CC BY
14
УДК 621.331.3
В. Г. КУЗНЕЦОВ (ДНУЗТ), О. I. САБЛ1Н (ДНУЗТ)
Днтропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, кафедра штелектуальних систем електропостачання, 49010, м. Днтро, вул. Лазаряна, 2, тел. (056) 793-19-11, ел. пошта: ук^^.иа, о1едБ88@1.иа. ОЯСЮ: огс1а.огд/0000-0003-4165-1056. огс1с1.огд/0000-0001-6784-648Х
ВИЗНАЧЕННЯ ПОТЕНЦ1АЛУ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОТРАНСПОРТУ В ЗАДАЧАХ П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 СПОЖИВАННЯ ЕНЕРГП РЕКУПЕРАЦИ
Вступ
Одним з важливих енергоощадних заходiв на електрифшованому транспортi е ефективне використання енергп рекупераци, що при ра-цiональних режимах руху транспортних засо-бiв дозволяе знижувати енергоемнiсть перев> зного процесу в рiзних видах руху на 10...40% [1, 2].
Проте у зв'язку iз часовим дисбалансом процешв споживання i генераци енергп рiз-ними транспортними засобами, що знахо-дяться на дшянщ в тягових i рекуперативних режимах, показник вщновлення енергп при юнуючих системах енергозабезпечення транспорту на сьогодш е незначним. Середнiй показник рекупераци енергп, наприклад по ме-режi залiзниць постiйного струму, зараз не перевищуе 2.3 % [3-5], що особливо пом№ но при зниженш розмiрiв руху на дшянках.
Актуальнiсть i постановка задачi
Вдосконалення систем електропостачання електрифiкованого транспорту з метою тд-вищення ефективносп використання енергп рекупераци, а саме впровадження накопичу-вачiв енергп (НЕ) на тягових тдстанщях (ТП), шверторних агрегатiв (1А) та регулято-рiв напруги (РН) на шинах ТП потребуе роз-витку пiдходiв щодо визначення технiчного та економiчно дощльного потенцiалу енергозбереження при рекупераци для юнуючих i перспективних систем транспорту. Це дозволить обирати науково обгрунтоваш технологи та енергозбер^аюче обладнання з мшмаль-ними вартюними показниками та надлишко-вою потужнютю в залежностi вiд експлуата-цшних показникiв дiлянок.
Мета роботи
Розробка наукового методу визначення потен-щалу енергозбереження в iснуючих i перспективних системах електротранспорту для тдвищення ефективностi використання енергп рекупераци.
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
Огляд лтратури
Кшьюсть електроенергп, яка може бути гене-рована транспортним засобом при рекуперативному гальмуванш для зниження чи обмеження швидкостi, визначаеться зменшенням його матично! енергп за вирахуванням роботи з подолан-ня сил опору руху i дорiвнюе [1, 2]
Грек =(0,01073(1 + T)Q(vn2 - Vk2) -
екв )S) Прек,
де Q — маса повда; (1 + у) - коефщеит шерци його обертових
мас; Vh , Vk — швидкiсть вщпов^ дно на початку i наприкiнцi гальмування; W — основний питомий отр руху по!зда при середнiй швидкосп на дiлянцi гальмування; ¿екв — екыва-лентний ухил на дшянщ гальмування; S — дов-жина гальмiвного шляху; прек — ККД електрору-
хомого складу (ЕРС) в режимi рекупераци.
При гальмуваннi по]дщв для зниження швид-костi руху на прямих дiлянках повна робота сил опору руху значно менше змши к1нетично! енергп, тому (1) може бути записано як
Грек = 0,01073(1 + y)Q(vn2 - vK2)VK . (2)
При пригальмовуванш пойду для пiдтримки задано! швидкосп руху (при v ~ const) на д^н-ках з затяжними спусками кiлькiсть генеровано! електроенергп визначаеться змiною потенцiйноl енергп по!зда i дорiвнюе
Грек = 2 725Q(iекв - W0 ^Прек . (3)
В якостi юльюсного показника ефективностi рекупераци енергп може розглядатися величина коефiцiента рекупераци [6] за час електроспожи-вання (рекупераци) T, що е вщношенням генеровано! енергп при електричному гальмуванш
Грек до витрати енергп на тягу Гтяг (з ураху-ванням витрат на власнi потреби повда) на конк-
ретн1и д1лянц1, в режим1 руху тощо, якии може бути визначениИ як
k = WpeK = J=1 tm
рек W T
П tSd
Z J Uc(t)Iрек(t)dt
-, (4)
J Uc(t) I тяг (t )dt
0
де Uc(t) - напруга на струмоприИмач1 транспортного засобу; 1рек (t), 1тяг (t) - вщповщно струм в режим рекуперацп i тяги; tni, t^ - вщ-повщно моменти початку та закiнчення рекуперативного гальмування; n - кшьюсть актiв рекуперативного гальмування.
При використанш pежимiв рекуперативного гальмування в вантажному та пасажирському pусi поlздiв, де pекупеpацiя використовуеться переважно для обмеження швидкостi руху на донках 3i спусками, потенцiал енергозбереження, за piзними оцiнками фахiвцiв [1], може сягати 12...15% вiд витрат на тягу.
При використанш даних pежимiв на транспорт з циклiчними режимами руху (пpимiськi електропо!зда, мiськиИ електротранспорт, мет-pополiтен), piвень вiдновлення витрачено! на тягу енерги е значно бiльшим, i може сягати 40...45%. Так, наприклад дослщження pезеpвiв зниження електроспоживання на тягу за раху-нок використання на електропо!здах рекуперативного гальмування для умов Кшвського мет-pополiтену, що пpоведенi в [7] дали змогу ви-значити максимальнi значення енерги рекуперацп при гальмуваннi. Встановлено, що на помipно прямих дшянках повернення енерги в мережу може сягати 60% вщ витрачено! енерги на тягу, а на дшянках зi спусками повернення може в 2...3 рази перевищувати спожиту на ро-згш по!зда енеpгiю, що в середньому по меpежi дае зниження тягового електроспоживання на 40...44%.
В [8] на базi експериментальних дослщжень встановлено, що в умовах Дшпропетровського метpополiтену iснуе значниИ резерв енергозбереження при рекуперацп енерги, який стано-вить вiдповiдно 14...34% в прямому (на пiдйомi 8%о) i 38...52% у зворотному (на вщповщному спуску) напрямках, тобто в середньому складае 26...43% вiд електроспоживання на тягу. На сьогодш цей резерв не може бути pеалiзований у зв'язку з вщсутнютю на експлуатованому парку рухомого складу систем рекуперацп та тех-шчних засобiв ефективного збеpiгання (розпо-дiлу) рекуперативно! енерги при малих розм>
рах руху по1здв (1-2,5 пар по1здв) в метрополь тенi.
Тому на еташ розробки вiдповiдних енерго-зберпаючих заходiв системи електротранспор-ту потребують попередньо! оцiнки можливого потенцiалу енергозбереження, що вимагае розробки вщповщних наукових пiдходiв.
Основний матерiал
Теоретичний потенцiал енергозбереження вiд застосування рекуперацп в системi електри-чно! тяги може бути визначений шляхом вико-нання тягових розрахункiв з розв'язанням га-льмiвноl задачi, де при вщомих параметрах д> лянок, режимах руху, швидкосп початку гальмування i маси поlздiв за виразом (1) визначаеться максимальна енергiя рекуперацп ^рек, яка буде рiзною для рiзних дiлянок i екс-
плуатацiйних факторiв (розмiрiв руху на донках, тощо). Таким чином величина (1) е в абсо-лютних одиницях теоретичним потенцiалом енергозбереження при використаш рекуперацп енерги
Птеор = W
рек
(5)
У вiдносних одиницях це буде теоретичний коефщент рекуперацп kp^.
Величина k^a? залежно вiд експлуатацш-
них показникiв для д^нок зi шкiдливими спусками може бути виражена як [9]
Г i -(w0 + w,™ ) k теор = Г 2 V 0 _ _ Y
рек г-, 1сер 1рек I рек'
Г1 J + w0 + Wp
(6)
де Г1, Г2 - piчнi вантажопотоки вiдповiдно в бш пiдИому i спуску, млн т/рш; урек - частка
гальмiвно! сили рекуперацп в загальнш гальм> внш силi по!зда при додатковому пригальмову-ваннi механiчними гальмами.
Для середньо-експлуатацшних умов маемо W0 + w^ « 4 Н/кН, Псер « 0,88, Прек « 0,87 [9], тодi вираз (6) прийме вигляд
Г, J - 4 £ртеекор = 0,65 Г2 -— у.
рек
Г i + 4 'рек'
(7)
В умовах експлуатацп рекуперацiя на прсь-ких дшянках дозволяе скоротити витрату елек-
троенергп на 10...20 % (к^ « 0,1...0,2), що особливо вщчутно, якщо спуск розташований у вантажонапруженому напрямку (при Г2 > Г ).
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
Енергетичну ефектившсть рекуперацп у ци-ктчних видах руху на дiлянках з легким i сере-днiм профшем, де гальмування використову-еться переважно для зупинок доцiльно охарак-
теризувати величиною
рек
що визначаеться у
виглядi вiдношення кiлькостi енергil, що повер-таеться при рекуперацil до втрат енергп в галь-мах при вщсутносп рекуперацil
kте°р _ рек
v1 - ^
V п У
'Лсер'Прек '
(8)
Для ЕРС з колекторним електроприводом i релейно-контакторною системою управлiння
можна вважати ^ = (0,4'''0,6)vп [9],
ПсерПрек = 0,65 , тсда отримаемо
кртеекор = 0,2'.'0,25'
(9)
= и(< - wp )
keK iel
тгтех _ keK iel П KI -
zzK - wp)
• "Jel_
(10)
(11)
keK iel
Птех KI
И!! - вщповщно абсолютний i вщ-
носний потенщали енергозбереження; Wk. , Wk.
- витрата електроенергн на тягу вщповщно до i пiсля реалiзацil енергозберпаючих заходiв в
умовних одиницях вимiрювання; Tk. - перiод
часу, для якого розраховуеться зниження ви-трат енергп при вщповщному енергозберпаю-чому захода
При використання виразiв (10) i (11) для k-го елементу системи може розглядатися тшьки один енергозберпаючий захiд з кожно1 альтернативно! множини.
В умовах реально! експлуатацп на реалiза-цiю теоретичного потенщалу (1) опосередкова-но впливае ряд випадкових факторiв, що не входять до (1). Найчаспше при рекуперативному гальмуванш транспортних засобiв реалiзу-еться енергiя
W < W
рек рек :
(12)
а 11 нереалiзована частина е надлишковою енер-гiею, яка дорiвнюе
Оскiльки втрати в гальмах ЕРС циктчного руху сягають 40...60 % вщ витрачено! електро-енергi1, то застосовуючи рекуперацiю в таких видах тяги в мережу можна регенерувати знач-ну частку витрачено! енергп. Для сучасного ЕРС ци^чного руху з плавним регулюванням повернення енергп на сьогодш може досягати 30.'.40 %, за рахунок рекуперацп в мережу практично до зупинки (до швидкосп 5 км/год) та бшьш високих значень експлуатацшних ККД [1].
Найважлившим етапом вирiшення задачi вибору енергозберпаючих заходiв окрiм знання теоретичного потенщалу е визначення техшч-ного потенщалу енергозбереження, який можна знаходити як для окремого i -го енергозберпа-ючого заходу в k -му (k = k e K) елементi (об'екп) розглядувано! системи, так i для рiзних множин таких заходiв i, i e I [10].
Цей потенщал може розраховуватися як в абсолютному вираженш, так i у вiдносних оди-ницях
AW = W - W1
рек рек рек
(13)
При вщсутносп на ТП НЕ, 1А, або РН вона утилiзуеться в гальмiвних пристроях по1здiв, що знижуе ефективнiсть системи електрично! тяги.
Наявнiсть складово! AWрек пов'язана з роз-кидом в чаш процешв споживання i генерацi1 енергi1 транспортних засобiв, що знаходяться одночасно на дшянках в тягових i рекуператив-
них режимах. Енерпя AWрек особливо вираже-на при знижеш розмiрiв руху на дiлянках, та в рiзних видах транспорту може сягати 30... 100 % вщ власне величини (1) [5].
Отже енерпя рекуперацп що реалiзуеться в реальних умовах експлуатацi1 згiдно (12) е тех-нiчно реалiзованим потенщалом енергозбереження, що дорiвнюе
П = W = W k
рек рек вик'
(14)
де ,вик - коефiцiент використання енергп рекуперацп (шшими транспортними засобами, що знаходяться в тягових режимах).
Величина ,вик при вщсутносп НЕ, 1А, РН на ТП належить дiапазону 0...1, залежить переважно вщ по!зно! ситуацi1 на дшянщ, напруги на шинах ближньо! ТП i режимiв електроспо-живання по1здiв в зонi рекуперацi1 та значною мiрою являе собою випадкову величину. Зале-жно вiд напруги на струмоприймачi рекуперу-ючого транспортного засобу Uc(t) величина kвик може бути виражена як
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
к (и (,))-]1, при ис (() < «Т, 1тяг (?) > 1рек (О, квик (ис(') ) —1
[0, при и с (?) > иг, 1тяг (?) - 0.
де истах - гранично допустима напруга на струмоприймачi i в контактно! мережi [11, 12]; 1рек (?), 1тяг (?) - вщповщно струм рекуперацi! i
тяги в зош рекуперацi!.
Промiжнi значення величини квик в зазна-ченому дiапазонi вiдповiдають випадку з обме-женим тяговим електроспоживанням в зош ре-куперацi!, коли
1тяг (?) < 1рек (?^
при цьому мае мюце надлишковий струм рекуперацп
^рек ( 0 — 1рек ( 0 — Аяг ( 0 ,
рек
якому вiдповiдае надлишкова (неpеалiзована) енеpгiя pекупеpацi!
AWpeк = Птеор - Птех = Птеор (1 - квИК). (15)
При вщсутносп iнтелектуальних принци-пiв упpавлiння електроспоживанням по!здiв регулювання лише !х положень шляхом оп-тимiзацi! гpафiка руху по!здiв (ГРП) на дшя-нцi не може гарантовано забезпечити в зош рекуперацп одночасного збпу пpоцесiв рекуперацп та електроспоживання по!здiв. У такому випадку нашть при наявност систем pекупеpацi! на всьому парку ЕРС показник вщновлення енеpгi! при юнуючих pозмipах i режимах руху по!здiв не може перевищувати 10...20 % вщ значення (1).
Необхщно зазначити, що оцiнка енергети-чно! ефективностi pекупеpацi! в piзних видах руху ютотно залежить вiд величини квик. Дана величина визначае ефектившсть спожи-вання енерги pекупеpацi! в СТЕ i власне фор-муе енеpгозбеpiгаючиИ ефект вщ викорис-тання pежимiв вiдновлення енергп в системах електpифiкованого транспорту. Данна величина залежить вщ багатьох як детермшова-них фактоpiв, таких як наявшсть пpиИмачiв енеpгi! AW, так i невизначених фактоpiв,
таких як по!зна ситуацiя на дшянках, миттеве тягове електроспоживання в зош рекуперацп, напруга на вводi ТП та ш., тому для piзних дiлянок i ситуацiИ е iмовipнiсною. Коефiцiент використання енеpгi! рекуперацп в СТЕ е ди-намiчною величиною, i представляе собою
складну функщю багатьох змiнних, основнi з яких це
квик
(16)
-f (иТП (), N(), Ртяг ( t), ¿рек (t), ивХ (t)),
де итп (?) - напруга на шинах граничних ТП;
- кшьюсть по!здiв на МПЗ у режимi тяги; ^тяг (?) - тягове електроспоживання в зош рекуперацп; Ьрек (?) - вщстань мiж по!здами в
режимi рекуперацi! i тяги; ивх (?) - напруга на вводi ТП.
Треба зазначити, що навт за умови обла-днання ТП постшного струму 1А на таких дь лянках не може гарантовано забезпечуватися квик —100%, оскшьки здатнiсть системи зов-нiшнього електропостачання до прийому ене-ргi! Д^рек в значнiй мiрi залежить вщ !! поточного завантаження нетяговими споживачами у вузлах приеднання ТП. Оскшьки енергосис-тема кра!ни на сьогоднi е недовантаженою i напруги на приеднаннях ТП (35, 110, 220 кВ) переважно тримаються на верхнш межi, а часто перевищують !! [13], то ефектившсть i власне можливiсть споживання надлишково! енергi! рекуперацi! системою зовшшнього електропостачання може бути обмеженою.
На практицi важливе значення мае визна-чення економiчно доцiльного потенщалу енергозбереження та формування на цш основi планiв його реалiзацi!. Граничною умовою економiчно! доцiльностi реалiзацi! енергозбе-рiгаючого заходу е, як мтмум, рiвнiсть до-даткових витрат (швестицшних, експлуата-цiйних та ш.) за життевий цикл, пов'язаних з реалiзацiею такого заходу i сумарно! вар-тостi зекономлених енергоресур^в за життевий цикл його реалiзацi!, що формалiзуеться в такому виглядк
т ( \
П
t=1
KI =Z Zki -ZZ Ct -AO,
ш
keK JeI
> 0, (17)
де ПK - економiчно доцшьний потенцiал енергозбереження; t - розрахунковий етап у пеpiодi життевого циклу; Ct - вартють елект-роенергп; AOkit - обсяг зекономлено! елект-pоенеpгi!.
Необхiдно зазначити, що техшчний i еко-номiчно доцiльниИ потенщал може змшюва-тися з часом, пщ впливом науково-технiчного прогресу та економiчно! кон'юнктури. Однак
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
змши тд впливoм циx фaктoрiв, як прaвилo, вiдбyвaютьcя прoтягoм дocить тривaлoгo пе-рюду.
У зaгaльнoмy виглядi прoцеc oцiнки готе-нцiaлy енергoзбереження для ^стем елект-ричнoгo трaнcпoртy включae таступш етaпи:
а) фoрмyлювaння цiлей oцiнки пoтенцiaлy енергoзбереження;
б) визнaчення перелшу oб'eктiв i вiдпoвiд-ниx енергoзберiгaючиx зaxoдiв (мнoжини K i I);
в) рoзрoбкa aлгoритмiв oцiнки пoтенцiaлy енергозбереження, який би вiдoбрaжaв сте-цифшу oб'eктa тa енергoзберiгaючoгo зaxoдy;
г) збiр неoбxiднoï iнфoрмaцiï для реaлiзaцiï вiдпoвiдниx aлгoритмiв;
д) рoзрaxyнoк пoтенцiaлy енергозбереження.
З yрaxyвaнням стецифши рoзв'язyвaнoï 3a-дaчi, пoкaзник пoтенцiaлy енергoзбереження iдентифiкyeтьcя нaбoрoм клacифiкaцiйниx причoмy деякi з ниx прямo зaлежaть вiд ocoбливocтей дocлiджyвaнoï ^стеми.
При вирiшеннi прaктичниx зaвдaнь го ви-знaченню прioритетiв реaлiзaцiï пoтенцiaлy енергoзбереження тa фoрмyвaння вiдпoвiдниx плaнiв неoбxiднo врaxoвyвaти нaявнicть o6-межень, нacaмперед iнвеcтицiйниX' Це гов'я-3aro з тим, щo не зaвжди виявляeтьcя мoжли-вoю реaлiзaцiя зaxoдiв з нaйбiльшим теxнiчнo дocяжний пoтенцiaл енергoзбереженнЯ'
Тoмy, для вирiшення тaкиx зaвдaнь ^o6-xiднo зacтocyвaння oптимiзaцiйниx мoделей, якi у cпрoщенiй пocтaнoвцi фoрмaлiзyютьcя в нacтyпнoмy виглядi:
ZZ Z bkn ■ П^ ^ max, (19)
keK teI neNk
ZZZ bktn _ 1, (19)
keK teI neNk
ZZZk^ Zsum, (20)
keK teI
де n - iндекc мнсжини aльтернaтивниx енер-гoзберiгaючиx зaxoдiв; btdn - бyлевa змiннa;
Zsum - зaгaльний oбcяг кoштiв нa реaлiзaцiю енергoзберiгaючиx зaxoдiB'
При ocвoeннi пoтенцiaлy енергозбережен-ня при рекyперaцiï енерги в першу чергу дo-цшьго реaлiзoвyвaти oргaнiзaцiйнo-теxнoлoгiчнi енергoзберiгaючi зaxoди, якi не вимaгaють знaчниx витрaт' Одним iз ниx e реaлiзaцiя теxнiчнo дocтyпнoгo пoтенцiaлy зниження втрaт для cиcтем електрoпocтaчaн-
ня тяги пoïздiв нa пocтiйнoмy cтрyмi зa рaxy-нoк yзгoдженoï omra^a^ï грaфiкa рyxy пoï-здiв i ïx cxем електрoживленнЯ'
Оcoбливicтю ^oro пoтенцiaлy e те, щo вш зaлежить вiд рiвня втрaт при фaктичнoмy cтaнi cиcтеми енергoзaбезпечення i при oптимaльнiй cxемi дoрiвнюe
ÜK _ F (k,, Nopt) - F (k,, Nfact ), (21)
де kt - кoефiцieнт iнтенcивнocтi рyxy пoïздiв, щo визнaчae зaвaнтaження oблaднaння тд^ тaнцiй, нерiвнoмiрнicть нaвaнтaження тa iH';
Nopt, Nfact - вiдпoвiднo oптимaльнa тa фaк-тичнa cxеми електрoпocтaчaннЯ'
Тaким чинсм, цей пoтенцiaл меже штатго змiнювaтиcя з чacoм (e динaмiчним), щo oбy-мoвленo йoгo cпецифiкoЮ' Пoряд з цим, сте-цифiчним для центрaлiзoвaниx cиcтем елект-рoпocтaчaння e нaявнicть cиcтемнoгo ефекту вщ зниження втрaт нa нижчиx ^acax тапру-ги, ocкiльки це викликae дoдaткoве зниження втрaт нa бшьш виcoкиx клacax нaпрyги в жи-вильниx лiнiяx електрoпередaчi i трaнcфoр-мaтoрax [14]. Величинa цьoгo дoдaткoвoгo ефекту буде визнaчaтиcя xaрaктериcтикaми елеменпв, щo вxoдять в cиcтемy електрoпoc-тaчaння, a тaкoж вciмa таявними мiж ними зв'язкaмИ' При цьoмy пoтенцiaл енергозбере-ження cиcтеми електрoпocтaчaння являe co-бoю cyкyпнicть пoтенцiaлiв енергозбережен-ня вxiдниx у moro елементiв i мoже бути рo-зрaxoвaний як cyмa знaчень пoтенцiaлiв oкремиx елементiB'
Отже визнaчення теxнiчнoгo пoтенцiaлy енергoзбереження при рекyперaцiï енергп мoже бути зведенo дo визтачення зaлежнocтi кoефiцieнтa викoриcтaння енергiï рекyперaцiï (16) вiд вiдпoвiдниx чинникiB' Дaнi зaлежнoc-тi мoжyть бути визтачеш aбo екcпериментa-льнo, щo предcтaвляють знaчнi трyднoщi, aбo в резyльтaтi мoделювaння рoбoти СТЕ при зaдaниx екcплyaтaцiйниx пoкaзникax рoбoти кoнкретнoï дшянки. При цьoмy мoжyть бути oтримaнi дiaпaзoни дaнoï величини при врa-xyвaннi мoжливocтей СТЕ щoдo нaкoпичення енергiï А^рек, ïï iнвертyвaння тa передaчi дo
живляч^ мереж^ aбo передaчi дo вiддaлениx тягoвиx нaвaнтaжень нa cyмiжниx мiжпiдcтa-нцiйниx зoнax шляxoм плaвнoгo пoниження тапруги нa виxoдax ТП.
В тaбЛ' 1 нaведенo ocнoвнi cтaтиcтичнi xa-рaктериcтики теxнiчнo реaлiзoвaнoï величини
k™ при впрoвaдженнi рiзниx пiдxoдiв дo
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
тдвищення ефективносп використання енер-rii рекупераци.
Таблиця 1
Основн ста1истичн1 характеристики коефщкнта к^
Даннi значення отримаш на основi розраху-нкiв струморозподшу енерги рекупераци в СТЕ при наявносп 1А, НЕ та РН на ТП [2], а також при оптишзаци ГРП за критерieм споживання енерги рекупераци [15].
Для визначення рацюнальних економiчно-обгрунтованих енергозбериаючих заходiв для пiдвищення ефективностi використання енерги рекупераци в транспортних системах необхщно
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Гетьман, Г. К. Теория электрической тяги [Текст] / Г. К. Гетьман. - Д: Изд-во Маковецкий, 2011. - 456 с.
2. Быков Е. И. Электроснабжение метрополитенов. Устройство, эксплуатация и проектирование / Е. И. Быков. - М.: Транспорт, 1983. - 447 с.
3. Щербак, Я. В. Анал1з застосування рекуперативного гальмування на зал1зницях Украши / Я. В. Щербак, В. П. Нерубацький // Зал1зничний транспорт Украши. - 2011. - № 2. - С. 30-34.
4. Серпенко, М. I. Основш напрямки роботи Укрзалшищ з енергозбереження та И результати / М. I. Серпенко // Локомотив-информ. - 2010. - № 4. -С. 24-26.
5. Сопов, В. И. Способы повышения эффективности использования энергии электрического торможения подвижного состава [Электронный ресурс] / В. И. Сопов // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012. - Режим доступа: URL:http://www.online-electric.ru/articles.php?id=43.
6. Саблш, О. I. Дослщження ефективносп про-цесу рекупераци електроенергп в умовах метрополитену / О. I. Саблш // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2014. - № 6/8 (72). - С. 9-13.
7. Сулим, А. А. Экономия электроэнергии при использовании рекуперативного торможения на вагонах метрополитена [Текст] : матер. Х межд. науч.-тех. конф. / А. А. Сулим, С. Д. Сичев, В. Р. Распопин
враховувати динамiчнi режими тягового елект-роспоживання, режими зовшшнього електро-постачання, що мютять значну випадкову скла-дову, тому це вимагае побудови складних ди-намiчних, в бшьшш ступеш нечiтких моделей, що е наступною задачею авторiв.
Висновки
Запропоновано визначати потенщал енергозбереження в системах електрифшованого транспорту при рекупераци залежно вiд коефщен-та використання енерги рекупераци квик та отримано його залежносп величини вщ екс-плуатацiйних факторiв.
Визначено дiапазон можливих значень тех-
нiчно реалiзованоl величини к^^ при потен-цшнш реалiзацil рiзних енергозберiгаючих за-ходiв з пiдвищення ефективностi споживання енерги рекупераци в системах електрифшова-ного транспорту.
Данш результати е основою для вибору еко-номiчно доцiльних заходiв з тдвищення ефек-тивносту використання енерги рекупераци, що дозволять мiнiмiзувати вартюш показники ене-ргозберiгаючих заходiв.
REFERENCES
1. Getman, G. K. Teoriya elektricheskoy tyagi [Tekst] / G. K. Getman. - D: Izd-vo Makovetskiy, 2011. - 456 s.
2. Byikov E. I. Elektrosnabzhenie metropolitenov. Ustroystvo, ekspluatatsiya i proektirovanie / E. I. Byikov. - M.: Transport, 1983. - 447 s.
3. Scherbak, Ya. V. AnalIz zastosuvannya reku-perativnogo galmuvannya na zalIznitsyah UkraYini / Ya. V. Scherbak, V. P. Nerubatskiy // ZalIznichniy trans-port UkraYini. - 2011. - № 2. - S. 30-34.
4. SergIEnko, M. I. OsnovnI napryamki roboti UkrzalInitsI z energozberezhennya ta YiYi rezultati / M. I. SergIEnko // Lokomotiv-inform. - 2010. - № 4. - S. 24-26.
5. Sopov, V. I. Sposobyi povyisheniya effektivnos-ti ispolzovaniya energii elektricheskogo tormozheniya podvizhnogo sostava [Elektronnyiy re-surs] / V. I. Sopov // Onlayn Elektrik: Elektro-energetika. Novyie tehnologii, 2012. - Rezhim do-stupa: URL:http://www.online-electric.ru/articles.php?id=43.
6. Sablin, O. I. Doslidzhennya efektivnosti pro-tsesu rekuperatsiyi elektroenergiyi v umovah metropoli-tenu / O. I. Sablin // Vostochno-evropeyskiy zhurnal peredovyih tehnologiy. - 2014. - № 6/8 (72). - S. 9-13.
7. Sulim, A. A. Ekonomiya elektroenergii pri ispolzovanii rekuperativnogo tormozheniya na vagonah metropolitena [Tekst] : mater. H mezhd. nauch.-teh. konf. / A. A. Sulim, S. D. Sichev, V. R. Raspopin // Elektromehanicheskie i energeticheskie sistemyi,
№ п/п Енергозберп-аюча технолопя к тех квик
к min квик к max квик m квик о квик
1 Оптимiзацiя ГРП 0,4 0,5 0,47 0,11
2 Використання 1А на ТП 0,7 0,85 0,73 0,85
3 Використання НЕ на ТП 0,7 0,75 0,71 0,12
4 Використання РН на ТП 0,6 0,7 1,68 0,09
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
// Электромеханические и энергетические системы, методы моделирования и оптимизации. - КНУ им. М. Остроградского, 2012. - С. 344.
8. Кузнецов В.Г., Саблин О.И., Губский П.В., Колыхаев Е.Г. Анализ резервов энергосбережения при внедрении системы рекуперации энергии на поездах Днепропетровского метрополитена [Текст] / В.Г. Кузнецов, О.И. Саблин, П.В. Губский, Е.Г. Колыхаев // Прнича електромехашка та автоматика. -2015. - № 95. - С. 81-89.
9. Теория электрической тяги / Розенфельд В. Е., Исаев И. П., Сидоров Н. Н., Озеров М. И. -Москва: Транспорт, 1995. - 328 с.
10. Кузнецов В. Г., Костюковский Б. А. Оценка потенциала энергосбережения систем тягового электроснабжения постоянного тока / В. Г. Кузнецов, Б. А. Костюковский // Вестник Национального технического университета «ХПИ». - 2012. - № 26. - С. 109-116.
11. Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений: ГОСТ 6962-75 - [Действует с 1977-01-01] - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 3 с.
12. Напряжение питания тяговых железнодорожных сетей: Стандарт NF EN 50163-1996 - [Действует с 01.11.1996]. МКС 29.280, 1995. - 11 с.
13. Саблш, О. I. Ефектившсть рекуперацп елект-роенерги в системi електротранспорту з швертор-ними тяговими пвдстанщями постшного струму / О.
1. Саблш, Д. О. Босий, В. Г. Кузнецов та ш. // Вюник Вшницького полггехшчного шституту. - 2016. - №
2. - С. 73-79.
14. Yunhe H. Modeling of electricity prices / H. Yunhe, H. Yang // Green Circuits and Systems (ICGCS), 2010 Intern. Conf. on. - 21-6-2010. - P. 549554.
15. Кузнецов В. Г., Калашников К. А. Разработка научных принципов уменьшения потерь электроэнергии в тяговой сети постоянного тока путем регулирования транспортного потока / В. Г. Кузнецов, К.А. Калашников // Электрификация транспорта. -2014. - № 8. - С. 104-109.
Надшшла до друку 02.12.2016.
metodyi modelirovaniya i optimizatsii. - KNU im. M. Ostrogradskogo, 2012. - S. 344.
8. Kuznetsov V.G., Sablin O.I., Gubskiy P.V., Kolyihaev E.G. Analiz rezervov energosberezheniya pri vnedrenii sistemyi rekuperatsii energii na poezdah Dnepropetrovskogo metropolitena [Tekst] / V.G. Kuznetsov, O.I. Sablin, P.V. Gubskiy, E.G. Kolyihaev // GIrnicha elektromehanlka ta avtomatika. - 2015. - № 95. - S. 81-89.
9. Teoriya elektricheskoy tyagi / Rozenfeld V. E., Isaev I. P., Sidorov N. N., Ozerov M. I. - Moskva: Transport, 1995. - 328 s.
10. Kuznetsov V. G., Kostyukovskiy B. A. Otsenka potentsiala energosberezheniya sistem tyagovogo el-ektrosnabzheniya postoyannogo toka / V. G. Kuznetsov, B. A. Kostyukovskiy // Vestnik Natsionalnogo tehnich-eskogo universiteta «HPI». - 2012. - № 26. - S. 109116.
11. Transport elektrifitsirovannyiy s pitaniem ot kontaktnoy seti. Ryad napryazheniy: GOST 6962-75 -[Deystvuet s 1977-01-01] - M.: Izd-vo standartov, 1976. - 3 s.
12. Napryazhenie pitaniya tyagovyih zheleznodorozhnyih setey: Standart NF EN 50163-1996
- [Deystvuet s 01.11.1996]. MKS 29.280, 1995. - 11 s.
13. Sablin, O. I. Efekty'vnist' rekuperaciyi elektro-energiyi v sy'stemi elektrotransportu z invertorny'my' tyagovy'my' pidstanciyamy' postijnogo strumu / O. I. Sablin, D. O. Bosy'j, V. G. Kuzneczov ta in. // Visny'k Vinny'cz'kogo politexnichnogo insty'tutu. - 2016. - № 2. - S. 73-79.
14. Yunhe H. Modeling of electricity prices / H. Yunhe, H. Yang // Green Circuits and Systems (ICGCS), 2010 Intern. Conf. on. - 21-6-2010. - P. 549554.
15. Kuznetsov V. G., Kalashnikov K.A. Razrabotka nauchnyih printsipov umensheniya poter elektroenergii v tyagovoy seti postoyannogo toka putem regulirovaniya transportnogo potoka / V. G. Kuznetsov, K.A. Kalashnikov // Elektrifikatsiya transporta. - 2014.
- № 8. - S. 104-109.
Внутршнш рецензент Афанасов А. М. Зовшшнш рецензент Денисюк С. П.
У зв'язку iз розкидом в час процеав споживання i генерацп енергп рiзними транспортними засобами, що знаходяться на дшянц в тягових i рекуперативних режимах, показник вщновлення енергií при юную-чих системах енергозабезпечення транспорту на сьогодш е незначним. Перспектива вдосконалення систем енергозабезпечення електрифкованого транспорту для пщвищення ефективностi використання енергií рекуперацií, а саме впровадження накопичувачiв енергií на тягових пщстаншях, iнверторних агрегатiв та регуляторiв напруги на шинах тягових пщстанцш потребуе розвитку пiдходiв щодо визначення технiчного та економiчно доцшьного потенцiалу енергозбереження при рекуперацп для юнуючих i перспективних систем транспорту. Це дозволить обирати науково обГрунтоваш технологií та енергозберiгаюче обладнання з мЫмальними вартiсними показниками та надлишковою потужнiстю в залежностi вщ експлуатацiйних пока-зникiв дiлянок.
Ключовi слова: рекуперацiя енергií; потенцiал енергозбереження; тягове електроспоживання; надлиш-кова потужшсть; тягове та зовнiшне електропостачання; коеф^ент використання.
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
УДК 621.331.3
В. Г. КУЗНЕЦОВ (ДНУЖТ), О. И. САБЛИН (ДНУЖТ)
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаря-на, кафедра интеллектуальных систем электроснабжения, 49010, г. Днепр, ул. Лазаряна, 2, тел. (056) 793-19-11, эл. почта: уки1@1.иа. сПедзББ^.иа. ОЯСЮ: orcid.org/0000-0003-4165-1056. orcid.org/0000-0001-6784-648Х
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА В ЗАДАЧАХ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ РЕКУПЕРАЦИИ
В связи с разбросом во времени процессов потребления и генерации энергии различными транспортными средствами, находящимися на участке в тяговых и рекуперативных режимах, показатель возобновления энергии при существующих системах энергообеспечения транспорта на сегодня является незначительным. Перспектива совершенствования систем энергообеспечения электрифицированного транспорта для повышения эффективности использования энергии рекуперации, а именно внедрение накопителей энергии на тяговых подстанциях, инверторных агрегатов и регуляторов напряжения на шинах тяговых подстанций требует развития подходов относительно определения технического и экономически целесообразного потенциала энергосбережения при рекуперации для существующих и перспективных систем транспорта. Это позволит выбирать научно обоснованные технологии и энергосберегающее оборудование с минимальными стоимостными показателями и избыточной мощностью в зависимости от эксплуатационных показателей участков.
Ключевые слова: рекуперация энергии; потенциал энергосбережения; тяговое электропотребление; избыточная мощность; тяговое и внешнее электроснабжение; коэффициент использования.
Dnipropetrovsk national University of railway transport named after academician V. Lazaryan, Department of intelligent power supply systems, 49010, Dnipro, Lazaryan str., 2, tel (056) 793-19-11, al. email: vkuz@i.ua, olegsss@i.ua, ORCID: orcid.org/0000-0003-4165-1056, orcid.org/0000-0001-6784-648X
DETERMINATION OF POTENTIAL ENERGY SAVINGS IN SYSTEMS OF ELECTRIC TRANSPORT IN THE TASK OF IMPROVING THE EFFICIENCY OF ENERGY CONSUMPTION RECOVERY
In connection with the variation in time of the consumption and generation of energy by various means of transport, located on a plot of the traction and regenerative modes, the rate of renewal of energy in existing energy supply systems transport today is insignificant. The prospect of improving power supply systems of electric transport to improve the efficiency of use of energy recovery, namely the introduction of energy storage devices in traction substations, of inverter units and voltage regulators on the busbars of traction substations requires the development of approaches regarding the definition of the technical and economically feasible potential of energy saving in energy recovery for existing and future transport systems. This will allow you to select scientifically sound technologies and energy-efficient equipment with minimal cost indicators and excess capacity depending on the operational parameters of the sites.
Keywords: energy recovery; the potential energy savings; traction power consumption; surplus power; traction and power supply.
Внутренний рецензент Афанасов А. М.
Внешний рецензент Денисюк С. П.
UDC 621.331.3
V. G. KUZNETSOV (DNURT), О. I. SABLIN (DNURT)
Internal reviewer Afanasov A. M.
External reviewer Denisyuk S. P.
© Кузнецов В. Г., Саблш О. I., 2016
