосредственный // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. - 2021. - № 2 (51). - С. 43-52. - DOI 10.17212/1727-2769-20212-43-52.

References

1. Nezevak V. L., Cheremisin V. T. Prospects for the use of electric energy storage devices in the DC traction power supply system [Perspektivy primeneniya nakopiteley elektricheskoy energii v sisteme tyagovogo elektrosnabzheniya postoyannogo toka]. Byulleten' rezul'tatov nauchnykh issle-dovaniy - Bulletin of Research Results, 2015, no. 1(14), pp. 76 - 83.

2. Preobrazhenskij E. B. Electric energy storage devices as a factor in increasing the energy efficiency and carrying capacity of Russian Railways in the implementation of the Smart Grid concept [Nakopiteli elektricheskoy energii kak faktor povysheniya energoeffektivnosti i provoznoy sposobnosti RZHD pri realizatsii kontseptsii Smart Grid]. Innovatsii transporta - Transport innovation, 2000, no. 1 (39), pp. 38 - 44.

3. Cheremisin V. T., Nikiforov M. M., Nezevak V. L. Selection of installation sites for electric energy storage devices on the DC test site according to the criterion of energy efficiency [Vybor mest ustanovki nakopiteley elektroenergii na poligone postoyannogo toka po kriteriyu energoeffektivnosti]. Nauka i transport. Modernizatsiya zheleznodorozhnogo transporta - Science and transport. Modernization of railway transport, 2013, no. 2(6), pp. 48 - 52.

4. Nezevak V. L. Comparison of options for the use of energy storage devices in the traction power supply system and on electric rolling stock [Sravneniye variantov primeneniya nakopiteley elektroenergii v sisteme tyagovogo elektrosnabzheniya i na elektropodvizhnom sostave]. Transport: nauka, tekhnika, upravleniye. Nauchnyy informatsionnyy sbornik - Transport: science, technology, management. Scientific information collection, 2020, no. 9, pp. 17 - 23.

5. Nezevak V. L. The use of energy storage devices in the traction power supply system in order to increase the throughput in limiting sections [The use of energy storage devices in the traction power supply system in order to increase the throughput in limiting sections]. Transport Urala - Transport of the Urals, 2020, no. 1 (64), pp. 104 - 109.

6. Melnikov V. D., Nesterenko G. B., Lebedev D. E. et al. Problems, prospects for application and methodology for calculating the normalized cost of electric energy accumulation [Problems, prospects for application and methodology for calculating the normalized cost of electric energy accumulation]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta - Bulletin of Kazan State Power Engineering University, 2019, vol. 11, no. 4 (44), pp. 30 - 36.

7. Nikiforov M. M., Shatohin A. P. Calculation of the marginal cost of introducing an electric energy storage device for a DC traction power supply system [Raschet predel'noy stoimosti vnedreniya nakopitelya elektricheskoy energii dlya sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya postoyannogo toka]. Omskiy nauchnyy vestnik - Omsk Scientific Bulletin, 2017, no. 1 (151), pp. 54 - 56.

8. Evraziia Vesti: transportnaia gazeta : sait (Eurasia Vesti: transport newspaper: site). Available at: http://eav.ru/publ1.php? page=1&publid=2019-09a12 (accessed 29 January 2022).

9. Semiconductors for Power Supplies: System catalog. Available at: https:// www.mouser.com/datasheet/2/408/SCE0024_catalog-29379.pdf (accessed 28 January 2022).

10. Catalog. Available at: https://omsk.tiu.ru/p472351199-transformator-63001004.html (accessed 28 January 2022).

11. Catalog // SMART Systems 21. Available at: https://smartsystems21.ru/products/akb-lioteh-lt-lfp270 (accessed 28 January 2022).

12. Udovichenko A. V., Tokarev V. G., Grishanov E. V., Kuchak S. V. Development of an efficient battery matching device with a voltage inverter in an electrical energy storage device [Raz-rabotka effektivnogo soglasuyushchego ustroystva akkumulyatornoy batarei s invertorom naprya-zheniya v nakopitele elektricheskoy energii]. Doklady Akademii nauk vysshey shkoly Rossiyskoy Fed-eratsii - Reports of the Academy of Sciences of Higher Education of the Russian Federation, 2021, no. 2 (51), pp. 43 - 52.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Преображенский Евгений Борисович

Новосибирский государственный технический университет (НГТУ).

Маркса пр., д. 20, г. Новосибирск, 630073, Российская Федерация.

Заведующий лабораториями кафедры электроники и электротехники Института силовой электроники НГТУ.

Тел.: +7 (383) 346-08-64.

E-mail: preobrazhenskij@corp.nstu.ru

Удовиченко Алексей Вячеславович

Новосибирский государственный технический университет (НГТУ).

Маркса пр., д. 20, г. Новосибирск, 630073, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент кафедры электроники и электротехники, научный сотрудник Института силовой электроники НГТУ-НЭТИ.

Тел.: +7 (383) 346-08-66.

E-mail: udovichenko@corp.nstu.ru

Никифоров Михаил Михайлович

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, исполняющий обязанности директора Научно-исследовательского института энергосбережения на железнодорожном транспорте (ОмГУПС).

Тел.: +7 (3812) 44-39-23.

E-mail: nikiforovmm@rambler.ru

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Преображенский, Е. Б. Мобильная система накопления электроэнергии для временного усиления системы тягового электроснабжения постоянного тока / Е. Б. Преображенский, А. В. Удовиченко, М. М. Никифоров. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2021. - № 4 (48). - С. 47 - 56.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Preobrazhenskij Evgenij Borisovich

Novosibirsk State Technical University (NSTU).

20, Marx av., Novosibirsk, 630073, the Russian Federation.

Head of the laboratorys of Electronics and Electrical Engineering department of Power Electronics Institute, NSTU.

Phone: +7 (383) 346-08-64.

E-mail: preobrazhenskij@corp.nstu.ru

Udovichenko Alexey Viacheslavovich

Novosibirsk State Technical University (NSTU).

20, Marx av., Novosibirsk, 630073, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, associate professor of Electronics and Electrical Engineering department of scientific researcher of Power Electronics Institute, NSTU.

Phone:+7 (383) 346-08-66.

E-mail: udovichenko@corp.nstu.ru

Nikiforov Mikhail Mikhailovich

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, acting director of Research Institute for Energy Efficiency in Railway Transport, OSTU.

Phone: +7 (3812) 44-39-23.

E-mail: nikiforovmm@rambler.ru

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Preobrazhenskij E. B., Udovichenko A. V., Nikiforov M. M. Mobile electricity storage system for temporary strengthening the DC traction power supply system. Journal of Transsib Railway Studies, 2021, no. 4 (48), pp. 47 - 56 (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.