ANALYSIS OF ENERGY STORAGE IMPLEMENTATION ON THE METRO ROLLING STOCK

Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту Плугін Дмитро Артурович, д-р техн. наук, доцент, професор кафедри будівельних матеріалів конструкцій та споруд Українського державного університету залізничного транспорту. Тел. +38 057 730-10-63. E-mail: . Моісєева Поліна Едуардівна, студентка дорожньо-будівельного факультету Харківського національного автомобільно-дорожнього університету. Тел.: +38 057 707 37 42. E-mail: . Denis Zakharov, graduate student of Technology Road-building Materials and chemistry Department Kharkov National Automobile and Highway University. Tel.: +38 057 707 37 42. E-mail: . Olena Palant, graduate student of Building Materials, Constructions and Buildings Department Ukrainian State University of Railway Transport. Tel.: (066) 538-05-41. E-mail: . Sergiy M. Tolmachov, D.Sc. Professor, Professor of Technology Road-building Materials and chemistry Department Kharkov National Automobile and Highway University. Tel.: +38 057 707 37 42. E-mail: . Dmytro A. Plugin, D.Sc. Associated Professor, Professor of Building Materials, Constructions and Buildings Department Ukrainian State University of Railway Transport. Tel.: +38 057 730-10-63. E-mail: . Polina Е. Moisyeeva, student of Road Construction Faculty Kharkov National Automobile and Highway University. Tel.: +38 057 707 37 42. E-mail: . Стаття прийнята 06.04.2017 р. УДК 621.3/629.4:620.9 АНАЛІЗ ПИТАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАКОПИЧУВАЧІВ ЕНЕРГІЇ НА РУХОМОМУ СКЛАДІ МЕТРОПОЛІТЕНУ Канд. техн. наук А. О. Сулим АНАЛИЗ ВОПРОСА ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ НА ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ МЕТРОПОЛИТЕНА Канд. техн. наук А. А. Сулим ANALYSIS OF ENERGY STORAGE IMPLEMENTATION ON THE METRO ROLLING STOCK Candidate of Engineering Sciences A. Sulym У статті за результатами аналізу існуючих досліджень визначено, що в метрополітені найбільш перспективними є електромеханічні, індуктивні, ємнісні та електромеханічні (інерційні) накопичувачі енергії. Виконано порівняльний аналіз зазначених накопичувачів за різними критеріями оцінки. За результатами аналізу встановлено, що в кожного перспективного накопичувача присутні переваги і недоліки. Подальші дослідження необхідно направити на обґрунтування раціонального типу бортового накопичувача в метрополітені. Ключові слова: накопичувач енергії, рухомий склад метрополітену, система енергозабезпечення метрополітену. В статье по результатам анализа существующих исследований определено, что в метрополитене наиболее перспективными являются электромеханические, индуктивные, емкостные и электромеханические (инерционные) накопители энергии. Выполнен сравнительный анализ обозначенных накопителей по различным критериям оценки. По результатам анализа установлено, что каждому перспективному накопителю присущи Збірник наукових праць УкрДУЗТ, 2017, вип. 169 72 Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту достоинства и недостатки. Дальнейшие исследования необходимо направить на обоснование рационального типа бортового накопителя в метрополитене. Ключевые слова: накопитель энергии, подвижной состав метрополитена, система энергообеспечения метрополитена. The application of various types of energy storages in the power supply system of metro is analyzed. The analysis of existing research determined that most prospects in the metro are electrochemical, inductive, capacitive and electromechanical (inertial) energy storages. A comparative analysis of these energy storages was carried out for power, temporal, technical, operational, economic indicators. In addition, the estimation of prospective energy storages on the following criteria was carried out: ecological compatibility, noise, manufacturing technology, the stability characteristics of charge and discharge to temperature changes. The evaluation and comparative analysis found that each of the considered energy storage has advantages and disadvantages. So it is impossible to answer which of the following types of energy storages is the most rational. Therefore, further research should be directed to developing a comprehensive approach to identify the most rational one among these types of energy storages for its placing on the metro rolling stock. Key words: energy storage, underground rolling stock, the power supply system. Вступ. Енергоресурси в більшості визначають економічну ситуацію в сучасному світі. Для всіх розвинутих країн вирішення проблем енергозбереження та енергоефективності стало одним з пріоритетних напрямків діяльності. Для багатьох сучасних підприємств зниження енергоємності та енергетичної складової собівартості продукції також є одним з визначальних факторів ефективного розвитку [1]. Аналіз останніх досліджень та публікацій. У дослідженнях [2, 3] для вирішення зазначених проблем запропоновано використання накопичувачів енергії. Застосування накопичувачів дає можливість комплексно вирішити ряд завдань. У якості основних можна виділити такі [2, 4]: – зменшення споживання електроенергії з мережі за рахунок акумулювання та буферизації надлишкової енергії; – спрямлення хвилинних і годинних графіків споживання електроенергії, внаслідок чого забезпечується статична і динамічна стійкість енергосистеми; – стабілізація рівня напруги в мережі та підвищення якості електроенергії; – зниження встановленої потужності силових установок, що здійснюють подачу та перетворення електроенергії до споживачів (трансформатори, перетворювачі, розподільні підстанції тощо); – можливість енергозабезпечення споживачів зі змінним графіком навантаження при незмінному навантаженні джерела живлення; – можливість зменшення струмових навантажень і відповідно температури нагріву силових агрегатів, що дозволить підвищити їх термін служби; – забезпечення безперебійного енергопостачання під час аварійних режимів роботи основних джерел живлення. Одним з перспективних напрямків застосування накопичувачів енергії є залізничний транспорт з різко змінним навантаженням, зокрема метрополітен [1, 5-11]. Основною перевагою їх застосування в метрополітені є особливість експлуатації його рухомого складу: чітко виражений імпульсний нерівномірний характер навантаження, незначні відстані між станціями, як наслідок, часті пуски та гальмування; часто змінюваний профіль колії; необхідність частого розгону та гальмування внаслідок зміни обмежень швидкості для різних ділянок колії; стабільний графік руху порівняно з іншими Збірник наукових праць УкрДУЗТ, 2017, вип. 169 73 Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту видами залізничного транспорту (маневрових тепловозів, магістральних електровозів, трамваїв) [10, 11]. Відомо, що основну частину енергетичних витрат у метрополітені складають витрати на тягу (близько 70 %) [10, 12, 13]. З метою зменшення споживання електроенергії на тягу метрополітени України закуповують нові та виконують модернізацію існуючих вагонів, що вичерпали свій термін експлуатації, з можливістю генерації електроенергії до ко (...truncated)